基于wimax的智能配电系统的终端通信方法及其系统的制作方法

基于wimax的智能配电系统的终端通信方法及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于WIMAX的智能配电系统的终端通信系统和方法，所述智能配电系统的终端通信系统包括至少一智能配电系统主站、一智能配电系统子站、一WIMAX无线网络和一智能配电系统终端。所述智能配电系统的终端通信方法步骤为：智能配电系统终端开启，所述智能配电系统的子站判断是否开启远端信号增强模块，智能配电系统终端对接收到的WIMAX信号进行频道选择，并接入WIMAX信号频段，所述智能配电系统子站对智能配电系统终端进行安全验证，验证成功后所述智能配电系统终端向智能配电系统子站进行实时反馈通信。智能配电系统终端可选择性接入通信质量高的无线网络，保证通信质量，扩大通信范围，同时保证接入过程的安全性。
【专利说明】基于WIMAX的智能配电系统的终端通信方法及其系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能配电系统的通信方法及其系统，尤其涉及一种基于WIMAX的智能配电系统的终端通信方法及其系统。
【背景技术】
[0002]随着我国智能电网建设的发展，基于智能电网的通信方法已成为必然的发展趋势。各种配电设备的通信方式不断涌现，主要有光纤通信、配电线通信和无线通信。
[0003]中国发明专利《特别用于配电系统的点到点通信系统》，申请公布号:200980160612.4，该专利文件涉及一种通过配电网络发送的通信；更尤其地，涉及点到点通信系统，通过该点到点通信系统，信息可从在该配电网络中的任意一个地点很容易发射到该网络中任意的其它地点。该专利中，点到点通信通过配电线传输，传输范围需覆盖配电线不能在未覆盖配电线的地区传输。
[0004]鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于提供一种基于WIMAX的智能配电系统的终端通信方法及系统，用以克服上述技术缺陷。
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种基于WIMAX的智能配电系统的终端通信系统，包括至少一智能配电系统主站、一智能配电系统子站、一 WIMAX无线网络和一智能配电系统终端，其中，所述智能配电系统终端通过所述WIMAX无线网络与智能配电系统子站进行通信，所述智能配电系统终端内置的搜索模块对可接收到的WIMAX无线网络进行频道选择，接入信号功率大于设定阈值的WIMAX无线网络，保证通信质量；
[0007]所述智能配电系统主站，其包括至少一主要控制单元和至少一管理单元，管理单元参与智能配电系统子站对智能配电系统终端的安全验证过程，所述管理单元存储智能配电系统终端的唯一 ID号；
[0008]所述智能配电系统子站，其包括至少一控制单元、至少一网络管理单元、至少一数据管理单元、至少一远端信号增强模块和至少一测试单元，其通过WIMAX基站的覆盖范围公式计算，判断智能配电系统终端位置，在智能配电系统终端位置接收到的信号功率小于阈值的情况下，开启远端信号增强模块，定向增强WIMAX无线网络信号；
[0009]WIMAX基站的覆盖范围计算公式:
[0010]2* π * (Tf-Tdl-Tul-TTTG-TETG)
[0011]其中，Tf为所述WIMAX基站的物理帧长度，Tdl为所述WIMAX基站的下行帧长度，Tul为所述WIMAX基站的上行帧长度。Tttc为下行子帧与上行子帧之间的保护时隙，Tktc为上行子帧与下一个帧的下行子帧之间的保护时隙。
[0012]较佳的，所述智能配电系统子站的远端信号增强模块包括至少一控制单元、一WIMAX信号接收器、一执行单兀和一定向发射单兀；[0013]其中，所述WIMAX信号接收器接收到WIMAX网络信号并传输给执行单元，在执行单元中通过滤波、低噪放大、功率放大、选频，执行单元将选频后的信号传输到定向发射单元，对智能配电系统终端定向发射WIMAX信号。
[0014]本发明提供一种基于WIMAX的智能配电系统的终端通信方法，其包括以下步骤:
[0015]步骤a，所述智能配电系统终端开启，搜索WIMAX信号，其智能配电系统子站和智能配电系统主站均接入WIMAX无线网络3 ；
[0016]步骤b，所述智能配电系统的子站根据公式一判断智能配电系统终端是否在WIMAX无线网络覆盖范围内，若所述智能配电系统终端可以接收到两种频率的WIMAX信号，则执行步骤c ;若所述智能配电系统终端只能收到一种频段的WIMAX无线网络信号，则执行步骤d ;若所述智能配电系统终端处于WIMAX无线网络覆盖范围外，执行步骤e ；
[0017]步骤C，所述智能配电系统终端对接收到的WIMAX信号进行频道选择；
[0018]步骤d，所述智能配电系统终端用WIMAX无线网络与所述智能配电系统的子站进行通信；
[0019]步骤e，所述智能配电系统的子站开启远端信号增强模块对智能配电系统终端进行定向信号增强，扩大WIMAX无线网络覆盖范围；
[0020]步骤f，所述智能配电系统终端接入WIMAX信号频段，所述智能配电系统子站智能配电系统终端进行安全验证；
[0021]步骤g，所述智能配电系统终端向智能配电系统子站进行实时反馈通信；
[0022]步骤h，结束操作。
[0023]较佳的，步骤c中智能配电系统终端对接收到的WIMAX信号进行频道选择的步骤为:
[0024]步骤Cl，所述智能配电系统终端搜索到两种设定频率的WIMAX信号，并接收设定的频段一 WIMAX信号；
[0025]步骤c2，所述智能配电系统终端测定接收到的WIMAX信号功率；
[0026]步骤c3，判断所述接收到的频段一 WIMAX信号功率是否大于或等于设定的阈值。若接收到的频段一 WIMAX信号功率大于或等于设定的阈值，执行步骤c4;若接收到的频段
一WIMAX信号功率小于或等于设定的阈值，执行步骤c5 ；
[0027]步骤c4，所述智能配电系统终端使用频段一的WIMAX网络信号与智能配电系统子站进行通信；
[0028]步骤c5，所述智能配电系统终端接收设定的频段二 WIMAX信号并且能量测试模块测定接收到的WIMAX信号功率；
[0029]步骤c6，判断所述接收到的频段二 WIMAX信号功率是否大于或等于设定的阈值。若接收到的频段二 WIMAX信号功率大于或等于设定的阈值，执行步骤c7;若接收到的频段
二WIMAX信号功率小于或等于设定的阈值，执行步骤c8 ；
[0030]步骤c7，所述智能配电系统终端使用频段二的WIMAX信号与智能配电系统子站进行通信；
[0031]步骤c8，所述智能配电系统终端向所述智能配电系统子站发送开启远端信号增强模块请求；
[0032]步骤c9，所述智能配电系统子站开启远端信号增强模块，智能配电系统终端与智能配电系统子站进行通信；
[0033]步骤c 10，结束操作。
[0034]较佳的，步骤f中智能配电系统子站智能配电系统终端进行安全验证的步骤为:
[0035]步骤fl，所述智能配电系统子站对已接入WIMAX无线网络的智能配电系统终端进行安全验证，确定智能配电系统终端的唯一 ID号；
[0036]步骤f2，判断该智能配电系统子站是否存储有智能配电系统终端的唯一 ID号，若该智能配电系统子站没有存储智能配电系统终端的唯一 ID号，则前往步骤f3;若所述智能配电系统子站存储有智能配电系统终端的唯一 ID号，则前往步骤f4 ；
[0037]步骤f3，所述智能配电系统子站向所述智能配电系统主站发送请求，等待智能配电系统主站通过所述WIMAX无线网络发送智能配电系统主站存储的智能配电系统终端的唯一 ID号，并存储在所述智能配电系统子站中；
[0038]步骤f4，所述智能配电系统子站判断智能配电系统终端的唯一 ID号与智能配电系统子站存储的(或收到的)ID号是否相一致，若所述智能配电系统终端的ID号与智能配电系统子站中存储的(或收到的)ID号不一致，则前往步骤f5 ;若所述智能配电系统终端的唯一 ID号与智能配电系统子站中存储的(或收到的)ID号相一致，则前往步骤f6 ；
[0039]步骤f5，所述智能配电系统终端安全认证过程不成功，禁止智能配电系统终端通?目;
[0040]步骤f6，所述智能配电系统终端与智能配电系统子站的安全认证过程成功，可以进行数据传送；
[0041]步骤f7，结束操作。
[0042]与现有技术比较本发明的有益效果在于:本发明基于WIMAX的智能配电系统的终端通信方法及系统，智能配电系统终端在接收到两种频段的WIMAX网络信号时可对信号进行切换，选择通信效果质量好的频段；智能配电系统子站可计算WIMAX无线网络基站的覆盖范围，判断智能配电系统终端位置，若智能配电系统终端接收不到WIMAX网络信号，智能配电系统子站则开启远端通信增强模块，使智能配电系统终端可以接收到智能配电系统子站定向发出的WIMAX网络信号，扩大了通信范围，保证了通信的有效性。当智能配电系统终端接入WIMAX无线网络后，智能配电系统子站对其进行安全验证，保证了接入过程的安全性。
【专利附图】

【附图说明】
[0043]图1为本发明一种基于WIMAX的智能配电系统的通信系统功能框图；
[0044]图2为本发明一种基于WIMAX的智能配电系统的主站内部的功能框图；
[0045]图3为本发明一种基于WIMAX的智能配电系统的主站内部的数据管理单元功能框图；`
[0046]图4为本发明一种基于WIMAX的智能配电系统的主站内部的网络管理单元功能框图；
[0047]图5为本发明一种基于WIMAX的智能配电系统的子站内部的功能框图；
[0048]图6为本发明一种基于WIMAX的智能配电系统的子站内部远端信号增强模块功能框图；[0049]图7为本发明一种基于WIMAX的智能配电系统的智能配电系统终端内部的功能框图；
[0050]图8为本发明一种基于WIMAX的智能配电系统的实施例一的终端通信过程流程图；
[0051]图9为本发明一种基于WIMAX的智能配电系统的实施例一的终端通信过程的频段选择过程流程图；
[0052]图10为本发明一种基于WIMAX的智能配电系统的实施例一的终端通信过程的安全验证过程流程图。
【具体实施方式】
[0053]以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0054]本发明将WIMAX频段转换技术融入到智能配电系统通信中，并对终端实施安全验证，优化了终端处于信号薄弱地区时的接入选择。
[0055]请参阅图1所示，其为一种基于WIMAX的智能配电系统的通信系统功能框图，其包括至少一智能配电系统主站1、一智能配电系统子站2、一 WIMAX无线网络3和一智能配电系统终〗而4。
[0056]其中，所述智能配电系统终端4通过WIMAX无线网络3和智能配电系统子站2进行通信，智能配电系统子站2对智能配电系统终端4的信息进行存储和安全验证并与智能配电系统主站I进行信息交换。所述智能配电系统终端4可对WIMAX通信频段进行设定，当频段一信号强度达不到要求时，自动启用频段2进行信号的发送与接收，克服了一般WIMAX终端设备不能更换使用区域的缺点，所述智能配电系统终端4可在不同地区对任意智能配电系统子站2进行通信。
[0057]请参阅图2所示，其为一种基于WIMAX的智能配电系统主站内部的功能框图，其包括至少一主要控制单元11和至少一管理单元12。其中，管理单元包括数据管理单元121和网络管理单元122。
[0058]请参阅图3所示，其为一种基于WIMAX的智能配电系统主站内部数据管理单元的功能框图，其包括至少一加密信息管理单元1211和至少一数据处理单元1212。其中，所述加密信息管理单元1211在智能配电系统子站2对智能配电系统终端4进行安全验证时，如果该智能配电系统子站2没有储存智能配电系统终端4的终端移动设备ID号，则要向加密信息管理单元1211发送请求，并等待终端移动设备ID号传输到智能配电系统子站2。所述数据处理单元1212对接收到的智能配电系统子站2所发送的信息进行处理。
[0059]请参阅图4所示，其为一种基于WIMAX的智能配电系统主站内部网络管理单元的功能框图，其包括至少一有线管理单元1221和至少一无线管理单元1222。其中，所述有线管理单元1221可有线接收智能配电系统子站2或其他主站发送的数据信息，例如光纤网络。所述无线管理单元1222可无线接收智能配电系统子站2或其他主站发送的数据信息，例如WIMAX。
[0060]请参阅图5所示，其为一种基于WIMAX的智能配电系统的智能配电系统子站内部的功能框图，其包括至少一控制单元21、至少一网络管理单元22、至少一数据管理单元23、至少一远端信号增强模块24和至少一测试单元25。[0061 ] 其中，所述控制单元21控制通过网络管理单元22接收或发出信号；控制数据管理单元23进行智能配电系统终端4的数据存储与转发。所述测试单元25通过WIMAX基站的覆盖范围公式，计算WIMAX基站的覆盖范围。控制单元根据智能配电系统终端4反馈的地理位置信息和计算得到的WIMAX基站的覆盖范围，判断智能配电系统子站是否需要开启远端信号增强模块24。
[0062]公式(I)为WIMAX基站的覆盖半径计算公式。
[0063]
【权利要求】
1.一种基于WIMAX的智能配电系统的终端通信系统，其特征在于，其包括至少一智能配电系统主站、一智能配电系统子站、一 WIMAX无线网络和一智能配电系统终端，其中，所述智能配电系统终端通过所述WIMAX无线网络与智能配电系统子站进行通信，所述智能配电系统终端内置的搜索模块对可接收到的WIMAX无线网络进行频道选择，接入信号功率大于设定阈值的WIMAX无线网络，保证通信质量； 所述智能配电系统主站，其包括至少一主要控制单元和至少一管理单元，管理单元参与智能配电系统子站对智能配电系统终端的安全验证过程，所述管理单元存储智能配电系统终端的唯一 ID号； 所述智能配电系统子站，其包括至少一控制单元、至少一网络管理单元、至少一数据管理单元、至少一远端信号增强模块和至少一测试单元，其通过WIMAX基站的覆盖范围公式计算并根据智能配电系统终端反馈的实时地理位置信息，判断智能配电系统终端位置是否在WIMAX基站覆盖范围内，当智能配电系统终端在WIMAX基站覆盖范围内或智能配电系统终端位置接收到的信号功率小于阈值的情况下，智能配电系统子站开启远端信号增强模块，定向增强WIMAX无线网络信号； WIMAX基站的覆盖范围计算公式:
2* * (Tf-Tdl-Tul-TTTC-TRTG) 其中，Tf为所述WIMAX基站的物理帧长度，Tdl为所述WIMAX基站的下行帧长度，Tul为所述WIMAX基站的上行帧长度，Tttc为下行子帧与上行子帧之间的保护时隙，Tktc为上行子帧与下一个帧的下行子帧之间的保护时隙。
2.根据权利要求1所述的一种基于WIMAX的智能配电系统的终端的通信系统，其特征在于，所述智能配电系统子站的 远端信号增强模块包括至少一控制单元、一 WIMAX信号接收器、一执行单兀和一定向发射单兀； 其中，所述WIMAX信号接收器接收到WIMAX网络信号并传输给执行单元，在执行单元中通过滤波、低噪放大、功率放大、选频，执行单元将选频后的信号传输到定向发射单元，对智能配电系统终端定向发射WIMAX信号。
3.一种基于WIMAX的智能配电系统的终端通信方法，基于上述权利要求1的智能配电系统的终端的通信系统实现的，其特征在于，包括以下步骤: 步骤a，所述智能配电系统终端开启，搜索WIMAX信号，其智能配电系统子站和智能配电系统主站均接入WIMAX无线网络； 步骤b，所述智能配电系统的子站根据公式一判断智能配电系统终端是否在WIMAX无线网络覆盖范围内，若所述智能配电系统终端可以接收到两种频率的WIMAX信号，则执行步骤c ;若所述智能配电系统终端只能收到一种频段的WIMAX无线网络信号，则执行步骤d ;若所述智能配电系统终端处于WIMAX无线网络覆盖范围外，执行步骤e ; 步骤c，所述智能配电系统终端对接收到的WIMAX信号进行频道选择； 步骤d，所述智能配电系统终端用WIMAX无线网络与所述智能配电系统的子站进行通?目; 步骤e，所述智能配电系统的子站开启远端信号增强模块对智能配电系统终端进行定向信号增强； 步骤f，所述智能配电系统终端接入WIMAX信号频段，所述智能配电系统子站智能配电系统终端进行安全验证； 步骤g，所述智能配电系统终端向智能配电系统子站进行实时反馈通信； 步骤h，结束操作。
4.根据权利要求3所述的一种基于WIMAX的智能配电系统的终端通信方法，其特征在于，所述步骤c中智能配电系统终端对接收到的WIMAX信号进行频道选择的步骤为: 步骤Cl，所述智能配电系统终端搜索到两种设定频率的WIMAX信号，并接收设定的频段一 WIMAX信号； 步骤c2，所述智能配电系统终端测定接收到的WIMAX信号功率； 步骤c3，判断所述接收到的频段一 WIMAX信号功率是否大于或等于设定的阈值，若接收到的频段一 WIMAX信号功率大于或等于设定的阈值，执行步骤c4;若接收到的频段一WIMAX信号功率小于或等于设定的阈值，执行步骤c5 ； 步骤c4，所述智能配电系统终端使用频段一的WIMAX网络信号与智能配电系统子站进行通信； 步骤c5，所述智能配电系统终端接收设定的频段二 WIMAX信号并且能量测试模块测定接收到的WIMAX信号功率； 步骤c6，判断所述接收到的频段二 WIMAX信号功率是否大于或等于设定的阈值，若接收到的频段二 WIMAX信号功率大于或等于设定的阈值，执行步骤c7 ;若接收到的频段二WIMAX信号功率小于或等于设定的阈值，执行步骤c8 ；` 步骤c7，所述智能配电系统终端使用频段二的WIMAX信号与智能配电系统子站进行通?目; 步骤c8，所述智能配电系统终端向所述智能配电系统子站发送开启远端信号增强模块请求； 步骤c9，所述智能配电系统子站开启远端信号增强模块，智能配电系统终端与智能配电系统子站进行通信； 步骤c 10，结束操作。
5.根据权利要求3所述的一种基于WIMAX的智能配电系统的终端通信方法，其特征在于，所述步骤f中智能配电系统子站智能配电系统终端进行安全验证的步骤为: 步骤Π，所述智能配电系统子站对已接入WIMAX无线网络的智能配电系统终端进行安全验证，确定智能配电系统终端的唯一 ID号；步骤f2，判断该智能配电系统子站是否存储有智能配电系统终端的唯一 ID号，若该智能配电系统子站没有存储智能配电系统终端的唯一 ID号，则前往步骤f3 ;若所述智能配电系统子站存储有智能配电系统终端的唯一 ID号，则前往步骤f4; 步骤f3，所述智能配电系统子站向所述智能配电系统主站发送请求，等待智能配电系统主站通过所述WIMAX无线网络发送智能配电系统主站存储的智能配电系统终端的唯一ID号，并存储在所述智能配电系统子站中； 步骤f4，所述智能配电系统子站判断智能配电系统终端的唯一 ID号与智能配电系统子站存储的或收到的ID号是否相一致，若所述智能配电系统终端的ID号与智能配电系统子站中存储的或收到的ID号不一致，则前往步骤f5 ;若所述智能配电系统终端的唯一 ID号与智能配电系统子站中存储的或收到的ID号相一致，则前往步骤f6 ；步骤f5，所述智能配电系统终端安全认证过程不成功，禁止智能配电系统终端通信；步骤f6，所述智能配电系统终端与智能配电系统子站的安全认证成功，可以进行数据传送； 步骤f7，结束操作。`
【文档编号】H04W48/16GK103517382SQ201310416197
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】蒋屹新, 陈彬, 郭晓斌, 董旭柱, 李鹏, 许爱东, 蒋愈勇, 陈华军, 袁小凯 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司, 北京师范大学