一种电力专用通信网混合组网系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电力专用通信网混合组网系统，包括依次相互通信的用电信息采集终端和集中器、集中器和无线访问基站、无线访问基站和网关、网关和ONU单元、ONU单元和OLT单元、OLT单元与服务器。本发明将微功率无线和PON及PTN的混合组网，在二者光纤网的末端利用微功率无线技术进行延伸，完成补盲组网。本是系统实现了网络全覆盖、业务分层分类管理及综合经济性；接入网络设备实现物理的全隔离，不与公网有任何的物理连接点；采用多种冗余备份措施，包括网络线路的多层次冗余、网络设备的多节点冗余，通过这些冗余能力，实现整个网络全面的可靠性保证；对客户端软件采用强有效的防病毒处理措施。
【专利说明】—种电力专用通信网混合组网系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及配网通信网领域，特别涉及一种电力专用通信网混合组网系统。
【背景技术】
[0002]配网通信网承载配电自动化、用电信息采集、负控等多项业务，是智能配网建设的瓶颈，目前正处于起始建设阶段，还有一些问题需要研究解决。
[0003]一是配网上各种业务的信息分区、安全等级、实时性、可靠性要求各异，需要通信网提供分层管理服务，而目前常用的ΕΡ0Ν、工业以太网交换机技术都无法实现分层管理，只能用两套设备来实现物理隔离，分别支持不同业务系统。往往是同一个位置上多套相同的PON类设备，分别跑单一业务，造成单套设备利用率很低，但总体又重复建设的情况。需要考虑引进新的具有支持不同业务分层管理功能的通信技术来解决该问题。
[0004]二是配网延伸到城镇的基层，由于市政、交通、管道建设等原因，在配网的一些末端节点处往往没有光缆的施放和运维条件，无法实现配用电终端的接入。如果使用GPRS类无线公网，则不能传输一些重要的生产信息；如果单为这些分支末点自建3G、4G类无线专网，性价比又低。此时需要考虑成本更低、更便捷的混合组网方式。
[0005]因此需要一种电力专用通信网混合组网方法。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种电力专用通信网混合组网系统。
[0007]本发明的目的是这样实现的:
[0008]本发明提供的一种电力专用通信网混合组网系统，包括用电信息采集终端、集中器、无线访问基站、网关、ONU单元、OLT单元和服务器；所述用电信息采集终端和集中器之间通过Zigbee协议进行通信；所述用电信息采集终端与集中器组成无线子网；所述集中器通过无线传输方式与无线访问基站进行通信，构成无线局域网；所述无线访问基站与网关之间通过无线传输方式进行通信；所述网关通过光纤或以太网与ONU单元进行通信；所述ONU单元与OLT单元通过光纤进行通信；所述OLT单元通过光纤与服务器连接。
[0009]进一步，在所述ONU单元和OLT单元之间还连接有用于提供光传输通道的光分路器 0DN。
[0010]进一步，所述OLT单元到ONU单元采用广播传输的方式传输数据；所述ONU单元到OLT单元采用TDMA多址接入方式传输数据。
[0011]进一步，所述OLT单元设置在变电站内。
[0012]进一步，所述ONU单元设置在开闭所或配电房内。
[0013]本发明的有益效果在于:本发明将微功率无线和PON及PTN进行混合组网，在二者光纤网的末端利用微功率无线技术进行延伸，完成补盲组网。光通讯的最大优势在于高带宽、低损耗、长距离、高可靠性；以太网的最大优势在于高带宽、易组网、便捷的业务分层管理；而无线通讯的最大优势在于部署灵活、低成本、易组网，能够实现无处不在的信息接入；其中，微功率无线解决了有线PON网络的部分末端不能施放线缆的问题，作为PON主干光网络的补充，完成部分直埋线、跨公路、无管道场景的分支延伸。且微功率无线是自建专网，可以承载公司内部生产数据。本是系统实现了网络全覆盖、业务分层分类管理及综合经济性。
[0014]本发明在物理层、网络层、应用层对系统安全实行有效的保障措施。
[0015]第一，有线接入网络设备实现物理的全隔离，不与公网有任何的物理连接点；
[0016]第二，采用多种冗余备份措施，包括网络线路的多层次冗余、网络设备的多节点冗余、网络设备自身组件的冗余，通过这些冗余能力，实现整个网络全面的可靠性保证；
[0017]第三，对客户端软件采用强有效的防病毒处理措施。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0019]图1为本发明的系统框图；
[0020]图2为本发明中EPON系统的协议参考模型。
[0021]图中用电信息采集终端1、集中器2、无线访问基站3、网关4、0NU单元5、0LT单元6、服务器7。
【具体实施方式】
[0022]以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0023]实施例1
[0024]如图1-图2所示，本发明提供的一种电力专用通信网混合组网系统，包括用电信息采集终端1、集中器2、无线访问基站3、网关4、ONU单元5、OLT单元6和服务器7 ;所述用电信息采集终端I和集中器2之间通过Zigbee协议进行通信；所述用电信息采集终端I与集中器2组成无线子网；所述集中器2通过无线传输方式与无线访问基站3进行通信，构成无线局域网；所述无线访问基站3与网关4之间通过无线传输方式进行通信；所述网关通过光纤或以太网与ONU单元5进行通信；所述ONU单元5与OLT单元6通过光纤进行通信；所述OLT单元6通过光纤与服务器7连接。
[0025]在所述ONU单元5和0LT6单元之间还连接有用于提供光传输通道的光分路器ODN。
[0026]所述OLT单元6到ONU单元5采用广播传输的方式传输数据；所述ONU单元5到OLT单元6采用TDMA多址接入方式传输数据。
[0027]所述OLT单元6设置在变电站内。
[0028]所述ONU单元5设置在开闭所或配电房内。
[0029]实施例2
[0030]本实施例与实施例1的区别仅在于:
[0031]在本发明中配用电通信网络结构分成三层:核心层、汇聚层和接入层；
[0032]核心层:网络的骨干，提供高速数据交换和快速路由收敛，具有较高的稳定性、可靠性及易扩展性等。对于配用电网的核心层，必须提供高性能、高可靠的网络结构，采用多设备冗余的环网结构。
[0033]汇聚层:当路由协议应用于这一层时，具有快速收敛和易于扩展等特点，承载多种融合业务。本发明采用OSPF路由协议实现快速的路由收敛，保证网络的可靠性。
[0034]接入层:提供网络的第一级接入，完成简单的二层交换，安全、Q0S、组播都位于这一层。
[0035]本发明由工作区子系统和水平子系统两个部分构成。工作区子系统为:每个变电站为一个OLT单元，其辖区内的开闭所及配电房为一个ONU单元，有条件的地方采用星型结构有线接入(TDM专线或以太网)，无法实现有线接入的点(被物理隔断较难实现或较远地区农网配电点)采用MESH网络由无线网关接入。变电站之间构成水平子系统，形成扁平状栅格网状网。
[0036]下面对EPON系统和Zigbee无线子网分别进行详细描述。
[0037]无源光网络(PON)是一种采用点到多点(P2MP)结构的单纤双向光接入网络，其典型拓扑结构为树形。基于以太网方式的无源光网络，由局侧的光线路终端(0LT单元)、用户侧的光网络单元(0NU单元)和无源光分配网络(ODN)组成。
[0038]ODN在OLT和ONU间提供光传输通道。在上行方向(0NU到0LT)，ONU发送的信号只会到达0LT，而不会到达其它ONU ;在下行方向(0LT到0NU)，OLT发送的信号经ODN转达各个0NU。为了避免数据冲突并提高网络利用效率，下行数据采用广播传输方式传输数据，上行方向采用TDMA多址接入方式传输数据，并对各ONU的数据发送进行仲裁。
[0039]EPON网络由IEEE802.3EFM工作组进行标准化，将以太网和PON网络相结合，在无源光网络体系架构的基础上，定义了一种新的、应用于EPON系统的物理层规范(主要是光接口)和扩展的以太网物理层协议，以实现点到多点的PON中以太网帧的TDM接入。此外，EPON还定义了一种运行、维护和管理机制，以实现必要的运行管理和维护管理。
[0040]EPON系统的协议参考模型如图2所示。
[0041]在物理层，采用单纤波分复用技术(下行1490nm，上行1310nm)实现单纤双向传输，同时采用 1000BASE-PX-10U/D 和 1000BASE-PX-20U/D 两种 PON 光接口，分别支持 1km和20km的最大距离传输。
[0042]在物理编码子层，EPON系统采用了吉比特以太网的原有标准，采用8B/10B线路编码和标准的上下行对称lGbit/s数据速率。
[0043]在数据链路层，多点MAC控制协议(MPCP)的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点网络中多个MAC客户层实体，并支持对额外MAC的控制功能。
[0044]另外，EPON系统继承了以太网的强扩展性，同时支持高速Internet接入、语音、IPTV、TDM专线等多种业务综合接入，并具有很好的QOS保证和组播业务支持能力。
[0045]EPON对上行数据流和下行数据流传输采用不同的方法和不同的光波长。对于下行数据，数据包长为1518字节，每个数据包带有一个唯一的标识符指示发往哪个ONU ;对于上行数据，由于所有用户共享同样的上行数据流波长，必须采用时分多址接入体制来防止光的碰撞。
[0046]在变电站与开闭所或配电房之间建立EPON系统具有以下优点:
[0047](I)局端(0LT单元)与用户(0NU单元)之间仅有光纤、光分路器ODN等无源器件，无需配备电源，无需有源设备维护人员，因此可以大大降低运维费用。
[0048](2) EPON采用以太网的传输格式，同时也是用户局域网的主流，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素。
[0049](3)米用单纤波分复用技术,仅需一根主干光纤和一个0LT,在ONU侧米用光分路器分送给多个用户，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力。
[0050]用电信息采集终端和集中器之间建立Zigbee无线传输网络，Zigbee网络采用星形和网状拓扑结构，也有两种网络拓扑的组合应用，即丛集应用。Zigbee以250kbps的最大传输速率承载有限的数据流量。是无线子网具有以下明显的技术特点。
[0051](I)功耗低:在工作模式情况下，Zigbee传输速率低,传输数据量小，因此信号的收发时间短，其次在非工作模式下，Zigbee节点(即用电信息采集终端)处于休眠模式。因此，使得Zigbee节点非常省电。
[0052](2)数据传输可靠:Zigbee的媒体接入控制层采用talk-when-ready的碰撞避免机制，采用全握手协议。在信号处理手段上采用DSS直接序列扩频技术，有效提高抗干扰性。
[0053](3)网络容量大:一个Zigbee网络最多包括有255个节点，其中一个是主控，其余则是从属设备。若是通过网络协调器，整个网络最多可以支持超过6400个Zigbee网络节点。
[0054](4)安全性=Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，在数据传输中提供了三级安全性。
[0055]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明所限定的精神和范围。
【权利要求】
1.一种电力专用通信网混合组网系统，其特征在于:包括用电信息采集终端、集中器、无线访问基站、网关、0X1单元、011单元和服务器；所述用电信息采集终端和集中器之间通过21曲66协议进行通信；所述用电信息采集终端与集中器组成无线子网；所述集中器通过无线传输方式与无线访问基站进行通信，构成无线局域网；所述无线访问基站与网关之间通过无线传输方式进行通信；所述网关通过光纤或以太网与0X1单元进行通信；所述0X1单元与0口单元通过光纤进行通信；所述0口单元通过光纤与服务器连接。
2.根据权利要求1所述电力专用通信网混合组网系统，其特征在于:在所述0X1单元和0口单元之间还连接有用于提供光传输通道的光分路器001
3.根据权利要求1或2所述电力专用通信网混合组网系统，其特征在于:所述011'单元到0X1单元采用广播传输的方式传输数据；所述0X1单元到0口单元采用10嫩多址接入方式传输数据。
4.根据权利要求1或2所述所述电力专用通信网混合组网系统，其特征在于:所述0口单元设置在变电站内。
5.根据权利要求1或2所述所述电力专用通信网混合组网系统，其特征在于:所述0X1单元设置在开闭所或配电房内。
【文档编号】H04L12/28GK104363152SQ201410614007
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】徐瑞林, 徐鑫, 陈涛, 朱珠, 雷娟, 张伟, 张明哲, 於舰 申请人:国网重庆市电力公司电力科学研究院, 国家电网公司, 重庆小目科技有限责任公司