一种电力LTE无线多业务承载网络通信系统构架方法与流程

本发明涉及电力行业的业务承载网络通信系统，具体涉及一种电力LTE无线多业务承载网络通信系统构架方法。

背景技术：

无线业务是指采用无线专网、无线公网承载较为合适的业务。根据目前电网公司的无线业务应用调研，目前无线业务在物资、运检、营销、基建等专业的多个环节均有应用。近年来，4G无线通信技术的成熟应用为电力无线专网建设提供了可靠的技术保障。然而，由于电力系统业务在安全性、实时性等方面的特殊要求，需要对现有4G 长期演进（Long Term Evolution，LTE）无线传输技术和网络技术进行优化和针对性的二次开发，从而适应电网业务的通信特点。

另一方面，在研究LTE无线宽带技术应用的同时，需要进一步总结其他电力无线专网通信技术存在的不足，寻找到能够切实符合终端接入网业务要求、适用于城市和农网、支持多业务承载与统一建设要求的TD-LTE技术应用方案，彻底改变目前接入网建设模式零乱，组网方式生搬硬套，网络服务功能单一的局面。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电力LTE无线多业务承载网络通信系统构架方法，使用该方法搭建的多业务承载网络通信系统功能多样，大量节省电力系统的人力成本，电力系统业务在安全性、实时性等方面得到提高。

为了达到以上技术目的，本发明的技术方案为：一种电力LTE无线多业务承载网络系统架构方法，包括以下几个步骤：

（a）.首先构建一个LTE无线专网，LTE无线专网分为三个网元层，分别为终端层网元、网络层网元和应用层网元；

终端层网元提供多样化的终端产品，以适应不同场景的应用，终端层网元可以是客户终端设备、miniPCIe卡或手持台；

网络层网元包括无线基站、核心网、视频代理网关设备，无线基站是LTE无线专网的无线接入设备，核心网是LTE无线专网中的交换网关设备，负责在系统中提供签约数据管理、鉴权管理、移动性管理、会话管理、承载管理及数字集群业务功能，视频代理网关是将各种制式视频信号接入实现一体化调度业务的代理网关，具备视频和音频码流的分离、转发、会话初始协议代理封装功能；

应用层网元包括调度机、调度台、网管设备及用户扩展的应用服务器；

（b）.基于步骤（a）中的LTE无线专网，构建多媒体调度指挥系统，多媒体调度指挥系统主要由LTE无线专网、EP680手持设备和多媒体调度台组成；LTE无线专网提供4G无线信号覆盖；EP680手持设备兼具手机和对讲机功能，各个EP680手持设之间能实现语音通信、短信息服务、视频通话、视频回传、用户群组划分功能；多媒体调度台可实现对手持设备进行缜密监听、视频监控以及视频分发功能；

（c）.基于步骤（a）中的LTE无线专网，构建视频监控系统，视频监控系统包括LTE无线专网、数据业务终端、网络摄像头和多媒体调度台；LTE无线专网提供4G无线信号覆盖；数据业务终端与核心网建立无线传输信道并下挂一个或多个网络摄像头；网络摄像头将采集到的高清视频信号上传数据业务终端；多媒体调度台负责对回传视频画面进行监控、分发以及存储；

（d）. 基于步骤（a）中的LTE无线专网，构建数据采集监控系统, 数据采集监控系统的组成主要包括LTE无线专网、EG860数据业务终端、分站监控单元、传感器终端；LTE无线专网提供4G无线信号覆盖，EG860数据业务终端与核心网建立无线传输信道并下挂分站监控单元，分站监控单元汇集各个传感器终端采集的开关量或模拟量信号并上传EG860传数据业务终端。

（e）. 基于步骤（a）中的LTE无线专网，构建自动巡视系统, 自动巡视系统包括LTE无线专网、巡视无人飞机、巡检机器人；巡检机器人和无人飞机均搭载4G终端设备、通信链路设备，提供开放式电气接口和机械接口，挂载摄像机、红外热成像仪、夜视仪、紫外成像仪，对巡检区域进行勘察；4G终端设备和通信链路设备基于LTE无线专网进行通讯和数据传输。

本发明的技术效果为：

（1）传统的无线数据传输方式中，满足远距离传输则传输带宽有限，满足带宽要求但是传输距离有限。本发明提出首先构建了一个LTE无线专网，能够同时满足传输距离和带宽的要求。

（2）构建了多媒体调度系统，多媒体调度指挥系统中的多媒体调度台通过LTE无线专网与EP680手持设备通讯，调度台对EP680手持设备持有人进行实时沟通调度。可以满足电力系统业务反应和处理实时性的要求。相比传统的响应调度模式，效率得到大幅提升。

（3）构建了视频监控系统，可以实时监控电力设备的实时状况，发生问题时可以及时调取实时监控，方便了故障排查。

（4）构建了数据采集监控系统，将需要采集的各种数据通过LTE无线专网上传，实现电力数据的远距离采集和传输。节省了人力采集的成本，另外效率也得到提高。

（5）构建了自动巡视系统，相比传统的人工巡视或人工和机械配合巡视模式，本发明提供的巡视方法采用巡视无人飞机和巡检机器人，巡视检查的维度从平面转向立体，具有更好的巡视效果。同时巡视效率得到提高，也节省了人力成本，另外由于巡视过程涉及人员的安全，无人巡视的方式对人员的安全无碍。

附图说明：

附图1为LTE无线专网系统拓扑结构图；

附图2为多媒体调度指挥系统拓扑结构；

附图3为视频监控系统拓扑结构；

附图4为数据采集监控系统拓扑结构。

具体实施方式：

为了使本发明目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明进一步详细说明。

一种电力LTE无线多业务承载网络系统架构方法，其特征在于包括以下几个步骤：

（a）.首先构建一个LTE无线专网，参照LTE无线专网分为三个网元层，分别为终端层网元、网络层网元和应用层网元；

终端层网元提供多样化的终端产品，以适应不同场景的应用，终端层网元可以是客户终端设备、miniPCIe卡或手持台；网络层网元包括无线基站、核心网、视频代理网关设备，无线基站是LTE无线专网的无线接入设备，核心网是LTE无线专网中的交换网关设备，负责在系统中提供签约数据管理、鉴权管理、移动性管理、会话管理、承载管理及数字集群业务功能，视频代理网关是一款将各种制式视频信号接入到多媒体调度内实现一体化的调度业务的代理网关，具备视频和音频码流的分离、转发、会话初始协议代理封装功能；应用层网元包括调度机、调度台、网管设备及用户扩展的应用服务器；

无线基站是LTE系统的无线接入设备，主要由两个部分组成，基带控制单元（BBU）和射频模块单元（RRU）。无线基站主要完成无线接入功能，包括管理空中接口、接入控制、移动性控制、用户资源分配等无线资源管理功能。通过灵活配置不同数量的基带处理单板和射频模块，一个BBU可以与多个RRU相连接，满足不同场景、不同容量的应用需求。无线基站具有体积小、功耗低、安装灵活、快速部署等优点。核心网提供的主要功能包括集群用户管理、群组业务、数据业务、公共业务；集群用户管理包括群组签约、群组用户签约等；其中群组业务包括群组建立、群组关闭、话权抢占、广播群组等；数据业务包括普通分组交换业务，如HTTP打开网页、FTP下载，以及视频业务如视频上传、视频监控；公共业务包括开机注册、关机注销、移动性管理、遥开遥毙等业务。系统可以通过语音网关与固定电话、集群系统等外部网络实现互连互通。视频代理网关是一款将各种制式视频信号接入到多媒体调度内实现一体化的调度业务的代理网关，具备视频和音频码流的分离、转发、会话初始协议（Session Initiation Protocol ，SIP）代理封装功能。视频代理网关支持的视频信号源可以是模拟、数字、标准、非标等多种制式。具备多路并发性能，可实现多路视频信号的轮循并发及进行多路调度业务应用。

应用层网元包括调度机、调度台、网管设备及用户扩展的应用服务器；调度机能够实时显示出各个终端的当前状态，调度员能够方便地进行各种调度操作，实现语音、指令和视频多种方式的通信和调度。调度台是调度人员进行操作的终端平台，可以是台式机和笔记本电脑，也可以是专用的调度操作台。网管设备用于管理相关的网络层设备，其从物理结构包括服务器、操作维护终端、告警终端、运营终端、告警箱、管理控制台以及一些组网设备，其中操作维护终端、告警终端、运营终端和管理控制台，是逻辑上的概念，可以在一台电脑上部署，也可以分开在不同的电脑上。网管系统基于客户端/服务器结构，可以分为客户端子系统和服务端子系统，客户端可安装在普通电脑上。网络设备层与应用层之间通过TPC/IP协议通信，应用层当前提供视频服务器、日志管理、定位等应用。应用层可以与已有服务器进行数据交互，也可以方便的进行其他应用服务业务的开发。

（b）.基于步骤（a）中的LTE无线专网，构建多媒体调度指挥系统，参照附图2，多媒体调度指挥系统主要由LTE无线专网、EP680手持设备和多媒体调度台组成；LTE无线专网提供4G无线信号覆盖；EP680手持设备兼具手机和对讲机功能，各个EP680手持设之间能实现语音通信、短信息服务、视频通话、视频回传、用户群组划分功能；多媒体调度台可实现对手持设备进行缜密监听、视频监控以及视频分发功能；

多媒体调度指挥系统实现各个手持设备之间的语音通信、短信息服务、视频通话、视频监控、视频分发、用户群组划分等功能，并通过多媒体调度台实现对手持设备的通话监听、视频监控、视频分发以及指挥调度等功能，可用于应急指挥、移动巡检等电力业务。

（c）.基于步骤（a）中的LTE无线专网，构建视频监控系统，参照附图3，视频监控系统包括LTE无线专网、数据业务终端、网络摄像头和多媒体调度台；LTE无线专网提供4G无线信号覆盖；数据业务终端与核心网建立无线传输信道并下挂一个或多个网络摄像头；网络摄像头将采集到的高清视频信号上传数据业务终端；多媒体调度台负责对回传视频画面进行监控、分发以及存储；

视频监控系统可实现在多媒体调度台上实时监控各个视频监控点的视频画面，并将监控画面分发到其他手持设备。相比于传统的视频监控系统，LTE专网下的视频监控系统采用4G无线信道回传摄像头监控画面，因此避免了安装监控系统所需要的布线工作，提高了视频监控系统的适用范围和灵活性。

（d）. 基于步骤（a）中的LTE无线专网，构建数据采集监控系统, 参照附图4，数据采集监控系统的组成主要包括LTE无线专网、EG860数据业务终端、分站监控单元、传感器终端；LTE无线专网提供4G无线信号覆盖，EG860数据业务终端与核心网建立无线传输信道并下挂分站监控单元，分站监控单元汇集各个传感器终端采集的开关量或模拟量信号并上传EG860传数据业务终端。数据采集监控系统主要实现对例如湿度和温度环境变量、门禁状态或者是热、电、水、气四表的数据进行采集和监控等功能。监控范围包括各类传感器终端能够采集到的数字量/模拟量环境信号。传感器终端采用4G无线信道回传采集到的各类环境信号，使得数据采集监控系统可以适用于各种复杂的监控环境，提高了系统的使用灵活性和适用范围。

（e）. 基于步骤（a）中的LTE无线专网，构建自动巡视系统, 自动巡视系统包括LTE无线专网、巡视无人飞机、巡检机器人；巡检机器人和无人飞机均搭载4G终端设备、通信链路设备，提供开放式电气接口和机械接口，挂载摄像机、红外热成像仪、夜视仪、紫外成像仪，对巡检区域进行勘察；4G终端设备和通信链路设备基于LTE无线专网进行通讯和数据传输。

智能机器人可配合无人机进行电力设备巡检工作，根据操作人员操作或预先设定任务，成变电站等场景的设备巡检工作，可以建立巡检范围的平面地图，并可通过自主导航和智能躲避障碍依次到达设备地点，传回视频数据，从而代替人工巡检。无人飞机可搭载4G终端设备、通信链路设备，提供开放式电气接口和机械接口，可挂载摄像机、红外热成像仪、夜视仪、紫外成像仪等。对于远距离巡检，可一键起降，自动航线规划，能够应对复杂多变的地形地貌，利用机载高分辨率摄像机可对巡检区域进行精细化勘察，还可以高空悬停拍摄及悬停变焦操作，实现检测目标的大视场角搜索和小视场角高清精确检测。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用于限定本发明的范围，任何在不脱离本发明的构思和原则的前提下所做的同等变化与修改，均应属于本发明保护范围。