一种通信单元仿真检测系统的制作方法

本发明属于网络通信技术领域，涉及一种通信单元仿真检测系统。

背景技术：

国家电网公司已经全面启动电力用户用电信息采集系统建设，实现国家电网公司经营区域内电力用户“全覆盖、全采集、全费控”。用电信息采集系统的通信网络主要分为远程通信网络和本地通信网络两个层面。其中，远程通信网络主要采用GPRS、CDMA或4G等移动公网、230MHz电力专网、光纤接入网等广域网通信技术，而本地通信网络主要采用微功率无线和低压电力线载波等通信技术。

无线公网泛指以GPRS、CDMA或4G技术为基础的公共通信运营商所提供的无线蜂窝通信网络，具有网络覆盖面大，性能稳定可靠，使用成本低，技术成熟等特点，是主要的远程通信技术。由于市场空间巨大，目前已有众多企业从事无线通信单元的研发生产。而不同厂家的产品器生产规格和技术指标也各有差异。由此就造成了规范上的不统一，对国家电网用电信息互联互通溅射和长期规划演进带来困难。无线公网通信在现场实际应用中，经常出现通信不稳定、故障点不好分析判断，这种情况给生产企业带来了巨大压力。传统的检测方式只能检测上线是否成功，数据能否正常交互，无法对通信质量进行定量和定性的分析验证，而且，没有一套完整统一的检测平台能够检测无线公网的通信，无法实现通信模块的检测和采集终端无线公网的整机检测。

综上，有必要构件完整统一的检测平台，能够测试无线公网通信模块及其终端整机的主要性能参数和协议，按照国家电网相关标准和技术规范，针对网络链路及其节点单元执行系统化的统一的技术规范、通信协议测试，从而实施系统性的指标检测和评估。

技术实现要素：

为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种通信单元仿真检测系统。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种通信单元仿真检测系统，包括频谱分析仪、函数信号发生器、屏蔽箱体、功分器、射频开关、射频程控衰减器、物理层透明接入设备、模块工装单元、串口服务器、工控机、DC电源工频隔离衰减器、电力线载波隔离开关、噪声注入单元及阻抗变化单元；以此实现用电信息采集系统本地通信单元设备的性能测试评估、物理层协议、链路层协议、应用层协议及互操作性测试。

进一步地，所述通信单元仿真检测系统的各技术参数分别为：路由层级为15级；单级模块包含和CCO工装；其中，STA工装包含有20个单相接口； CCO工装包含1个CCO、1个三相表及3个单线表接口；6个台区；载波衰减器：载波隔离度≥75dB、工频电流≥3A，载波衰减通道衰减量≥70dB、衰减步进2dB；射频衰减器：衰减量≥127dB、衰减步进1dB；载波信号负载：切换点4个，阻性阻抗变化5、50、100欧姆，容性阻抗0.1、0.01、0.001uF；噪声注入单元：注入点4个，反向隔离度≥70dB。

进一步地，所述性能测试评估包括发射性能评估、接收性能评估、接收动态范围评估及抗噪能力评估。

进一步地，所述性能测试评估中，所述射频程控衰减器和DC电源工频隔离衰减器用于抗衰减能力测试；所述射频开关用于选择信号的取样点；所述功分器的使用用以避免阻抗不同接入设备的阻抗变化引起的功率偏差；所述噪声注入单元的任意波函数源输出噪声信号，用于抗噪能力测试；所述频谱分析仪用于通信信号工作频带、功率谱密度等射频参数检测。

进一步地，所述物理层透明接入设备负责发起交互协议报文，测试CCO、STA的协议一致性；测试时，所述射频程控衰减器及DC电源工频隔离衰减器设置为直通状态；任意波函数源为所述物理层透明接入设备提供参考时钟信号，通过微调参考时钟频率，使得所述物理层透明接入设备输出的载波信号发生频率偏移，从而检测待测设备的抗频率偏移指标。

进一步地，所述物理层协议的测试是指被测对象进入测试模式，物理层透明接入单元产生不同TMI模式测试报文，被测对象解析后上报。

进一步地，所述链路层协议的测试是指通过物理层透明接入单元产生交互报文，生成特定场景，与被测对象进行入网、网络维护、网络协商、路由转发、数据交互等协议交互；检测被测对象的交互报文是否符合链路层协议要求。

进一步地，所述应用层洗衣的测试是指通过虚拟集中器和电能表进行测试，通过通信模块232接口监听应用层报文，验证报文是否符合应用层协议要求。

进一步地，所述互操作性测试是指搭建模拟现场环境，建立6个干扰台区，最大15级中继深度的规模，引入工频信号，具备明确的代理关系调整能力，进行电网拓扑结构调整，具备衰减量调节，多点噪声注入，多点阻抗调节能力；在不同的串扰台区、中继层级、噪声环境等通信条件下，进行单独、混合组网下的模块性能评测。

进一步地，所述性能测试是指使待测CCO和STA产生数据交互，通过标准仪器检测射频信号频谱、杂散等指标；通过调节信道中的衰减器，检测抗衰减能力。通过调节物理层透明接入设备的时钟频率，测试频率偏移指标。调节注入噪声，测试抗噪声能力。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：

本发明通信单元仿真检测系统侧重于下行通信模块射频指标、收发性能、通信协议（HPLC互联互通协议）、信道适应性（抗衰减、抗噪声等）模块互操作等方面的仿真检测。通过构建通信单元的仿真测试平台，运用模块工作环境支撑、通信信号采样分析、信道环境参数注入调节等功能模块，实现上诉指标的检测。本发明电能数据采集仿真测试系统可以实现无线公网通信产品检测，能够对上行通信模块和终端进行全功能测试，保证通信模块和终端的可靠性、稳定性和安群星，为电力系统的稳定运行提供保障。

附图说明

图1为本发明通信单元仿真检测系统结构示意图；

图2为本发明物理层协议一致性测试原理示意框图；

图3为本发明性能测试评估原理示意框图；

图4为本发明互操作性测试原理示意框图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

如图1-图4所示，一种通信单元仿真检测系统，包括频谱分析仪、函数信号发生器、屏蔽箱体、功分器、射频开关、射频程控衰减器、物理层透明接入设备、模块工装单元、串口服务器、工控机、DC电源工频隔离衰减器、电力线载波隔离开关、噪声注入单元及阻抗变化单元；以此实现用电信息采集系统本地通信单元设备的性能测试评估、物理层协议、链路层协议、应用层协议及互操作性测试。

进一步地，所述通信单元仿真检测系统的各技术参数分别为：路由层级为15级；单级模块包含和CCO工装；其中，STA工装包含有20个单相接口； CCO工装包含1个CCO、1个三相表及3个单线表接口；6个台区；载波衰减器：载波隔离度≥75dB、工频电流≥3A，载波衰减通道衰减量≥70dB、衰减步进2dB；射频衰减器：衰减量≥127dB、衰减步进1dB；载波信号负载：切换点4个，阻性阻抗变化5、50、100欧姆，容性阻抗0.1、0.01、0.001uF；噪声注入单元：注入点4个，反向隔离度≥70dB。

进一步地，所述性能测试评估包括发射性能评估、接收性能评估、接收动态范围评估及抗噪能力评估。

进一步地，所述性能测试评估中，所述射频程控衰减器和DC电源工频隔离衰减器用于抗衰减能力测试；所述射频开关用于选择信号的取样点；所述功分器的使用用以避免阻抗不同接入设备的阻抗变化引起的功率偏差；所述噪声注入单元的任意波函数源输出噪声信号，用于抗噪能力测试；所述频谱分析仪用于通信信号工作频带、功率谱密度等射频参数检测。

进一步地，所述物理层透明接入设备负责发起交互协议报文，测试CCO、STA的协议一致性；测试时，所述射频程控衰减器及DC电源工频隔离衰减器设置为直通状态；任意波函数源为所述物理层透明接入设备提供参考时钟信号，通过微调参考时钟频率，使得所述物理层透明接入设备输出的载波信号发生频率偏移，从而检测待测设备的抗频率偏移指标。

进一步地，所述物理层协议的测试是指被测对象进入测试模式，物理层透明接入单元产生不同TMI模式测试报文，被测对象解析后上报。

进一步地，所述链路层协议的测试是指通过物理层透明接入单元产生交互报文，生成特定场景，与被测对象进行入网、网络维护、网络协商、路由转发、数据交互等协议交互；检测被测对象的交互报文是否符合链路层协议要求。

进一步地，所述应用层洗衣的测试是指通过虚拟集中器和电能表进行测试，通过通信模块232接口监听应用层报文，验证报文是否符合应用层协议要求。

进一步地，所述互操作性测试是指搭建模拟现场环境，建立6个干扰台区，最大15级中继深度的规模，引入工频信号，具备明确的代理关系调整能力，进行电网拓扑结构调整，具备衰减量调节，多点噪声注入，多点阻抗调节能力；在不同的串扰台区、中继层级、噪声环境等通信条件下，进行单独、混合组网下的模块性能评测。

进一步地，所述性能测试是指使待测CCO和STA产生数据交互，通过标准仪器检测射频信号频谱、杂散等指标；通过调节信道中的衰减器，检测抗衰减能力。通过调节物理层透明接入设备的时钟频率，测试频率偏移指标。调节注入噪声，测试抗噪声能力。

如图2所示，所述物理层透明接入设备负责发起交互协议报文，测试CCO、STA的协议一致性；测试时，所述射频程控衰减器及DC电源工频隔离衰减器设置为直通状态；任意波函数源为所述物理层透明接入设备提供参考时钟信号，通过微调参考时钟频率，使得所述物理层透明接入设备输出的载波信号发生频率偏移，从而检测待测设备的抗频率偏移指标。

如图3所示，所述性能测试评估中，所述射频程控衰减器和DC电源工频隔离衰减器用于抗衰减能力测试；所述射频开关用于选择信号的取样点；所述功分器的使用用以避免阻抗不同接入设备的阻抗变化引起的功率偏差；所述噪声注入单元的任意波函数源输出噪声信号，用于抗噪能力测试；所述频谱分析仪用于通信信号工作频带、功率谱密度等射频参数检测。

如图4所示，所述互操作性测试系统包括16个屏蔽箱体、21个载波隔离衰减器、4个噪声注入设备、4只阻抗变换设备以及1个三项人工电源网络。互操作性测试项目设计应该充分考虑现场应用的复杂性，设计典型应用场景（抄表、相位识别、费控、事件上报、搜表、混装、离线、在线升级、组网、广播校时等），同时需要具备宽带载波模块极限（15级路由、6个串扰台区等）指标的测试环境。

本发明通信单元仿真检测系统侧重于下行通信模块射频指标、收发性能、通信协议（HPLC互联互通协议）、信道适应性（抗衰减、抗噪声等）模块互操作等方面的仿真检测。通过构建通信单元的仿真测试平台，运用模块工作环境支撑、通信信号采样分析、信道环境参数注入调节等功能模块，实现上诉指标的检测。通信单元仿真测试系统完全满足国网关于HPLC互联互通测试的要求。通信组网仿真检测系统运用集中器、专变终端、智能电表、电流互感器等实体设备构建两个仿真台区，每个台区电表规模达到100只。本发明电能数据采集仿真测试系统可以实现无线公网通信产品检测，能够对上行通信模块和终端进行全功能测试，保证通信模块和终端的可靠性、稳定性和安群星，为电力系统的稳定运行提供保障。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。