一种用于智能电网的异构融合架构的制作方法

本发明设计电力线通信（plc）和无线通信领域，具体涉及智能电网的异构网络融合技术。

背景技术：

随着电力行业的飞速发展，人工采集用电信息早已不能满足现代人智能化的生活习惯，智能电网的兴起就是由于用电信息采集系统业务应用的不断深化，将现代先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成智能电网。

关于智能电网系统最主要的通讯方式，plc和少部分的微功率无线通信是目前较为常用的两种，而且经常配合着共同运作。plc技术用于实现对台区和线路的识别、对电能质量的评估以及对现场噪声评估，支撑电力运维。出于对电力通信的安全和移动性更高的要求，无线通信技术在高速实时控制、有效管理网络、有机融合电力行业的安全方案方面表现突出，与plc相辅相成。而近年来微功率无线通信技术用于智能电网的特定区域，解决了传统的无线公网通信系统中存在的铺设成本与难度问题、不能全覆盖问题和低压取电问题，成为最主要的无线电力通讯技术。

nb-iot作为备受关注的物联网技术之一，也慢慢向电力行业伸出了触角。nb-iot技术受益于三大运营商的推广，覆盖广、接入能力强，统一的底层数据协议解决部署难、应用服务不方便的难题，成为智能电网现有通讯方式的重要补充，已在电力行业慢慢有了一些试验和试点。

目前电力市场中已经存在集成电力线载波、微功率无线通信和mcu于一体的单片双模通信芯片，可以解决电力线载波/微功率无线双模通信异构问题，但是新兴的nb-iot技术对智能电网通信系统的丰富使得双模通信芯片落伍于最新的时代发展。新型智能电网亟待一种能将电力线通信、微功率无线通信和nb-iot三网异构融合的技术，解决三模通信问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于一种用于智能电网的三模通信技术，将电力线通信、微功率无线通信和nb-iot三网异构融合。

为了实现上述目的，本发明利用软件定义网络（softwaredefinednetwork，sdn）的思想，为电力核心通信网络中心加入控制器，通过识别接收信号的前导判断其通路来源和信号类型，进而决定该信号下一步的通路走向和系统模型。控制器在理论上可以有效融合电力线通信、微功率无线通信和nb-iot三网，提供自动切换接入网络的功能，对于三网中共有的通讯模块进行共享复用，节省网络设备成本，降低网络切换时延，旨在实现电力线通信、微功率无线通信和nb-iot三网异构融合。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于智能电网的异构融合架构，其特征是：将一个基于sdn开发的控制器内置在核心的通信节点中，并将该控制器与电力线通信、微功率无线通信和nb-iot三网相连，以支持信号的接收、调制和发射。

进一步的，所述控制器既可以接收、发射三网信号，也可以对接收到的信号进行处理切换成三网中任意一网的形式发射出去。

进一步的，所述通信节点中的控制器可以对接收到的信号进行识别认证，对其通路来源和信号类型的识别主要通过前导序列的解析，对其发射源的识别认证则通过每个通信节点的用户身份标识符（useridentifier，ui）来进行。

进一步的，所述控制器将根据信号发射目标节点自适应分配通信方案，包括通路选取和信号调制方式，根据相应的通信方案分配频带及子载波。

所述控制器在通信节点中的工作原理如下：

步骤1：根据接收信号的前导进行信号识别，判断出其信号类型为电力线通信、微功率无线通信和nb-iot三网中的一网；

步骤2：根据步骤1中判断出的信号类型对接收信号进行解调，判决出原始信息序列；

步骤3：根据接收信号中的ui信息判断出其信号发射源，便于智能电网的信息维护与管理；

步骤4：根据信号下一步的发射目标节点的距离远近、对通信质量的要求、设备部署情况等，自适应匹配出最佳的通信方案；

步骤5：步骤4中的通信方案指向电力线通信、微功率无线通信和nb-iot三网中的某一种网络协议，根据相应的协议对信号进行调制；

步骤6：将调制后的信号以选取的形式发送到目标通信节点，并在信号中加入此节点的ui信息，便于下一节点进行身份识别。

进一步的，所述通信方案包括电力线通信方案、微功率无线通信方案和nb-iot通信方案；

所述电力线通信方案依次对原始信息序列进行扰码、turbo编码、信道交织、分集拷贝、星座点映射和ofdm调制，完全支持国家电网公司低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范；

所述微功率无线通信方案依次对原始信息序列进行白化编码和gfsk调制，完全支持国家电网公司微功率无线用电信息采集系统规范；

所述nb-iot通信方案依次对原始信息序列进行扰码、调制、层映射、预编码和ofdm调制，完全支持窄带物联网nb-iot协议。

进一步的，所述信号类型包括电力线信号、微功率无线信号和nb-iot信号；

所述电力线信号需经过ofdm解调、信号解调、分集合并、信道解交织、turbo解码和解扰，得出原始信息序列；

所述微功率无线信号需经过白化译码和gfsk解调，得出原始信息序列；

所述nb-iot信号需经过ofdm解调、预解码，得出原始信息序列。

综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明利用软件定义网络（softwaredefinednetwork，sdn）的思想，为电力核心通信网络中心加入控制器，通过识别接收信号的前导判断其通路来源和信号类型，进而决定该信号下一步的通路走向和系统模型。控制器在理论上可以有效融合电力线通信、微功率无线通信和nb-iot三网，提供自动切换接入网络的功能，对于三网中共有的通讯模块进行共享复用，节省网络设备成本，降低网络切换时延，旨在实现电力线通信、微功率无线通信和nb-iot三网异构融合。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1一种用于智能电网的异构融合架构图；

图2控制器接收、发送信号流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1是本发明提出的一种用于智能电网的异构融合架构图，对该架构图中的各个部分说明如下：

通信节点：每个通信节点内部均配备一个控制器，用于接收、发射信号。为了区分不同节点，每个节点都有自己的身份标识码ui，可被控制器的接收单元识别读取，也可被发射单元认证采用；

控制器：控制器内部采用软件定义网络（sdn）的形式，对通信节点之间的通信进行智能调节与控制，达到智能电网的要求。首先根据接收信号中的ui信息判断出其信号发射源（即从哪个通信节点发射出来），便于智能电网的信息维护与管理，再对接收信号加以处理采用最佳的通信方式发射出去，与下一个通信节点进行通信；

三网通路：本发明提出的异构融合架构中的三网指的是电力线通信、微功率无线通信和nb-iot，任意两种节点之间在理论上都可以选择其中的一种通路进行通信。但是由于通信节点之间的距离远近、对通信质量的要求、设备部署情况等存在差异性，往往对最佳通路的选择不一致，需要一个智能选择并切换网络通路的技术方案，解决节点之间通信的差异性需求。三种通路的通信方案具体如下：电力线通信方案依次对原始信息序列进行扰码、turbo编码、信道交织、分集拷贝、星座点映射和ofdm调制，完全支持国家电网公司低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范；微功率无线通信方案依次对原始信息序列进行白化编码和gfsk调制，完全支持国家电网公司微功率无线用电信息采集系统规范；nb-iot通信方案依次对原始信息序列进行扰码、调制、层映射、预编码和ofdm调制，完全支持窄带物联网nb-iot协议。

图2是控制器1接收、发送信号流程图，每一个通信节点的控制器工作原理是一样的，假设控制器1所在通信节点接收到节点2的信号，并且要发射信号到控制器3所在通信节点。对图2的各步骤说明如下：

步骤1：控制器1根据接收信号的前导进行信号识别，判断出其信号类型为电力线通信、微功率无线通信和nb-iot三网中的一网；

步骤2：根据步骤1中判断出的信号类型对接收信号进行解调，得出原始信息序列；

步骤3：根据接收信号中的ui信息判断出其信号发射源（在此实例中发射源是节点2），便于智能电网的信息维护与管理；

步骤4：控制器1根据与通信节点3的距离远近、对通信质量的要求、设备部署情况等，自适应匹配出最佳的通信方案；

步骤5：步骤4中的通信方案指向电力线通信、微功率无线通信和nb-iot三网中的某一种网络协议，根据相应的协议对信号进行调制；

步骤6：控制器1将调制后的信号以选取的形式发送到目标通信节点，并在信号中加入此节点的ui信息，便于节点3进行身份识别；

步骤7：控制器3的工作方式遵循步骤1-5。

其中，步骤5中，每一种通信方案具体如下：

电力线通信方案依次对原始信息序列进行扰码、turbo编码、信道交织、分集拷贝、星座点映射和ofdm调制，完全支持国家电网公司低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范；

微功率无线通信方案依次对原始信息序列进行白化编码和gfsk调制，完全支持国家电网公司微功率无线用电信息采集系统规范；

nb-iot通信方案依次对原始信息序列进行扰码、调制、层映射、预编码和ofdm调制，完全支持窄带物联网nb-iot协议。

相应地，步骤2中，每种信号类型的解调算法如下：

电力线信号需经过ofdm解调、信号解调、分集合并、信道解交织、turbo解码和解扰，得出原始信息序列；

微功率无线信号需经过白化译码和gfsk解调，得出原始信息序列；

nb-iot信号需经过ofdm解调、预解码，得出原始信息序列。