專利名稱：電力無線通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電力無線通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖1所示，包括后方通信網(wǎng)絡(luò)、后方電力網(wǎng)、通信網(wǎng)關(guān)通過通信線路與后方通信網(wǎng)上進(jìn)行通信，通過電力線路上獲取電能量，無線通信智能終端通過無線信道和無線網(wǎng)關(guān)通信。無線通信智能終端一般采用電池供電，方便在沒有電源線的地方進(jìn)行靈活布置，提高通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。但通信網(wǎng)關(guān)的設(shè)備需要通過通信線路與后方通信網(wǎng)連接，同時(shí)也需要從電力線路上獲取電能量。
由于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的單跳通信距離理論上通常只有幾百米，實(shí)際容易受現(xiàn)場(chǎng)布置的影響可能更短。一般情況下都需要大量的布置無線通信網(wǎng)關(guān)來改善無線通信狀況。然而由于無線通信網(wǎng)關(guān)既需要電力線路又需要通信線路，無線傳感網(wǎng)絡(luò)的覆蓋成本高，在通信線路無法到達(dá)的區(qū)域，無法進(jìn)行通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備的布置，影響了無線智能終端的可布置范圍。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對(duì)上述現(xiàn)有無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)覆蓋成本高，無線智能終端的可布置范圍受通信線路影響的問題，提供一種電力無線通信系統(tǒng)。一種電力無線通信系統(tǒng)，包括設(shè)于網(wǎng)關(guān)的無線接入單元、網(wǎng)關(guān)單元和第一調(diào)制解調(diào)單元，設(shè)于后方通信網(wǎng)的第二調(diào)制解調(diào)單元；上行鏈路中所述無線接入單元，用于接收無線通信終端上發(fā)的上行數(shù)據(jù)信號(hào)；所述網(wǎng)關(guān)單元，用于根據(jù)設(shè)定的通信協(xié)議棧將所述上行數(shù)據(jù)信號(hào)的通信協(xié)議由無線通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成電力線載波通信協(xié)議；所述第一調(diào)制解調(diào)單元，用于對(duì)經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換后的上行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的上行數(shù)據(jù)信號(hào)加載在電力線路上；所述第二調(diào)制解調(diào)單元，用于從所述電力線路上分離所述上行數(shù)據(jù)信號(hào)，并對(duì)所述上行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。下行鏈路中所述第二調(diào)制解調(diào)單元，用于對(duì)下行數(shù)據(jù)信號(hào)通過進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的下行數(shù)據(jù)信號(hào)加載到所述電力線路上；所述第一調(diào)制解調(diào)單元，用于從所述電力線路上分離出所述下行數(shù)據(jù)信號(hào)，并對(duì)所述下行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；所述網(wǎng)關(guān)單元，用于根據(jù)設(shè)定的通信協(xié)議棧將所述解調(diào)后的下行數(shù)據(jù)信號(hào)的通信協(xié)議由電力線載波通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成無線通信協(xié)議；所述無線接入單元，用于將協(xié)議轉(zhuǎn)換后的下行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送至無線通信終端。
上述電力無線通信系統(tǒng)，在通信網(wǎng)關(guān)上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)線和電源線的整合，無線通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備無需通信數(shù)據(jù)線，減少了布線成本和維護(hù)費(fèi)用，使得網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以布置在通信數(shù)據(jù)線沒有到達(dá)的區(qū)域，擴(kuò)展了電力無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，提高了無線通信的質(zhì)量和可靠性。


圖1為傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖；圖2為一個(gè)實(shí)施例的電力無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為一個(gè)實(shí)施例中設(shè)定的通信協(xié)議棧的示意圖。·
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的電力無線通信系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)描述。圖2示出了一個(gè)實(shí)施例的電力無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括設(shè)于網(wǎng)關(guān)的無線接入單元、網(wǎng)關(guān)單元和第一調(diào)制解調(diào)單元，設(shè)于后方通信網(wǎng)的第二調(diào)制解調(diào)單元。上行鏈路(即從無線網(wǎng)絡(luò)到后方通信網(wǎng)絡(luò))中無線接入單元用于接收無線通信終端上發(fā)的上行數(shù)據(jù)信號(hào)，優(yōu)選的，無線接入單元遵循ISA100標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。網(wǎng)關(guān)單元用于根據(jù)設(shè)定的通信協(xié)議棧將所述上行數(shù)據(jù)信號(hào)的通信協(xié)議由無線通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成電力線載波通信協(xié)議；例如，將無線通信協(xié)議ISA100轉(zhuǎn)換成電力線載波通信協(xié)議 G3-PLC。第一調(diào)制解調(diào)單元用于對(duì)經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換后的上行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的上行數(shù)據(jù)信號(hào)加載在電力線路上，優(yōu)選的，采用OFDM調(diào)制方式。第二調(diào)制解調(diào)單元用于從電力線路上分離出上行數(shù)據(jù)信號(hào)，并對(duì)該上行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，優(yōu)選的，采用OFDM解調(diào)方式。下行鏈路(即從后方通信網(wǎng)絡(luò)到無線網(wǎng)絡(luò))中第二調(diào)制解調(diào)單元用于對(duì)來自后方網(wǎng)絡(luò)的下行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的下行數(shù)據(jù)信號(hào)加載到所述電力線路上優(yōu)選的，采用OFDM調(diào)制方式。第一調(diào)制解調(diào)單元用于從電力線路上分離出下行數(shù)據(jù)信號(hào)，并對(duì)該下行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，優(yōu)選的，采用OFDM解調(diào)方式。網(wǎng)關(guān)單元用于根據(jù)設(shè)定的通信協(xié)議棧將所述解調(diào)后的下行數(shù)據(jù)信號(hào)的通信協(xié)議由電力線載波通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成無線通信協(xié)議；例如，將電力線載波通信協(xié)議G3-PLC轉(zhuǎn)換成無線通信協(xié)議ISA100。無線接入單元用于將協(xié)議轉(zhuǎn)換后的下行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送至對(duì)應(yīng)的無線通信終端。進(jìn)一步地，電力通信系統(tǒng)接入側(cè)采用電力載波通信技術(shù)(PLC)，實(shí)現(xiàn)電力終端用戶的連接，無需鋪設(shè)新的通信電纜，第一調(diào)制解調(diào)單元將電力線路上的載波信號(hào)分離成電力信號(hào)和下行數(shù)據(jù)信號(hào)，并利用該電力信號(hào)對(duì)網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行供電。第二調(diào)制解調(diào)單元將電力線路上的載波信號(hào)分離成電力信號(hào)和上行數(shù)據(jù)信號(hào)，并利用該電力信號(hào)對(duì)后臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行供電。電力線載波通信的數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)是電力線，無線通信的數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)是電磁波，系統(tǒng)無需為實(shí)現(xiàn)通信功能而布線，基于電力線載波技術(shù)，搭建無線通信的后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)，與后方網(wǎng)絡(luò)中的電力線載波通信的終端進(jìn)行通信。本發(fā)明的電力無線通信系統(tǒng)，在通信網(wǎng)關(guān)上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)線和電源線的整合，無線通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備無需通信數(shù)據(jù)線，減少了布線成本和維護(hù)費(fèi)用，使得網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以布置在通信數(shù)據(jù)線沒有到達(dá)的區(qū)域，擴(kuò)展了電力無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，提高了無線通信的質(zhì)量和可靠性。參見圖3所示，圖3為一個(gè)實(shí)施例的設(shè)定的通信協(xié)議棧的示意圖，其OSI模型如下物理層301，與后方通信網(wǎng)通信采用OFDM調(diào)制解調(diào)的電力載波通信方式G3-PLC，與無線通信終端通信采用ISA100無線通信方式，優(yōu)選的，采用時(shí)分復(fù)用(TDMA)和頻率擴(kuò)展(Channel-Hopping)相結(jié)合的無線通信協(xié)議ISA100。鏈路層302，采用國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802. 15. 4協(xié)議；具體的，IEEE802. 15. 4支持電力線 載波通信協(xié)議G3-PLC和無線通信協(xié)議ISA100，從而實(shí)現(xiàn)無線通信協(xié)議ISA100和電力線載波通信協(xié)議G3-PLC的共存與兼容。適配層303，使用國際標(biāo)準(zhǔn)RFC4944中規(guī)定的6LowPAN技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮和解壓。網(wǎng)絡(luò)層304，采用國際標(biāo)準(zhǔn)RFC2460中規(guī)定的基于6LowPAN的IPv6協(xié)議。傳輸層305，采用國際標(biāo)準(zhǔn)RFC0768中規(guī)定的基于6LowPAN的UDP協(xié)議。應(yīng)用層306，采用支持電力線載波通信協(xié)議G3-PLC和無線通信協(xié)議ISA100。其中，無線通信協(xié)議ISA100的應(yīng)用層采用面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方式，設(shè)置為多用戶應(yīng)用線程(UserApplication Process)模式。電力線載波通信協(xié)議G3-PLC的應(yīng)用層設(shè)置為多種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，用于支持電力系統(tǒng)所用的智能終端，例如，電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)IEC62056、智能家居等。由于該設(shè)定的通信協(xié)議棧同時(shí)支持電線載波通信協(xié)議G3-PLC和無線通信協(xié)議ISA100，網(wǎng)關(guān)單元利用該通信協(xié)議棧進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換時(shí)，只需讀取該通信協(xié)議棧對(duì)應(yīng)的代碼，即可同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)方向上的協(xié)議轉(zhuǎn)換。為了網(wǎng)絡(luò)管理和通信管理，本發(fā)明的電力無線通信系統(tǒng)還可以設(shè)置電力載波通信管理功能的鏈路層至應(yīng)用層的管理進(jìn)程(MGT)，ISA100管理功能的設(shè)備管理應(yīng)用進(jìn)程(DMAP)，以及用戶應(yīng)用進(jìn)程管理(UAP)。本發(fā)明的電力無線通信系統(tǒng)，利用上述實(shí)施例的通信協(xié)議棧進(jìn)行通信時(shí)，利用電線載波通信協(xié)議G3-PLC和無線通信協(xié)議ISA100的相似性，實(shí)現(xiàn)兩種通信方式的協(xié)議轉(zhuǎn)換，設(shè)置兩種通信端口并滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求?？梢怨蚕聿糠执a和處理線程，所以，無需分別存儲(chǔ)無線通信協(xié)議ISA100和電力線載波通信協(xié)議G3-PLC的代碼，在通信過程中，執(zhí)行無線通信協(xié)議ISA100和電力線載波通信協(xié)議G3-PLC轉(zhuǎn)換時(shí)，只需執(zhí)行一個(gè)讀取代碼的操作即可進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)代碼共享，從而減少了代碼儲(chǔ)存量和計(jì)算資源，降低網(wǎng)關(guān)復(fù)雜度，降低網(wǎng)關(guān)設(shè)備的實(shí)現(xiàn)難度，提高網(wǎng)關(guān)可靠性和實(shí)時(shí)性。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電力無線通信系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)于網(wǎng)關(guān)的無線接入單元、網(wǎng)關(guān)單元和第一調(diào)制解調(diào)單元，設(shè)于后方通信網(wǎng)的第二調(diào)制解調(diào)單元； 上行鏈路中 所述無線接入單元，用于接收無線通信終端上發(fā)的上行數(shù)據(jù)信號(hào)； 所述網(wǎng)關(guān)單元，用于根據(jù)設(shè)定的通信協(xié)議棧將所述上行數(shù)據(jù)信號(hào)的通信協(xié)議由無線通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成電力線載波通信協(xié)議； 所述第一調(diào)制解調(diào)單元，用于對(duì)經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換后的上行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的上行數(shù)據(jù)信號(hào)加載在電力線路上； 所述第二調(diào)制解調(diào)單元，用于從所述電力線路上分離所述上行數(shù)據(jù)信號(hào)，并對(duì)所述上行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
下行鏈路中 所述第二調(diào)制解調(diào)單元，用于對(duì)下行數(shù)據(jù)信號(hào)通過進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的下行數(shù)據(jù)信號(hào)加載到所述電力線路上； 所述第一調(diào)制解調(diào)單元，用于從所述電力線路上分離出所述下行數(shù)據(jù)信號(hào)，并對(duì)所述下行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)； 所述網(wǎng)關(guān)單元，用于根據(jù)設(shè)定的通信協(xié)議棧將所述解調(diào)后的下行數(shù)據(jù)信號(hào)的通信協(xié)議由電力線載波通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成無線通信協(xié)議； 所述無線接入單元，用于將協(xié)議轉(zhuǎn)換后的下行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送至無線通信終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)定格式的通信協(xié)議棧包括 物理層，與后方通信網(wǎng)通信采用電力線載波通信協(xié)議G3-PLC，與無線通信終端通信采用無線通信協(xié)議ISAlOO ； 鏈路層，采用國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802. 15. 4協(xié)議； 適配層，用于數(shù)據(jù)的壓縮和解壓； 網(wǎng)絡(luò)層，采用IPv6協(xié)議； 傳輸層，米用UDP協(xié)議； 應(yīng)用層，采用電力線載波通信協(xié)議G3-PLC和無線通信協(xié)議ISA100。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述智能終端包括智能電表、智能家居。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述第一調(diào)制解調(diào)單元還用于從電力線路上提取電力信號(hào)，并利用該電力信號(hào)對(duì)網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述第二調(diào)制解調(diào)單元還用于從電力線路上提取電力信號(hào)，并利用該電力信號(hào)對(duì)后臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行供電。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電力無線通信系統(tǒng)，包括設(shè)于網(wǎng)關(guān)的無線接入單元，用于接收無線通信終端上發(fā)的上行數(shù)據(jù)信號(hào)，將協(xié)議轉(zhuǎn)換后的下行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送至無線通信終端；網(wǎng)關(guān)單元，用于進(jìn)行通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換；第一調(diào)制解調(diào)單元，用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)；設(shè)于后方通信網(wǎng)的第二調(diào)制解調(diào)單元，用于從電力線路上解調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)或?qū)?shù)據(jù)信號(hào)加載到電力線路上。本發(fā)明的技術(shù)，在通信網(wǎng)關(guān)上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)線和電源線的整合，無線通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備無需通信數(shù)據(jù)線，減少了布線成本和維護(hù)費(fèi)用，使得網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以布置在通信數(shù)據(jù)線沒有到達(dá)的區(qū)域，擴(kuò)展了電力無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，提高了無線通信的質(zhì)量和可靠性。
文檔編號(hào)H04B7/26GK103023534SQ201210506799
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者陳華軍, 董旭柱, 段衛(wèi)國 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司