本發(fā)明涉及一種電力終端接入和多業(yè)務(wù)承載的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面向電力終端通信接入網(wǎng)的融合網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

終端通信接入網(wǎng)是電力通信網(wǎng)的重要組成部分，提供配電自動化、用電信息采集、電能質(zhì)量監(jiān)測、分布式能源、智能用電、電動汽車充換電站等多種電力業(yè)務(wù)的接入功能。終端通信接入網(wǎng)采用的建設(shè)和運維模式是各個業(yè)務(wù)部門按業(yè)務(wù)系統(tǒng)獨自建網(wǎng)，形成多張網(wǎng)絡(luò)，各個部門自行維護，從而導(dǎo)致了多種業(yè)務(wù)、多張網(wǎng)絡(luò)、多種通信方式并存的接入網(wǎng)現(xiàn)狀。隨著接入網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的擴大和接入業(yè)務(wù)種類的逐漸增多，這種建網(wǎng)方式的弊端也逐漸暴露出來：(1)電力終端通信接入網(wǎng)一直是根據(jù)業(yè)務(wù)需要單獨建設(shè)，一種業(yè)務(wù)接入一張網(wǎng)絡(luò)，通信資源浪費嚴重；(2)在網(wǎng)絡(luò)故障、流量突發(fā)等情況下，無法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間協(xié)同通信和冗余備份，網(wǎng)絡(luò)可靠性低；(3)接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，業(yè)務(wù)流量小，對成本敏感，各種業(yè)務(wù)單獨建網(wǎng)，重復(fù)建設(shè)嚴重，建網(wǎng)與運維成本高，不利于設(shè)備的統(tǒng)一運維管理。

因此迫切需整合當(dāng)前電力系統(tǒng)接入網(wǎng)資源，研究針對電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀的接入網(wǎng)多業(yè)務(wù)承載技術(shù)，實現(xiàn)接入網(wǎng)通信資源的靈活調(diào)度、業(yè)務(wù)在不同網(wǎng)絡(luò)間的靈活接入與切換，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用效率，降低建網(wǎng)成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種面向電力終端通信接入網(wǎng)的融合網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有電力通信網(wǎng)絡(luò)中，接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口和通信方式繁多，網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜的問題。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種面向電力終端通信接入網(wǎng)的融合網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，所述融合網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)為多任務(wù)和多網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，其改進之處在于，所述融合網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)接入單元和業(yè)務(wù)融合單元；所述網(wǎng)絡(luò)接入單元和業(yè)務(wù)融合單元之間通過光纖通信和無線通信的方式連接。

進一步地，所述網(wǎng)絡(luò)接入單元用于多網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接入，所述業(yè)務(wù)融合單元用于網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的分配和管理。

進一步地，所述光纖通信方式包括：工業(yè)以太網(wǎng)和無源光網(wǎng)絡(luò)PON。

進一步地，所述網(wǎng)絡(luò)接入單元包括網(wǎng)絡(luò)接入模塊1、第一光纖接口3、第一多路光纖接口7、第一無線接口4、第二無線接口14、電力載波接口5和以太網(wǎng)接口6；

所述第一光纖接口3、第一多路光纖接口7、第一無線接口4、第二無線接口14、電力載波接口5和以太網(wǎng)接口6均與網(wǎng)絡(luò)接入模塊1連接；

所述第一多路光纖接口7實現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)和無源光網(wǎng)絡(luò)形式的光纖通信。

進一步地，所述網(wǎng)絡(luò)接入模塊1包括第一控制模塊10、存儲模塊11、電源模塊12和時鐘模塊13；所述存儲模塊11、電源模塊12和時鐘模塊13均與所述第一控制模塊10連接；

進一步地，所述業(yè)務(wù)融合單元包括業(yè)務(wù)融合模塊2、第二多路光纖接口8、第三無線接口15和網(wǎng)絡(luò)接口9；所述第二多路光纖接口8、第三無線接口15和網(wǎng)絡(luò)接口9均與業(yè)務(wù)融合模塊2連接。

進一步地，所述業(yè)務(wù)融合模塊2包括第二控制模塊16、存儲模塊11、電源模塊12和時鐘模塊13；所述存儲模塊11、電源模塊12和時鐘模塊13均與第二控制模塊16連接；所述第一多路光纖接口7和第二無線接口14與所述第二控制模塊16連接；

所述電源模塊12為網(wǎng)絡(luò)接入單元提供電能，所述第二控制模塊16采用FPGA作為控制器，所述存儲模塊11采用flash存儲器，用于存儲控制程序和網(wǎng)絡(luò)接口相關(guān)數(shù)據(jù)。

進一步地，所述第二控制模塊16通過接入網(wǎng)通信接口與接入網(wǎng)進行通信，所述第二控制模塊16依次通過第一多路光纖接口7和第二多路光纖接口8與業(yè)務(wù)融合單元進行通信。

進一步地，所述存儲模塊11包括業(yè)務(wù)表格，根據(jù)業(yè)務(wù)表格對不同接口進入的數(shù)據(jù)所承載的業(yè)務(wù)分配標(biāo)簽，將加載標(biāo)簽的數(shù)據(jù)包送業(yè)務(wù)融合單元中；所述標(biāo)簽的格式如下：

【標(biāo)簽值】+【延遲時間】+【數(shù)據(jù)包】

其中：標(biāo)簽值代表數(shù)據(jù)包所代表的業(yè)務(wù)類型和優(yōu)先級，占20bit；延遲時間規(guī)定了數(shù)據(jù)包所能接收的最大延遲時間。

進一步地，所述業(yè)務(wù)融合單元通過光纖通信方式接收網(wǎng)絡(luò)接入單元傳輸?shù)男畔?，并通過網(wǎng)絡(luò)接口9將信息傳輸至工控主站系統(tǒng)或者管理信息系統(tǒng)。

進一步地，根據(jù)不同光纖通信鏈路中實際的網(wǎng)絡(luò)負載情況，確定業(yè)務(wù)融合單元與網(wǎng)絡(luò)接入單元之間的連接方式。

為了對披露的實施例的一些方面有一個基本的理解，下面給出了簡單的概括。該概括部分不是泛泛評述，也不是要確定關(guān)鍵/重要組成元素或描繪這些實施例的保護范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細說明的序言。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有的優(yōu)異效果是：

(1)該方案有效實現(xiàn)了電力業(yè)務(wù)與通信網(wǎng)絡(luò)的解耦，有效整合了電力系統(tǒng)接入網(wǎng)資源，使得業(yè)務(wù)在不同的網(wǎng)絡(luò)間可以靈活切換，提高了通信系統(tǒng)的可靠性；

(2)實現(xiàn)電力終端通信接入網(wǎng)承載的多種業(yè)務(wù)接入，包括：配電自動化、配網(wǎng)調(diào)控一體化、用電信息采集、智能小區(qū)、電力光纖到戶、電動汽車充換電、分布式能源、環(huán)境監(jiān)控等；

(3)顯著減少電力通信接入網(wǎng)匯聚設(shè)備和終端接入設(shè)備的類型，降低運維成本，有效提升通信設(shè)備集中采購率，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本；

(4)多業(yè)務(wù)承載技術(shù)為解決目前存在的重復(fù)建設(shè)、組網(wǎng)成本高等實際問題提供了技術(shù)方案。

為了上述以及相關(guān)的目的，一個或多個實施例包括后面將詳細說明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細說明某些示例性方面，并且其指示的僅僅是各個實施例的原則可以利用的各種方式中的一些方式。其它的益處和新穎性特征將隨著下面的詳細說明結(jié)合附圖考慮而變得明顯，所公開的實施例是要包括所有這些方面以及它們的等同。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的具體實例的基于融合網(wǎng)關(guān)的電力業(yè)務(wù)多網(wǎng)絡(luò)協(xié)同承載的接入網(wǎng)體系架構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的實例的融合網(wǎng)關(guān)的功能示意圖。

圖3是網(wǎng)絡(luò)接入單元的功能結(jié)構(gòu)圖；

圖4是業(yè)務(wù)融合單元的功能結(jié)構(gòu)圖；

圖5是網(wǎng)絡(luò)融合單元數(shù)據(jù)包傳輸隊列分配算法示意圖。其中，1-網(wǎng)絡(luò)接入模塊、2-業(yè)務(wù)融合模塊、3-第一光纖接口、4-第一無線接口、5-電力載波接口、6-以太網(wǎng)接口、7-第一多路光纖接口、8-第二多路光纖接口、9-網(wǎng)絡(luò)接口、10-第一控制模塊、11-存儲模塊、12電源模塊、13-時鐘模塊、14-第二無線接口、15-第三無線接口、16-第二控制模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的詳細說明。

以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過程的以及其他的改變。實施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實施方案的部分和特征。本發(fā)明的實施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，本發(fā)明的這些實施方案可以被單獨地或總地用術(shù)語“發(fā)明”來表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實上公開了超過一個的發(fā)明，不是要自動地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。

本發(fā)明實施例的電力業(yè)務(wù)多網(wǎng)絡(luò)協(xié)同承載的接入網(wǎng)體系架構(gòu)示意圖如圖1所示，接入網(wǎng)單元主要用于檢測和獲取電力系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)，并將其向工控主站或者管理信息系統(tǒng)匯聚。目前電力終端通信接入網(wǎng)承載的各種業(yè)務(wù)終端主要采用四種通信方式：串口RS485總線、工業(yè)以太網(wǎng)、無線和電力線載波。融合網(wǎng)關(guān)通過相應(yīng)的接入接口與對應(yīng)的業(yè)務(wù)終端相連，獲取其數(shù)據(jù)信息。然后按照一定的順序發(fā)送至遠程工控主站系統(tǒng)或者管理信息系統(tǒng)。本發(fā)明的融合網(wǎng)關(guān)設(shè)備在整個通信接入網(wǎng)絡(luò)中起到核心作用。

本發(fā)明提供的實例的融合網(wǎng)關(guān)的功能示意圖如圖2所示，融合網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)接入單元和業(yè)務(wù)融合單元；網(wǎng)絡(luò)接入單元和業(yè)務(wù)融合單元之間通過光纖通信方式連接。

網(wǎng)絡(luò)接入單元包括：網(wǎng)絡(luò)接入模塊1、第一光纖接口3、第一多路光纖接口7、第一無線接口4、第二無線接口14、電力載波接口5和以太網(wǎng)接口6；第一光纖接口3、第一多路光纖接口7、第一無線接口4、第二無線接口14、電力載波接口5和以太網(wǎng)接口6均與網(wǎng)絡(luò)接入模塊1連接；所述第一多路光纖接口7實現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)和無源光網(wǎng)絡(luò)形式的光纖通信。

不同類型的接入網(wǎng)的數(shù)據(jù)分別通過光纖通信接口3、無線通信接口4、工業(yè)以太網(wǎng)接口6和電力線載波通信接口5送入網(wǎng)絡(luò)接入單元。

網(wǎng)絡(luò)接入模塊1包含第一控制模塊10，存儲模塊11、電源模塊12和時鐘模塊13。存儲模塊11、電源模塊12和時鐘模塊13均與所述第一控制模塊10連接。電源模塊12用于給整個網(wǎng)絡(luò)接入單元提供電能，控制模塊10采用FPGA作為控制器，存儲模塊11存儲控制程序和網(wǎng)絡(luò)接口相關(guān)數(shù)據(jù)。控制模塊10分別通過接入網(wǎng)通信接口和光纖接口實現(xiàn)與接入網(wǎng)和業(yè)務(wù)融合單元的通信。

網(wǎng)絡(luò)接入單元根據(jù)不同接口送入數(shù)據(jù)的不同的業(yè)務(wù)類型，給數(shù)據(jù)包打上標(biāo)簽，將包含標(biāo)簽的數(shù)據(jù)包送入網(wǎng)絡(luò)融合單元。網(wǎng)絡(luò)接入單元中根據(jù)傳送數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)類型，確定其實時性需求，分配標(biāo)簽。

業(yè)務(wù)融合單元根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)包的標(biāo)簽，分配向上傳輸?shù)膬?yōu)先級和次序。去除數(shù)據(jù)包前的標(biāo)簽之后，數(shù)據(jù)包按照次序通過輸出接口送出。

網(wǎng)絡(luò)接入單元結(jié)構(gòu)如圖3所示，核心第一控制模塊10采用Xilinx的XCVU190FPGA，存儲模塊11采用flash存儲器。電源模塊12提供網(wǎng)關(guān)中各個功能模塊的供電。

存儲模塊11中包含一個業(yè)務(wù)表格，根據(jù)該表格對不同接口進入的數(shù)據(jù)所承載的業(yè)務(wù)分配標(biāo)簽。然后將加載標(biāo)簽的數(shù)據(jù)包送業(yè)務(wù)融合單元中。標(biāo)簽的格式如下：

【標(biāo)簽值】+【延遲時間】+【數(shù)據(jù)包】

其中：標(biāo)簽值代表了該數(shù)據(jù)包所代表的業(yè)務(wù)類型和優(yōu)先級，占20bit，延遲時間嚴格規(guī)定了該數(shù)據(jù)包所能接收的最大延遲時間。

業(yè)務(wù)融合單元的功能結(jié)構(gòu)圖如圖4所示，業(yè)務(wù)融合單元根據(jù)數(shù)據(jù)報文前的標(biāo)簽分配數(shù)據(jù)傳輸隊列。業(yè)務(wù)融合單元包括業(yè)務(wù)融合模塊2、第二多路光纖接口8、第三無線接口15和網(wǎng)絡(luò)接口9；第二多路光纖接口8、第三無線接口15和網(wǎng)絡(luò)接口9均與業(yè)務(wù)融合模塊2連接。

業(yè)務(wù)融合模塊2包括第二控制模塊16、存儲模塊11、電源模塊12和時鐘模塊13；存儲模塊11、電源模塊12和時鐘模塊13均與第二控制模塊16連接；第一多路光纖接口7和第二無線接口14與所述第二控制模塊16連接；

電源模塊12為網(wǎng)絡(luò)接入單元提供電能，第二控制模塊16采用FPGA作為控制器，存儲模塊11采用flash存儲器，用于存儲控制程序和網(wǎng)絡(luò)接口相關(guān)數(shù)據(jù)。

第二控制模塊16通過接入網(wǎng)通信接口與接入網(wǎng)進行通信，所述第二控制模塊16依次通過第一多路光纖接口7和第二多路光纖接口8與業(yè)務(wù)融合單元進行通信。

如圖5所示，為保證實時性，根據(jù)延遲時間的長短確定隊列，即延遲時間越短的數(shù)據(jù)，實時性要求最高，優(yōu)先發(fā)送。若算法無法滿足所有的業(yè)務(wù)，根據(jù)標(biāo)簽值的所確定的優(yōu)先級，舍棄低優(yōu)先級的數(shù)據(jù)的實時性需求，將低優(yōu)先級的業(yè)務(wù)放在傳輸隊列的尾部，保證高優(yōu)先級數(shù)據(jù)的實時性。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。