专利名称：一种适用于用电信息采集的光无线组网通信系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于用电信息采集的光无线混合组网通信系统及其方法，属于电力系统通信技术领域。
背景技术：
长期以来，电力用户用电信息采集缺乏有效的通信手段。目前可供选择的通信方式有光纤专网(ΕΡ0Ν、工业以太网交换机)、电力线载波、无线专网(微功耗无线、宽带无线)、无线公网(GPRS、CDMA等)，但在实际应用中，考虑到应用需求、经济成本、实用性等因素，没有一种通信方式可以有效的满足用电信息采集系统“全采集、全覆盖、全费控”的要求。光纤专网具备高带宽、通信稳定可靠的优点，但是需要敷设大量的光缆，基础建设成本较高，工程量较大，尤其是部分区域光缆施工难以开展，光纤通信难以做到全覆盖，存 在通信盲区。电力线载波直接利用现有的电力线路实现通信，具备施工简单、成本低的优点，但是通信距离较短、速率较低，通信成功率难以保证，难以得到大规模应用。微功耗无线(ZigBee、WiFi等)技术简单,安装灵活方便,成本低、组网灵活,但是带宽较低、通信距离较短，通信效果受建筑遮挡、气象条件等因素影响较大，难以普及。宽带无线(McWill、LTE230M等)采用3G、4G通信技术，具备通信速率高、距离远的优点，但是需要架设较高的天线，选址困难，施工难度高，同时宽带无线受地域、建筑影响，仍然存在不少盲区，难以做到全覆盖。基于以上分析，目前电力系统仍然不得不依靠无线公网方式实现用电信息采集，但无线公网方式需要支出不菲的运营费用，而且在可靠性与信息安全性方面都缺乏保障，难以满足智能用电的需求。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种结合了光纤EPON与宽带无线通信方式的优点，利用EPON网络将传统的无线基站分离为基带单元与射频单元两部分，实现无线信号拉远，并结合用电线路的结构特点实现通信组网的适用于用电信息采集的光无线混合组网通信方法，有效地满足了用电信息采集系统的要求。为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现
一种适用于用电信息采集的光无线组网方法，对用电信息采集采用光无线组网进行通信；其特征在于，所述光无线组网包括光无线基带单元、光无线射频单元、无线AP终端；所述光无线基带单元是由基带单元与光线路终端进行融合形成，所述光无线射频单元是由射频单元与光节点进行融合形成；其方法为用电信息采集采用光无线基带单元和光无线射频单元与无线AP终端进行通信。上述与无线AP终端进行通信的方法包括信号发射步骤和信号接收步骤；
本发明另外一个目的是提供一种适用于用电信息采集的光无线组网通信系统，其包括用电信息采集主站和光无线组网；其特征在于，所述光无线组网包括光无线基带单元、光无线射频单元和AP终端，所述用电信息采集主站通过光无线基带单元和光无线射频单元与无线AP终端进行通信。所述光无线基带单元与光无线射频单元之间通过光纤通信。所述光无线基带单元和包括基带处理器、与基带处理器连接的第一双工滤波器、与第一双工滤波器连接的第一变频器、第一转换器、第一信号处理单元以及光线路终端；所述光无线射频单元包括光节点、与光节点连接的第二信号处理单元、第二转换器、第二双工滤波器以及与第二双工滤波器连接的接收天线和第二变频器；所述第一转换器、第二转换器分别与第一变频器和第二变频器连接；所述光节点通过光纤与光线路终端相连接。所述第一变频器和第二变频器均包括上变频器和下变频器，所述转换器包括A/D转换器和D/A转换器，所述A/D转换器和D/A转换器分别与上变频器和下变频器相连接。作为优选，所述光无线基带单元设置在变电站，所述光无线射频单元设置在用电 台区。作为优选，所述光无线基带单元与光无线射频单元根据电力线路以星型方式组网。作为优选，所述光无线基带单元与光无线射频单元采用分光器逐级分光以链型方式组网。本发明通过光无线技术将无线基站设备的基带单元与射频单元进行了分离，降低了基站设备的体积；基带单元与射频单元之间通过光纤通信，可以有效的借助光纤网络对射频单元进行分布式布置，扩大无线的覆盖范围。在用电信息采集系统中，光无线组网主要包括星型组网与链型组网两种方式。本发明公开的组网方式采用全IP架构，光无线BBU、光无线RRU、无线AP均支持IP方式访问，提高了网络的透明度，有利于网络管理与故障诊断。通过本发明提供的EPON与无线融合及组网方法，为用电信息采集通信系统提供了一条可靠的信道，有效地解决了用电信息采集“最后一公里”覆盖难题。有助于实现用电信息采集系统“全采集、全覆盖、全费控”的要求。
下面结合附图和具体实施方式
来详细说明本发明；
图1为本发明的适用于用电信息采集的光无线组网通信系统结构框图2为本发明一实施例的星型电力线路图。图3为本发明一实施例的星型结构通信组网图。图4为本发明另一实施例的链型电力线路图。图5为本发明另一实施例的链型结构通信组网图。图6为一条具体的35kV变电站配电线路图7为本发明的组网通信图。
具体实施例方式为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。如图1所示，本发明的一种适用于用电信息采集的光无线组网方法，其是对用电信息采集采用光无线组网进行通信；该光无线组网包括光无线基带单元(BBU)与光无线基射频单元(RRU)两部分，BBU与OLT ( optical line terminal,光线路终端)进行融合形成光无线BBU，RRU与ONU (Optical Network Unit，光节点)进行融合形成光无线RRU。其方法为，电信息采集采用光无线BBU和光无线RRU进行通信。为实现上述方法，其采用的是一种适用于用电信息采集的光无线组网通信系统，包括用电信息采集主站和光无线组网；其中，光无线组网包括光无线BBU、光无线RRU和AP终端，所述用电信息采集主站通过光无线BBU和光无线RRU与无线AP终端进行通信。本实施例的光无线BBU和包括基带处理器、与基带处理器连接的第一双工滤波器、与第一双工滤波器连接的第一变频器、第一转换器、第一信号处理单元以及OLT ;该第一信号处理单元分别连接第一转换器和0LT。 光无线射频单元包括0NU、与ONU连接的第二信号处理单元、第二转换器、第二双工滤波器以及接收天线和第二变频器；该接收天线和第二变频器均与第二双工滤波器连接，所述第一转换器、第二转换器分别与第一变频器和第二变频器连接；其中，第一变频器和第二变频器均包括上变频器和下变频器，转换器包括A/D转换器和D/A转换器，所述A/D转换器和D/A转换器分别与上变频器和下变频器相连接。本发明的ONU通过光纤与OLT相连接，其通过光无线技术将无线基站设备的光无线基带单元与光无线射频单元进行了分离，降低了基站设备的体积；光无线基带单元与光无线射频单元之间通过光纤通信，可以有效的借助光纤网络对射频单元进行分布式布置，扩大无线的覆盖范围。值得一提的是，上述光无线组网方法中，其通信的实现方法包括信号发射步骤和信号接收步骤；其中，信号发射过程为经基带处理器的基带信号通过第一双工滤波器滤波后，经过上变频转变为中频信号，再经过A/D转换转变为数字信号，数字信号经过第一信号处理单元进行并串转换、纠错、组帧等处理，转变为以太包格式的数据流，通过OLT传输到远端；远端的ONU接收后，数据流经过第二信号处理单元串并转换、纠错等处理，还原为数字信号进行D/A转换，转换完成后还原为中频信号，再经过上变频调制为射频信号，经过信号放大、第二双工滤波器滤波等处理后射频信号发射。信号接收过程为与信号发射过程相反，接收到的射频信号，通过第二双工滤波器滤波后先进行前置放大，再经过下变频调制为中频信号，中频信号经过A/D转换转变为数字信号，再经过第二信号处理单元进行并串转换、纠错、组帧等处理，转变为以太包格式的数据流，通过ONU传输到局端；局端的OLT接收后，数据流经过第一信号处理单元串并转换、纠错等处理，转变为数字信号进行D/A转换，转换完成后还原为中频信号，再度经过下变频调制为基带信号，并经第一滤波器处理后传送给基带处理器，完成信号接收过程。为更好的加以阐述本发明，现通过光无线组网的星型组网与链型组网两种方式举例说明如下；
在用电信息采集系统中，光无线组网包括星型组网与链型组网两种方式，如图2和图3所示，星型组网结构适用于在变电站的多条电力线路上建立无线覆盖，光无线BBU位于变电站，光无线RRU位于所要监测的用电台区，AP为无线终端接入点，可采用独立设备与用电终端通过数据线连接，也可采用标准模块集成在用电终端之中，组网如图3所示。这种组网方式的特点是BBU与不同RRU之间通过多条光纤直连，组网简单，扩容方便，信号经过的环节少，线路可靠性较高，缺点是BBU与RRU之间的连接需要占用多根纤芯。如图4和图5所示，链型组网结构适用于一条电力线路上有多个用电台区需要监测，光无线BBU位于变电站，光无线RRU位于所要监测的台区及其附近区域，AP为无线终端接入点，可采用独立设备与用电终端通过数据线连接，也可采用标准模块集成在用电终端之中，组网如图5所示。这种组网方式的特点是BBU与不同RRU之间通过一条光纤，分光器逐级分光的方式连接，占用纤芯少，缺点是随着分光的级数增加，线路可靠性逐级降低。图6是一条具体的35kV变电站配电线路图，包含两条配电线路582与583，每条线路上有两个台区。该网络中光缆已覆盖主干线路，到达用电台区附近，但是没能覆盖用电台区内的所有用电终端，需要采用无线通信方式进行延伸覆盖，因此采用光无线通信方式组 网是最佳选择。图7是针对上述线路的光无线通信组网图。光无线BBU融合了 OLT与无线基带单元的功能，位于变电站，上联方向与骨干传输设备连接，接用电信息采集主站，下联方向采用光口直接接光纤通道，由于光无线BBU没有射频部分，因此不需要架设射频天线。光无线RRU融合了 ONU与无线射频单元的功能，位于用电台区附近光缆可及的地方，下联方向采用光口直接接光纤通道，实现与光无线BBU的通信，下联方向通过射频天线与无线AP通信。光无线RRU需要发送与接收射频信号，因此需要架设射频天线，天线的高度与需要覆盖的范围成正比。无线AP位于需要实现用电信息采集的用电终端处，根据需要可以是独立的无线通信设备，也可以是通信模块实现与用电终端的一体化。无线AP上联方向与光无线RRU通过无线方式实现通信，下联方向与用电终端通过数据线实现通信。除上述实施例外，本发明还适应于其它链型、星型衍生组网方式。凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。基于上述，本发明通过光无线技术将无线基站设备的基带单元与射频单元进行了分离，降低了基站设备的体积；基带单元与射频单元之间通过光纤通信，可以有效的借助光纤网络对射频单元进行分布式布置，扩大无线的覆盖范围。并且组网方式采用全IP架构，光无线BBU、光无线RRU、无线AP均支持IP方式访问，提高了网络的透明度，有利于网络管理与故障诊断。通过本发明提供的EPON与无线融合及组网方法，为用电信息采集通信系统提供了一条可靠的信道，有效地解决了用电信息采集“最后一公里”覆盖难题。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种适用于用电信息采集的光无线组网通信系统，包括用电信息采集主站和光无线组网；其特征在于，所述光无线组网包括光无线基带单元、光无线射频单元和AP终端，所述用电信息采集主站通过光无线基带单元和光无线射频单元与无线AP终端进行通信，所述光无线基带单元与光无线射频单元之间通过光纤通信。
2.根据权利要求1所述的一种适用于用电信息采集的光无线组网通信系统，其特征在于，所述光无线基带单元与光无线射频单元根据电力线路以星型方式组网。
3.根据权利要求1所述的一种适用于用电信息采集的光无线组网通信系统，其特征在于，所述光无线基带单元与光无线射频单元采用分光器逐级分光以链型方式组网。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种适用于用电信息采集的光无线组网通信系统，其特征在于，所述光无线基带单元和包括基带处理器、与基带处理器连接的第一双工滤波器、与第一双工滤波器连接的第一变频器、第一转换器、第一信号处理单元以及光线路终端；所述第一信号处理单元分别连接第一转换器和光线路终端； 所述光无线射频单元包括光节点、与光节点连接的第二信号处理单元、第二转换器、第二双工滤波器以及与第二双工滤波器连接的接收天线和第二变频器； 所述第一转换器、第二转换器分别与第一变频器和第二变频器连接；所述光节点通过光纤与光线路终端相连接。
5.根据权利要求4所述的一种适用于用电信息采集的光无线组网通信系统，其特征在于，所述第一变频器和第二变频器均包括上变频器和下变频器，所述转换器包括A/D转换器和D/A转换器，所述A/D转换器和D/A转换器分别与上变频器和下变频器相连接。
6.一种适用于用电信息采集的光无线组网方法，对用电信息采集采用光无线组网进行通信；其特征在于，所述光无线组网包括光无线基带单元、光无线射频单元、无线AP终端；所述光无线基带单元是由基带单元与光线路终端进行融合形成，所述光无线射频单元是由射频单元与光节点进行融合形成；其方法为用电信息采集采用光无线基带单元和光无线射频单元与无线AP终端进行通信。
7.根据权利要求6所述的光无线组网方法，其特征在于，所述光无线基带单元设置在变电站，所述光无线射频单元设置在用电台区。
8.根据权利要求7所述的光无线组网方法，其特征在于，所述光无线基带单元与光无线射频单元根据电力线路以星型方式组网。
9.根据权利要求7所述的光无线组网方法，其特征在于，所述光无线基带单元与光无线射频单元采用分光器逐级分光以链型方式组网。
10.根据权利要求6至9任意一项所述的光无线组网方法，其中，上述与无线AP终端进行通信的方法包括信号发射步骤和信号接收步骤； 所述信号发射步骤为首先基带信号通过双工滤波器滤波后，经过上变频转变为中频信号，再经过A/D转换转变为数字信号，数字信号经过第一信号处理单元进行并串转换、纠错、组帧处理，转变为以太包格式的数据流；然后通过光线路终端传输到远端；远端的光节点接收后，数据流经过第二信号处理单元串并转换、纠错处理，还原为数字信号进行D/A转换，转换完成后还原为中频信号，再经过上变频调制为射频信号，经过信号放大、第一双工滤波器滤波处理后射频信号发射； 所述信号接收步骤为接收到的射频信号，通过第二双工滤波器滤波后先进行前置放大，再经过下变频调制为中频信号，中频信号经过A/D转换转变为数字信号，再经过第二信号处理单元进行并串转换、纠错、组帧处理，转变为以太包格式的数据流，通过光节点传输 到局端；局端的光线路终端接收后，数据流经过第一信号处理单元串并转换、纠错处理，转变为数字信号进行D/A转换，转换完成后还原为中频信号，再度经过下变频调制为基带信号，并经第一滤波器处理后传送给基带处理器，完成信号接收过程。
全文摘要
本发明公开了一种适用于用电信息采集的光无线组网通信系统及其方法，其是将述光无线组网包括光无线基带单元、光无线射频单元和AP终端，用电信息采集主站通过光无线基带单元和光无线射频单元与无线AP终端进行通信，光无线基带单元与光无线射频单元之间通过光纤通信。本发明通过光无线BBU、光无线RRU、无线AP之间基于全IP架构的星型与链型两种组网方法，有效的解决了用电信息采集“最后一公里”接入难题，有助于实现用电信息采集系统“全采集、全覆盖、全费控”的要求。实现无线信号拉远，并结合用电线路的结构特点实现通信组网，有效地满足了用电信息采集系统的要求。
文档编号H04B10/2575GK103023571SQ20121051830
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者李信, 杜延菱, 金燊, 吴立文, 许长忠, 徐正山, 马跃, 张辉, 任建伟, 常海娇, 李环瑗, 闫磊, 刘昀, 刘柱, 樊强, 何迎利, 张立武 申请人:冀北电力有限公司信通分公司, 国网电力科学研究院, 国家电网公司