一種基于td-lte 230的電力無線寬帶通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明結(jié)合智能電網(wǎng)配用電網(wǎng)實際業(yè)務(wù)要求和電力企業(yè)已有頻譜資源，提出一種基于TD-LTE?230的電力無線寬帶通信系統(tǒng)，包括核心網(wǎng)、網(wǎng)管系統(tǒng)、基站、通信終端等網(wǎng)元設(shè)備。本發(fā)明還提出上述網(wǎng)元設(shè)備的組網(wǎng)方法，系統(tǒng)涉及離散、窄帶頻譜條件下的頻譜感知和載波聚合技術(shù)、鏈路自適應(yīng)算法、增強(qiáng)的干擾抑制技術(shù)、功率控制技術(shù)、上下行帶寬自動配比算法等先進(jìn)技術(shù)，可以解決現(xiàn)有電力系統(tǒng)頻譜效率低、組網(wǎng)能力弱、實時性差等問題，實現(xiàn)配用電系統(tǒng)大量分散節(jié)點(diǎn)的可靠通信。本發(fā)明提出的系統(tǒng)支持配用電環(huán)節(jié)的用電信息采集、配網(wǎng)自動化、負(fù)控監(jiān)測、視頻監(jiān)控等業(yè)務(wù)。
【專利說明】—種基于TD-LTE 230的電力無線寬帶通信系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于TD-LTE 230MHz的電力無線寬帶通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]智能電網(wǎng)是當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的最新動向，并被認(rèn)為是21世紀(jì)電力系統(tǒng)的重大科技創(chuàng)新和發(fā)展趨勢。在國內(nèi)外智能電網(wǎng)建設(shè)中，智能配電網(wǎng)絡(luò)和智能用電網(wǎng)絡(luò)都是智能電網(wǎng)非常重要的組成部分。在配用電無線通信方面，我國主要采用公網(wǎng)通信(GPRS、CDMA等)、230MHz數(shù)傳電臺專網(wǎng)等，存在傳輸速率低、組網(wǎng)能力弱、實時性差、安全可靠性較差等缺點(diǎn)。盡管部分電力企業(yè)也在嘗試將無線寬帶通信(全球微波互聯(lián)接入WiMAX、多載波無線信息本地環(huán)路McWill)等引入配用電系統(tǒng)，但基本還處于試驗階段，既沒有形成大規(guī)模應(yīng)用，也沒有形成企業(yè)/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范?；诋?dāng)前最先進(jìn)的移動通信技術(shù)(TD-LTE技術(shù))，利用電力系統(tǒng)已有頻譜資源，建設(shè)新型230MHz電力無線寬帶通信系統(tǒng)將能有效提高配用電網(wǎng)自動化、信息化水平，可以實現(xiàn)電力公司現(xiàn)有離散頻譜的寬帶業(yè)務(wù)傳輸，解決現(xiàn)有電力無線通信系統(tǒng)技術(shù)不統(tǒng)一、傳輸速率低、組網(wǎng)不靈活及不能有效支撐智能電網(wǎng)新業(yè)務(wù)等問題，降低電網(wǎng)公司對電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的租賃費(fèi)用，并提供增值服務(wù)，對智能電網(wǎng)的發(fā)展具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明針對電力行業(yè)的離散窄帶頻譜，提出一種基于TD-LTE 230的電力無線寬帶通信系統(tǒng)，實現(xiàn)電力公司現(xiàn)有離散頻譜的寬帶業(yè)務(wù)傳輸，顯著降低230數(shù)傳電臺、GPRS系統(tǒng)(租用)承載的配用電業(yè)務(wù)傳輸時延，提升電力無線業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)管理能力，提高電力業(yè)務(wù)的可靠性，拓展無線通信系統(tǒng)的服務(wù)范圍，節(jié)省GPRS系統(tǒng)的租賃費(fèi)用，提升智能電網(wǎng)無線通信系統(tǒng)的服務(wù)水平。
[0004]本發(fā)明提供的一種基于TD-LTE 230的電力無線寬帶通信系統(tǒng)，包括通信終端、基站、核心網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)管系統(tǒng)；其改進(jìn)之處在于，
[0005]所述通信終端用于完成空中接口和與電力業(yè)務(wù)終端之間的物理鏈路轉(zhuǎn)換、信令和數(shù)據(jù)傳輸；
[0006]所述基站用于負(fù)責(zé)通信終端的接入過程，負(fù)責(zé)接受核心網(wǎng)的信息查詢、網(wǎng)絡(luò)管理、控制命令等信息；
[0007]所述核心網(wǎng)設(shè)備用于提供信令處理及信令傳輸功能、移動性管理功能、數(shù)據(jù)處理功能，和簽約數(shù)據(jù)管理功能，并與電力公司不同業(yè)務(wù)主站進(jìn)行連通，將無線通信系統(tǒng)采集的信息傳輸?shù)街髡緮?shù)據(jù)庫，接受主站系統(tǒng)的信息查詢、網(wǎng)絡(luò)管理和控制命令信息；
[0008]所述網(wǎng)管系統(tǒng)用于對網(wǎng)元設(shè)備的綜合管理，包括配置管理、故障管理、安全管理、性能管理、軟件管理和拓?fù)涔芾聿僮骶S護(hù)功能。
[0009]其中，所述通信終端、所述基站、所述核心網(wǎng)設(shè)備和所述網(wǎng)管系統(tǒng)依次連接。[0010]其中，所述通信終端嵌入無線通信模塊和無線通信終端，所述無線通信模塊和所述無線通信終端分別通過空中接口與所述基站連接；
[0011]所述無線通信模塊用于對電力業(yè)務(wù)信息的采集和無線信號的收發(fā)；
[0012]所述無線通信終端通過RJ45接口與支持IP功能的攝像頭連接，用于獲取視頻信
肩、O
[0013]其中，電力業(yè)務(wù)終端包括集中器、采集器、配電自動化支持IP功能的攝像頭中的任意一個或多個。
[0014]其中，所述基站負(fù)責(zé)的無線通信模塊和無線通信終端的接入過程，包括設(shè)置上下行時隙配比、進(jìn)行時頻域資源調(diào)度和協(xié)調(diào)干擾。
[0015]其中，所述基站對無線通信模塊進(jìn)行鑒權(quán)，對信令和數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)和IP頭壓縮，將非接入層(Non Access Stratum, NAS)信息傳輸至核心網(wǎng)，并與核心網(wǎng)交互數(shù)據(jù)和控制命令。
[0016]其中，所述基站采用分布式、模塊化標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，包括基帶處理單元和遠(yuǎn)端射頻單元兩部分；
[0017]—個基帶處理單元連接至少一個遠(yuǎn)端射頻單元,基帶處理單元和遠(yuǎn)端射頻單元之間按照Ir接口協(xié)議通過光纖連接，完成基帶數(shù)據(jù)的傳輸?；疽欢送ㄟ^Uu接口直接和終端連接，另一端通過SI接口和核心網(wǎng)相連；所述遠(yuǎn)端射頻單元通過同軸電纜及功分器連接至天線。
[0018]其中，所述核心網(wǎng)設(shè)備通過SI接口和所述基站相連，通過SGi接口和所述主站相連，通過IP網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)管系統(tǒng)通信；
[0019]所述IP網(wǎng)絡(luò)采用SNMP v2c和FTP協(xié)議。
[0020]其中，所述網(wǎng)管系統(tǒng)通過南向接口對網(wǎng)絡(luò)中的至少一個網(wǎng)元設(shè)備(包括終端、基站等)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，其通信時采用SNMP v2c協(xié)議。
[0021]其中，所述電力無線寬帶通信系統(tǒng)采用蜂窩方式進(jìn)行組網(wǎng)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為:
[0023]本發(fā)明系統(tǒng)涉及離散、窄帶頻譜條件下的頻譜感知和載波聚合技術(shù)、鏈路自適應(yīng)算法、增強(qiáng)的干擾抑制技術(shù)、功率控制技術(shù)、上下行帶寬自動配比算法等先進(jìn)技術(shù)，可以解決現(xiàn)有電力系統(tǒng)頻譜效率低、組網(wǎng)能力弱、實時性差等問題，實現(xiàn)配用電系統(tǒng)大量分散節(jié)點(diǎn)的可靠通信。本發(fā)明提出的系統(tǒng)支持用電信息采集、配網(wǎng)自動化、負(fù)控監(jiān)測、視頻監(jiān)控等電力業(yè)務(wù)。
[0024]本發(fā)明針對電力行業(yè)專用頻段，提出一種基于TD-LTE技術(shù)的新型電力無線寬帶通信系統(tǒng)，用于提升廣泛應(yīng)用于該頻段230數(shù)傳電臺的傳輸效率，拓展該頻段的電力業(yè)務(wù)服務(wù)范圍，包括寬帶業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)等，提升智能電網(wǎng)的信息化、互動化水平。230數(shù)傳電臺為點(diǎn)對點(diǎn)傳輸?shù)恼瓗ㄐ畔到y(tǒng)，傳輸速率很低，頻譜效率低下，不能承載寬帶業(yè)務(wù)，不適應(yīng)智能電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的高速雙向交互業(yè)務(wù)；不同電臺之間不能進(jìn)行組網(wǎng)，系統(tǒng)無網(wǎng)管功能，不能對電臺的工作狀態(tài)進(jìn)行有效管理。
[0025]相對于其他頻段的電力無線寬帶通信系統(tǒng)，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢:1)工作頻段較低，基站覆蓋范圍是1800MHz頻段無線通信系統(tǒng)的3-5倍，組網(wǎng)成本可大幅節(jié)??；2)本發(fā)明采用TD-LTE技術(shù)進(jìn)行業(yè)務(wù)定制，針對電力業(yè)務(wù)終端研發(fā)嵌入式無線通信模塊/終端，可以直接替代現(xiàn)有GPRS、230數(shù)傳電臺，不用改動現(xiàn)有電力系統(tǒng)的終端；3)電力業(yè)務(wù)主要以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，本發(fā)明對公網(wǎng)TD-LTE傳輸協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，每個扇區(qū)基站可保證2000個單載波終端實時在線，具有大容量的優(yōu)勢；4)由于本發(fā)明與230數(shù)傳電臺位于同頻段，230數(shù)傳電臺不具備網(wǎng)絡(luò)管理功能，會對本發(fā)明的應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，本發(fā)明涉及頻譜感知功能，可以實時感知230數(shù)傳電臺的頻譜占用情況，并采取避讓措施，保證已有230電臺與本發(fā)明的系統(tǒng)在同一區(qū)域和諧共存。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明提供的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
[0027]圖2為本發(fā)明提供的新型230MHz電力無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖。
[0028]圖3為本發(fā)明提供的核心網(wǎng)接口示意圖。
[0029]圖4為本發(fā)明提供的基站射頻單元無線數(shù)據(jù)流示意圖。
[0030]圖5為本發(fā)明提供的基站邏輯結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖6為本發(fā)明提供的Sl-U接口協(xié)議棧結(jié)構(gòu)。
[0032]圖7為本發(fā)明提供的Sl-C接口協(xié)議棧結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖8為本發(fā)明提供的網(wǎng)管網(wǎng)元組成架構(gòu)圖。
[0034]圖9為本發(fā)明提供的網(wǎng)管業(yè)務(wù)信息流。
[0035]圖10為本發(fā)明提供的南向接口協(xié)`議棧示意圖。
`[0036]圖11為本發(fā)明提供的內(nèi)部接口協(xié)議棧示意圖。
[0037]圖12為本發(fā)明提供的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流向示意圖。
[0038]圖13為本發(fā)明提供的TD-LTE230系統(tǒng)空口協(xié)議棧架構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0040]本發(fā)明在電力系統(tǒng)已有230MHz頻譜(40個25KHz離散、窄帶載波)資源基礎(chǔ)上，基于TD-LTE移動通信技術(shù)提供一種新型的230MHz電力無線寬帶通信系統(tǒng)，系統(tǒng)工作具體頻點(diǎn)根據(jù)實際電力公司分配的頻點(diǎn)進(jìn)行選擇，可選頻點(diǎn)如下表所示；
[0041]表1:
【權(quán)利要求】
1.一種基于TD-LTE 230的電力無線寬帶通信系統(tǒng)，包括通信終端、基站、核心網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)管系統(tǒng)；其特征在于， 所述通信終端用于完成空中接口和與電力業(yè)務(wù)終端之間的物理鏈路轉(zhuǎn)換、信令和數(shù)據(jù)傳輸； 所述基站用于負(fù)責(zé)通信終端的接入過程，負(fù)責(zé)接受核心網(wǎng)的信息查詢信息、網(wǎng)絡(luò)管理信息、控制命令信息； 所述核心網(wǎng)設(shè)備用于提供信令處理及信令傳輸功能、移動性管理功能、數(shù)據(jù)處理功能，和簽約數(shù)據(jù)管理功能，并與電力公司業(yè)務(wù)主站進(jìn)行連通，將無線通信系統(tǒng)采集的信息傳輸?shù)街髡緮?shù)據(jù)庫，接受主站系統(tǒng)的信息查詢、網(wǎng)絡(luò)管理和控制命令信息； 所述網(wǎng)管系統(tǒng)用于對網(wǎng)元設(shè)備的綜合管理，包括配置管理、故障管理、安全管理、性能管理、軟件管理和拓?fù)涔芾聿僮骶S護(hù)功能。
2.如權(quán)利要求1所述電力無線寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于，所述通信終端、所述基站、所述核心網(wǎng)設(shè)備和所述網(wǎng)管系統(tǒng)依次連接。
3.如權(quán)利要求1或2任一所述電力無線寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于，所述通信終端嵌入無線通信模塊和無線通信終端，所述無線通信模塊和所述無線通信終端分別通過空中接口與所述基站連接； 所述無線通信模塊用于對電力業(yè)務(wù)信息的采集和無線信號的收發(fā)； 所述無線通信終端通過RJ45接口與支持IP功能的攝像頭連接，用于獲取視頻信息。
4.如權(quán)利要求1所述電力無線寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于，電力業(yè)務(wù)終端包括集中器、采集器、配電自動化、支持IP功能的攝像頭中的任意一個或多個。
5.如權(quán)利要求1或2任一所述電力無線寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于，所述基站負(fù)責(zé)的無線通信模塊和無線通信終端的接入過程，包括設(shè)置上下行時隙配比、進(jìn)行時頻域資源調(diào)度和協(xié)調(diào)干擾。
6.如權(quán)利要求1或2任一所述電力無線寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于，所述基站對無線通信模塊進(jìn)行鑒權(quán)，對信令和數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)和IP頭壓縮，將非接入層信息傳輸至核心網(wǎng)，并與核心網(wǎng)交互數(shù)據(jù)和控制命令。
7.如權(quán)利要求1或2任一所述電力無線寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于，所述基站采用分布式、模塊化標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，包括基帶處理單元和遠(yuǎn)端射頻單元兩部分； 一個基帶處理單元連接至少一個遠(yuǎn)端射頻單元，基帶處理單元和遠(yuǎn)端射頻單元之間按照Ir接口協(xié)議通過光纖連接，完成基帶數(shù)據(jù)的傳輸；基站一端通過Uu接口直接和終端連接，另一端通過SI接口和核心網(wǎng)相連；所述遠(yuǎn)端射頻單元通過同軸電纜及功分器連接至天線。
8.如權(quán)利要求1或2任一所述電力無線寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于，所述核心網(wǎng)設(shè)備通過SI接口和所述基站相連，通過SGi接口和所述主站相連，通過IP網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)管系統(tǒng)通信； 所述IP網(wǎng)絡(luò)采用SNMPv2c和FTP協(xié)議。
9.如權(quán)利要求1或2任一所述電力無線寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)管系統(tǒng)通過南向接口對網(wǎng)絡(luò)中的至少一個網(wǎng)元設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理，其通信時采用SNMPv2c協(xié)議。
10.如權(quán)利要求1所述電力無線寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于，所述電力無線寬帶通信系統(tǒng)采用蜂窩方式進(jìn)行組網(wǎng)。
【文檔編號】H04W12/06GK103796201SQ201210427708
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月31日
【發(fā)明者】李祥珍, 歐清海, 曾令康, 甄巖, 楊國鳳, 張慧, 詹國紅, 李春芳, 尹耕, 謝杰洪, 何清素 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司, 寧夏回族自治區(qū)電力公司