CN103023534A - 电力无线通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电力无线通信系统，包括：设于网关的无线接入单元，用于接收无线通信终端上发的上行数据信号，将协议转换后的下行数据信号发送至无线通信终端；网关单元，用于进行通信协议的转换；第一调制解调单元，用于对数据信号进行调制和解调；设于后方通信网的第二调制解调单元，用于从电力线路上解调数据信号或将数据信号加载到电力线路上。本发明的技术，在通信网关上实现了数据线和电源线的整合，无线通信网关设备无需通信数据线，减少了布线成本和维护费用，使得网关设备可以布置在通信数据线没有到达的区域，扩展了电力无线通信网络的覆盖范围，提高了无线通信的质量和可靠性。

Description

电力无线通信系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种电力无线通信系统。
背景技术
传统的电力系统的无线传感网络架构，如图1所示，包括后方通信网络、后方电力网、通信网关通过通信线路与后方通信网上进行通信，通过电力线路上获取电能量，无线通信智能终端通过无线信道和无线网关通信。
无线通信智能终端一般采用电池供电，方便在没有电源线的地方进行灵活布置，提高通信网络覆盖范围。但通信网关的设备需要通过通信线路与后方通信网连接，同时也需要从电力线路上获取电能量。
由于无线传感网络的单跳通信距离理论上通常只有几百米，实际容易受现场布置的影响可能更短。一般情况下都需要大量的布置无线通信网关来改善无线通信状况。然而由于无线通信网关既需要电力线路又需要通信线路，无线传感网络的覆盖成本高，在通信线路无法到达的区域，无法进行通信网关设备的布置，影响了无线智能终端的可布置范围。
发明内容
基于此，有必要针对上述现有无线传感网络技术覆盖成本高，无线智能终端的可布置范围受通信线路影响的问题，提供一种电力无线通信系统。
一种电力无线通信系统，包括：设于网关的无线接入单元、网关单元和第一调制解调单元，设于后方通信网的第二调制解调单元；
上行链路中：
所述无线接入单元，用于接收无线通信终端上发的上行数据信号；
所述网关单元，用于根据设定的通信协议栈将所述上行数据信号的通信协议由无线通信协议转换成电力线载波通信协议；
所述第一调制解调单元，用于对经过协议转换后的上行数据信号进行调制，并将调制后的上行数据信号加载在电力线路上；
所述第二调制解调单元，用于从所述电力线路上分离所述上行数据信号，并对所述上行数据信号进行解调。
下行链路中：
所述第二调制解调单元，用于对下行数据信号通过进行调制，并将调制后的下行数据信号加载到所述电力线路上；
所述第一调制解调单元，用于从所述电力线路上分离出所述下行数据信号，并对所述下行数据信号进行解调；
所述网关单元，用于根据设定的通信协议栈将所述解调后的下行数据信号的通信协议由电力线载波通信协议转换成无线通信协议；
所述无线接入单元，用于将协议转换后的下行数据信号发送至无线通信终端。
上述电力无线通信系统，在通信网关上实现了数据线和电源线的整合，无线通信网关设备无需通信数据线，减少了布线成本和维护费用，使得网关设备可以布置在通信数据线没有到达的区域，扩展了电力无线通信网络的覆盖范围，提高了无线通信的质量和可靠性。
附图说明
图1为传统的电力系统的无线传感网络架构图；
图2为一个实施例的电力无线通信系统的结构示意图；
图3为一个实施例中设定的通信协议栈的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的电力无线通信系统的具体实施方式作详细描述。
图2示出了一个实施例的电力无线通信系统的结构示意图，主要包括：设于网关的无线接入单元、网关单元和第一调制解调单元，设于后方通信网的第二调制解调单元。
上行链路(即从无线网络到后方通信网络)中：
无线接入单元用于接收无线通信终端上发的上行数据信号，优选的，无线接入单元遵循ISA100标准协议。
网关单元用于根据设定的通信协议栈将所述上行数据信号的通信协议由无线通信协议转换成电力线载波通信协议；例如，将无线通信协议ISA100转换成电力线载波通信协议G3-PLC。
第一调制解调单元用于对经过协议转换后的上行数据信号进行调制，并将调制后的上行数据信号加载在电力线路上，优选的，采用OFDM调制方式。
第二调制解调单元用于从电力线路上分离出上行数据信号，并对该上行数据信号进行解调，优选的，采用OFDM解调方式。
下行链路(即从后方通信网络到无线网络)中：
第二调制解调单元用于对来自后方网络的下行数据信号进行调制，并将调制后的下行数据信号加载到所述电力线路上优选的，采用OFDM调制方式。
第一调制解调单元用于从电力线路上分离出下行数据信号，并对该下行数据信号进行解调，优选的，采用OFDM解调方式。
网关单元用于根据设定的通信协议栈将所述解调后的下行数据信号的通信协议由电力线载波通信协议转换成无线通信协议；例如，将电力线载波通信协议G3-PLC转换成无线通信协议ISA100。
无线接入单元用于将协议转换后的下行数据信号发送至对应的无线通信终端。
进一步地，电力通信系统接入侧采用电力载波通信技术(PLC)，实现电力终端用户的连接，无需铺设新的通信电缆，第一调制解调单元将电力线路上的载波信号分离成电力信号和下行数据信号，并利用该电力信号对网关设备进行供电。第二调制解调单元将电力线路上的载波信号分离成电力信号和上行数据信号，并利用该电力信号对后台通信网络设备进行供电。电力线载波通信的数据传输介质是电力线，无线通信的数据传输介质是电磁波，系统无需为实现通信功能而布线，基于电力线载波技术，搭建无线通信的后台网络，与后方网络中的电力线载波通信的终端进行通信。
本发明的电力无线通信系统，在通信网关上实现了数据线和电源线的整合，无线通信网关设备无需通信数据线，减少了布线成本和维护费用，使得网关设备可以布置在通信数据线没有到达的区域，扩展了电力无线通信网络的覆盖范围，提高了无线通信的质量和可靠性。
参见图3所示，图3为一个实施例的设定的通信协议栈的示意图，其OSI模型如下：
物理层301，与后方通信网通信采用OFDM调制解调的电力载波通信方式G3-PLC，与无线通信终端通信采用ISA100无线通信方式，优选的，采用时分复用(TDMA)和频率扩展(Channel-Hopping)相结合的无线通信协议ISA100。
链路层302，采用国际标准IEEE802.15.4协议；具体的，IEEE802.15.4支持电力线载波通信协议G3-PLC和无线通信协议ISA100，从而实现无线通信协议ISA100和电力线载波通信协议G3-PLC的共存与兼容。
适配层303，使用国际标准RFC4944中规定的6LowPAN技术实现数据的压缩和解压。
网络层304，采用国际标准RFC2460中规定的基于6LowPAN的IPv6协议。
传输层305，采用国际标准RFC0768中规定的基于6LowPAN的UDP协议。
应用层306，采用支持电力线载波通信协议G3-PLC和无线通信协议ISA100。其中，无线通信协议ISA100的应用层采用面向对象的实现方式，设置为多用户应用线程(User Application Process)模式。电力线载波通信协议G3-PLC的应用层设置为多种标准应用，用于支持电力系统所用的智能终端，例如，电能计量标准IEC62056、智能家居等。
由于该设定的通信协议栈同时支持电线载波通信协议G3-PLC和无线通信协议ISA100，网关单元利用该通信协议栈进行协议转换时，只需读取该通信协议栈对应的代码，即可同时进行两个方向上的协议转换。
为了网络管理和通信管理，本发明的电力无线通信系统还可以设置电力载波通信管理功能的链路层至应用层的管理进程(MGT)，ISA100管理功能的设备管理应用进程(DMAP)，以及用户应用进程管理(UAP)。
本发明的电力无线通信系统，利用上述实施例的通信协议栈进行通信时，利用电线载波通信协议G3-PLC和无线通信协议ISA100的相似性，实现两种通信方式的协议转换，设置两种通信端口并满足相关标准要求。可以共享部分代码和处理线程，所以，无需分别存储无线通信协议ISA100和电力线载波通信协议G3-PLC的代码，在通信过程中，执行无线通信协议ISA100和电力线载波通信协议G3-PLC转换时，只需执行一个读取代码的操作即可进行应用，实现代码共享，从而减少了代码储存量和计算资源，降低网关复杂度，降低网关设备的实现难度，提高网关可靠性和实时性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种电力无线通信系统，其特征在于，包括：设于网关的无线接入单元、网关单元和第一调制解调单元，设于后方通信网的第二调制解调单元；
上行链路中：
所述无线接入单元，用于接收无线通信终端上发的上行数据信号；
所述网关单元，用于根据设定的通信协议栈将所述上行数据信号的通信协议由无线通信协议转换成电力线载波通信协议；
所述第一调制解调单元，用于对经过协议转换后的上行数据信号进行调制，并将调制后的上行数据信号加载在电力线路上；
所述第二调制解调单元，用于从所述电力线路上分离所述上行数据信号，并对所述上行数据信号进行解调。
下行链路中：
所述第二调制解调单元，用于对下行数据信号通过进行调制，并将调制后的下行数据信号加载到所述电力线路上；
所述第一调制解调单元，用于从所述电力线路上分离出所述下行数据信号，并对所述下行数据信号进行解调；
所述网关单元，用于根据设定的通信协议栈将所述解调后的下行数据信号的通信协议由电力线载波通信协议转换成无线通信协议；
所述无线接入单元，用于将协议转换后的下行数据信号发送至无线通信终端。
2.根据权利要求1所述的电力无线通信系统，其特征在于，所述设定格式的通信协议栈包括：
物理层，与后方通信网通信采用电力线载波通信协议G3-PLC，与无线通信终端通信采用无线通信协议ISA100；
链路层，采用国际标准IEEE802.15.4协议；
适配层，用于数据的压缩和解压；
网络层，采用IPv6协议；
传输层，采用UDP协议；
应用层，采用电力线载波通信协议G3-PLC和无线通信协议ISA100。
3.根据权利要求2所述的电力无线通信系统，其特征在于，所述智能终端包括智能电表、智能家居。
4.根据权利要求1所述的电力无线通信系统，其特征在于，所述第一调制解调单元还用于从电力线路上提取电力信号，并利用该电力信号对网关设备进行供电。
5.根据权利要求1所述的电力无线通信系统，其特征在于，所述第二调制解调单元还用于从电力线路上提取电力信号，并利用该电力信号对后台通信网络设备进行供电。
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