CN106922040A - 新型无线公网中继器及其数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型无线公网中继器，包括本地单元和远程单元；本地单元包括交换机模块、载波通信模块、控制模块和电源模块；电源模块供电，交换机模块连接多台终端并通信，控制模块控制载波通信模块通信，载波通信模块通过交换机模块读取终端的数据信心并上传给远程单元，或者接收远程单元下发的控制命令并通过交换机模块下发给终端。本发明还公开了所述新型无线公网中继器的数据传输方法，包括终端通过本地单元上传数据到远程单元的步骤和终端从本地单元接收远程单元下发数据的步骤。本发明能够同时连接多台终端，大大降低了电力系统的成本，节约了大量的公共资源。

Description

新型无线公网中继器及其数据传输方法

技术领域

本发明具体涉及一种新型无线公网中继器及其数据传输方法。

背景技术

随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源。

同时，随着智能电网技术的发展和用电信息采集器系统的全面建设，无线通信网络的可靠性和高效性已经得到社会的广泛认可，但我国的无线公网还未实现100%全覆盖，一些偏远地方、山区、地下室还存在通讯盲点，导致其内置无线公网通信模块无法上线，以至于无法与系统主站进行数据通信，从而致使系统的抄表成功率不高，达不到自动化抄表的预期效果。

因此，现在已经出现了基于无线中继实现的远程电力抄表系统，采用无线中继单元和无线网关，来解决 GPRS 信号覆盖不到，存在通信盲点问题，通过这种策略将集中器抄收到的数据发送到 GPRS 信号比较好的地方，使得主站与集中器之间通信顺畅。无线公网信号中继器主要是通过宽带载波方式将无线公网信号传递给位于信号盲区的终端，该中继器主要包括三个部分：数据转换单元、本地单元、远程单元，具体如图1所示。先把盲区原终端上的上行远程通信模块置于信号良好区域的中继器远程单元中，终端通过数据转换单元与中继器本地单元联连接，然后通过宽带载波方式与中继器远程单元通信，将数据传输给此时有信号的远程通信模块，从而达到与主站正常通信的目的。数据转换单元和本地单元是通过标准网线直通连接，本地单元和远程单元通过电力线载波通信。

但是，现有的无线公网通信中继器采用一台终端连接中继器的通信方式，造成了资源的很大浪费；在现场安装位置有限的情况下，将导致没有空间同时上挂多台中继器。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够同时连接多台终端的新型无线公网中继器。

本发明的目的之二在于提供一种所述新型无线公网中继器的数据传输方法。

本发明提供的这种新型无线公网中继器，包括本地单元和远程单元；本地单元和远程单元通过电力线连接；所述远程单元包括电源模块、载波通信模块、控制模块和远程通信模块，电源模块给远程单元供电，载波通信模块通过电力线与本地单元连接并通信，控制模块与载波通信模块和远程通信模块连接，通过远程通信模块将载波通信模块接收的数据对外发送，或者通过远程通信模块接收数据信号并通过载波通信模块发送到本地单元；所述本地单元包括交换机模块、载波通信模块、控制模块和电源模块，电源模块给本地单元供电，交换机模块用于同时连接多台终端并通信，控制模块与载波通信模块连接并用于控制载波通信模块的通信，载波通信模块与交换机模块连接并用于通过交换机模块读取终端的数据信心并上传给远程单元，或者接收远程单元下发的控制命令并通过交换机模块下发给终端。

所述的交换机模块与终端的连接为通过以太网连接。

所述的远程通信单元为GPRS、3G或4G远程通信单元。

所述的交换机模块为由型号为AR8236的交换机芯片构成的电路。

所述的载波通信模块为由型号为QCA6411的电力线载波通信芯片构成的电路。

本发明还公开了一种所述新型无线公网中继器的数据传输方法，包括如下步骤：

S1. 终端将需要上传的数据信息通过以太网发送至本地单元；

S2. 本地单元的交换机模块对终端上传的数据信息进行整理并发送至本地单元的载波通信模块；

S3. 本地单元的载波通信模块将接收的数据信息，通过电力线以电力线载波通信方式发送给远程单元的载波通信模块；

S4. 远程单元的载波通信模块将接收的数据信息通过远程单元的控制模块上传给远程单元的远程通信模块并对外进行无线发送；

S5. 远程单元的远程通信模块接收外部发送的数据信息并通过远程单元的的控制模块下发给远程单元的载波通信模块；

S6. 远程单元的载波通信模块将接收的数据信息，通过电力线以电力线载波通信方式发送给本地单元的载波通信模块；

S7. 本地单元的载波通信模块将将接收的数据信息通过交换机模块下发给对应的终端。

本发明提供的这种新型无线公网中继器及其数据传输方法，通过本地单元的交换机模块连接多个终端，并通过电力线载波通信的方式与远程单元连接，而远程单元则通过远程通信模块与外部进行无线通信，从而使得本发明的新型无线公网中继器能够同时连接多台终端，大大降低了电力系统的成本，节约了大量的公共资源。

附图说明

图1为现有的通信中继器的功能模块图。

图2为本发明的新型无线公网中继器的本地单元的功能模块图。

图3为本发明的新型无线公网中继器的本地单元的交换机模块的电路原理图。

图4为本发明的新型无线公网中继器的本地单元的交换机模块的以太网接口的电路原理图。

图5为本发明的新型无线公网中继器的本地单元的交换机模块的载波通信模块的电路原理图。

图6为本发明的新型无线公网中继器的远程单元的功能模块图。

图7为本发明的新型无线公网中继器的远程单元的载波通信模块的电路原理图。

图8为本发明的新型无线公网中继器的远程单元的载波通信模块的载波发送电路的电路原理图。

图9为本发明的新型无线公网中继器的远程单元的载波通信模块的载波接收电路的电路原理图。

图10为本发明方法的方法流程图。

具体实施方式

如图2所示为本发明的新型无线公网中继器的本地单元的功能模块图：本地单元主要包括交换机模块、载波通信模块、控制模块、电源模块、指示灯、按键、电池电压采样电路和电池充放电控制电路；电源模块给本地单元供电；多个终端通过以太网连接交换机模块，载波通信模块连接在控制模块与交换机模块之间；指示灯与载波通信模块连接，用于指示载波通信模块的工作状态；按键用于对控制模块发出控制指令，电池电压采样电路用于采样电源模块中电池的电压并上传控制模块；控制模块还通过电池充放电控制电路连接电源模块中的电池，用于对电池进行充电和放电控制。

当本地单元读取终端数据时，终端通过以太网将终端数据上传交换机模块，交换机模块将数据转发给载波通信模块，载波通信模块则根据控制模块的控制信号将终端数据通过PLC载波通信方式发送给远程模块。

而当本地单元接收远程单元的控制信号并下发给终端时，载波通信模块接收远程单元下发的数据并进行解析，然后传递给交换机模块，交换机模块再将指令通过以太网转发给对应的终端。

如图3所示为本发明的新型无线公网中继器的本地单元的交换机模块的电路原理图：交换机模块为由型号为AR8236的交换机芯片构成的电路；交换机芯片AR8236的9脚和10脚连接晶振电路（由晶振Y2和电容C96、C100构成）；芯片的14~17脚通过以太网接口电路连接第一终端，24~27引脚通过以太网接口电路连接第二终端，29~32引脚通过以太网接口电路连接第三终端，34~37引脚则通过以太网接口电路连接第四终端。

如图4所示为本发明的新型无线公网中继器的本地单元的交换机模块的以太网接口的电路原理图：交换机芯片与终端的连接均通过以太网接口电路，而且各终端连接的以太网接口电路均相同；图中所示的以太网接口电路为连接第一端口的以太网接口电路；以太网接口包括两路接收信号（接收正P0_RX+和接收负P0_RX-）和两路发送信号（发送正P0_TX+和发送负P0_TX-），其中接收正信号和接收负信号各自通过一个滤波电阻（R126和R127）后再通过滤波电容（C141）接地，发送正信号和发送负信号同样各自通过一个滤波电阻（R128和R129）后再通过滤波电容（C142）接地；此外，两路接收信号和两路发送信号均通过型号为THS9016S的网络变压器与终端连接。

如图5所示为本发明的新型无线公网中继器的本地单元的交换机模块的载波通信模块的电路原理图：载波通信模块为由型号为QCA6411的电力线载波通信芯片构成的电路；芯片的37~38号引脚连接由晶振Y1、电容C262和电容C265构成的晶振电路；芯片的29~32号引脚为载波通信的信号引脚，与远程单元的载波通信模块连接。

如图6所示为本发明的新型无线公网中继器的远程单元的功能模块图：远程单元主要包括电源模块、载波通信模块、指示灯、控制模块、远程通信模块、指示灯、电池电压采样、电池充放电控制电路和红外通信模块；载波通信模块与控制模块连接，指示灯用于指示载波通信模块的工作状态；第二指示灯与控制模块连接，用于指示控制模块的工作状态；电池电压采样电路与控制模块连接，用于检测电源模块的电池电压并将检测信息传入控制模块；电池充放电控制电路与控制模块连接，用于接收控制模块的控制信息并对电源模块内的电池进行充放电控制；红外通信模块与控制模块连接，用于控制模块与外部进行红外数据传输；远程通信模块与控制模块连接。

在远程单元接收本地单元上传的数据信号时，载波通信模块将数据进行解析并上传给控制模块，控制模块将数据再通过远程通信模块对外进行发送；而在远程单元接收外部发送的数据信息并发送给本地单元时，远程通信模块接收外部发送的数据信息，解析后发送控制模块，控制模块则将数据信息通过载波通信模块调制到电力线上从而发送给本地单元。

如图7所示为本发明的新型无线公网中继器的远程单元的载波通信模块的电路原理图：远程单元的载波通信模块也由型号为QCA6411的载波通信芯片构成；芯片的37和38号连接由晶振Y1、电容C19和C20构成的晶振电路；芯片的29~31以及33号引脚为载波通信芯片的通信引脚，与本地单元的载波通信模块连接。

如图8所示为本发明的新型无线公网中继器的远程单元的载波通信模块的载波发送电路的电路原理图：载波通信芯片的通信引脚包括发送引脚和接收引脚，分别连接发送信号线和接收信号线；发送信号线包括发送正信号和发送负信号；发送正信号分别通过保护二极管D17连接地信号，也通过保护二极管D18连接电源正信号，还通过滤波电容C117和C118输出发送正信号（PA_TX+）；发送负信号也通过同样的电路输出。

如图9所示为本发明的新型无线公网中继器的远程单元的载波通信模块的载波接收电路的电路原理图：同样的，载波通信芯片的接收引脚包括接收负引脚和接收正引脚；接收正信号（PA_RX+）和接收负信号（PA_RX-）均各自通过滤波电阻（R76和R79）、滤波电容（C119和C135）后，再通过多级滤波电路（包括电感L14和L16~L20，电容C122、C125、C127、C134、C131和C132，以及电阻R77）后，再次通过由保护二极管D19和D20构成的保护电路从而连接接收正引脚和接收负引脚。

如图10所示为本发明方法的方法流程图：本发明提供的这种所述新型无线公网中继器的数据传输方法，包括终端通过本地单元上传数据到远程单元的步骤和终端从本地单元接收远程单元下发数据的步骤，其具体包括如下步骤：

S1. 终端将需要上传的数据信息通过以太网发送至本地单元；

S2. 本地单元的交换机模块对终端上传的数据信息进行整理并发送至本地单元的载波通信模块；

S3. 本地单元的载波通信模块将接收的数据信息，通过电力线以电力线载波通信方式发送给远程单元的载波通信模块；

S4. 远程单元的载波通信模块将接收的数据信息通过远程单元的控制模块上传给远程单元的远程通信模块并对外进行无线发送；

S5. 远程单元的远程通信模块接收外部发送的数据信息并通过远程单元的的控制模块下发给远程单元的载波通信模块；

S6. 远程单元的载波通信模块将接收的数据信息，通过电力线以电力线载波通信方式发送给本地单元的载波通信模块；

S7. 本地单元的载波通信模块将将接收的数据信息通过交换机模块下发给对应的终端。

Claims (6)

1.一种新型无线公网中继器，包括本地单元和远程单元；本地单元和远程单元通过电力线连接；所述远程单元包括电源模块、载波通信模块、控制模块和远程通信模块，电源模块给远程单元供电，载波通信模块通过电力线与本地单元连接并通信，控制模块与载波通信模块和远程通信模块连接，通过远程通信模块将载波通信模块接收的数据对外发送，或者通过远程通信模块接收数据信号并通过载波通信模块发送到本地单元；其特征在于所述本地单元包括交换机模块、载波通信模块、控制模块和电源模块，电源模块给本地单元供电，交换机模块用于同时连接多台终端并通信，控制模块与载波通信模块连接并用于控制载波通信模块的通信，载波通信模块与交换机模块连接并用于通过交换机模块读取终端的数据信心并上传给远程单元，或者接收远程单元下发的控制命令并通过交换机模块下发给终端。

2.根据权利要求1所述的新型无线公网中继器，其特征在于所述的交换机模块与终端的连接为通过以太网连接。

3.根据权利要求1所述的新型无线公网中继器，其特征在于所述的远程通信单元为GPRS、3G或4G远程通信单元。

4.根据权利要求1~3之一所述的新型无线公网中继器，其特征在于所述的交换机模块为由型号为AR8236的交换机芯片构成的电路。

5.根据权利要求1~3之一所述的新型无线公网中继器，其特征在于所述的载波通信模块为由型号为QCA6411的电力线载波通信芯片构成的电路。

6.一种权利要求1~5之一所述的新型无线公网中继器的数据传输方法，包括如下步骤：

S1. 终端将需要上传的数据信息通过以太网发送至本地单元；

S2. 本地单元的交换机模块对终端上传的数据信息进行整理并发送至本地单元的载波通信模块；

S3. 本地单元的载波通信模块将接收的数据信息，通过电力线以电力线载波通信方式发送给远程单元的载波通信模块；

S4. 远程单元的载波通信模块将接收的数据信息通过远程单元的控制模块上传给远程单元的远程通信模块并对外进行无线发送；

S5. 远程单元的远程通信模块接收外部发送的数据信息并通过远程单元的的控制模块下发给远程单元的载波通信模块；

S6. 远程单元的载波通信模块将接收的数据信息，通过电力线以电力线载波通信方式发送给本地单元的载波通信模块；

S7. 本地单元的载波通信模块将将接收的数据信息通过交换机模块下发给对应的终端。