CN107425881A - 一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的方法，方法包括：通过载波总线信道接入单元进行批量的测试报文发送；控制载波总线信道接入单元的载波通信信道的衰减；注入干扰噪声到载波通信信道；测量载波总线信道接入单元的信号特征；利用待测通信设备应用接口报文，监控待测通信设备的通信行为和业务行为。本发明提供了一种用于对低压电力线宽带载波通信性能进行测试的技术方案，通信性能测试在干扰量化仿真的载波信道上发起多次通信行为测试，同时侦听记录待测设备在载波及应用信道的响应情况，对响应情况进行统计分析，并根据测试设备记录仿真信道的量化参数，形成待测通信设备在不同干扰量化信道下的通信性能评估。

Description

一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的方法及 系统

技术领域

本发明涉及电信息采集领域，更具体地，涉及一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的方法及系统。

背景技术

目前用电信息采集系统中常用的本地通信方式主要有低压电力线载波通信、RS-485通信、微功率无线通信等多种通信技术。低压电力线载波通信技术是指利用220V工频配电网来传输高频弱电信号的通信技术。由于电力线网络分布广泛，因此使用电力线作为通信媒质无需在室内打孔布线重新构建通信网络，具有成本低廉，连接方便等优点，在智能电网和宽带接入方面受到越来越多的关注。

通信信道是通信的基础，与无线通信相同，电力线通信的性能主要受到电力线通信信道的制约。10kV以上的高压电力线信道环境较好，以中高压电力线作为信号传输通道的电力线载波电话已经得到了广泛的应用。低压电力网不是为传输高速数据而设计的，其构成电力网的组件是按照输送电能的损失最小并保证可靠地传输低频电流而设计的，因此在低压线上进行信号传输时会面对很多的问题，比如：干扰噪声复杂、线路阻抗小、信号衰减强等。

因此，需要一种技术，以实现对低压电力线宽带载波通信性能进行测试。

发明内容

本发明提供了一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的方法，以解决对低压电力线宽带载波通信性能进行测试的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的方法，所述方法包括：

通过载波总线信道接入单元进行批量的测试报文发送；

控制所述载波总线信道接入单元的载波通信信道的衰减；

注入干扰噪声到所述载波通信信道；

测量所述载波总线信道接入单元的信号特征；

利用待测通信设备应用接口报文，监控待测通信设备的通信行为和业务行为。

优选地，所述方法还包括：

设置所述载波总线信道接入单元的模拟现场通信场景参数，管理测试用例，选择测试用例运行；

利用所述载波总线信道接入单元的信号特征以及所述待测通信设备的通信行为和业务行为，评判所述待测通信设备在干扰和衰减场景中的通信有效性。

优选地，所述方法还包括确定通信性能的临界状态：

设置所述注入干扰噪声的类型和幅度；

调整所述载波通信信道的衰减程度；

确认通信成功的临界场景为通信性能临界状态。

优选地，包括对所述临界状态的通信性能进行记录：

记录所述临界状态的通信成功率，记录所述临界状态的所述载波通信信道的衰减程度，记录所述注入干扰噪声的类型和幅度，记录所述临界状态的所述载波通信信道的信号特性。

优选地，所述注入干扰噪声到所述载波通信信道，包括：白噪声，单频噪声，脉冲噪声以及定制噪声。

优选地，所述测量所述载波总线信道接入单元的信号特征，包括：频带宽度、功率谱密度以及时钟频率。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的系统，所述系统包括：载波总线信道接入单元，待测通信设备，待测通信设备应用接口监控单元，载波总线信号监测单元，干扰注入单元，衰减量控制单元，其中：

所述载波总线信道接入单元，用于模拟现场载波通信场景，并通过所述衰减量控制单元控制所述载波总线信道接入单元的信道衰减；

所述干扰注入单元，用于向所述载波总线信道接入单元注入各类指定幅度的干扰噪声；

待测通信设备应用接口监控单元，用于模拟所述待测通信设备的上层应用服务，并监控所述待测通信设备的通信行为和业务行为；

所述载波总线信号监测单元，用于测量所述载波总线信道接入单元的信号特征。

优选地，所述系统还包括所述通信性能测试平台：

所述通信性能测试平台用于管理测试用例，配置所述载波总线信道接入单元的环境；选择测试用例运行，评判所述待测通信设备在干扰和衰减场景中的通信有效性；

所述透明物理接入单元，用于将所述通信性能测试平台的各个命令发送到所述载波总线信道接入单元，并将所述载波总线信道接入单元的通信报文上报到通信性能测试平台。

优选地，所述系统还用于确定通信性能的临界状态：

通过所述干扰注入单元设置所述注入干扰噪声的类型和幅度；

通过所述衰减量控制单元调整所述载波通信信道的衰减程度；

确认通信成功的临界场景为通信性能临界状态。

优选地，包括对所述临界状态的通信性能进行记录：

记录所述临界状态的通信成功率，记录所述临界状态的所述载波通信信道的衰减程度，记录所述注入干扰噪声的类型和幅度，记录所述临界状态的所述载波通信信道的信号特性。

优选地，所述向所述载波总线信道接入单元注入各类指定幅度的干扰噪声，包括：白噪声，单频噪声，脉冲噪声以及定制噪声。

优选地，所述测量所述载波总线信道接入单元的信号特征，包括：频带宽度、功率谱密度以及时钟频率。

本发明提供了一种用于对低压电力线宽带载波通信性能进行测试的技术方案，系统包括：载波总线信道接入单元，待测通信设备，待测通信设备应用接口监控单元，载波总线信号监测单元，干扰注入单元，衰减量控制单元。通信性能测试在干扰量化仿真的载波信道上发起多次通信行为测试，同时侦听记录待测设备在载波及应用信道的响应情况，对响应情况进行统计分析，并根据测试设备记录仿真信道的量化参数，形成待测通信设备在不同干扰量化信道下的通信性能评估。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的方法流程图；

图2为根据本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试软件平台架构图；

图3为根据本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行抗衰减测试的示意图；

图4为根据本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行抗衰减测试的流程图；

图5为根据本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行抗干扰测试的示意图；。

图6为根据本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行抗频偏测试的示意图；

图7为根据本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行通信速率测试的流程图；

图8为根据本发明一实施方式一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的系统结构图；

图9为根据本发明一实施方式一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的硬件拓扑示意图；

图10为根据本发明一实施方式一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的CCO屏蔽箱体内部结构图；

图11为根据本发明一实施方式一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的STA屏蔽箱体内部结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的方法流程图。本发明实施方式的用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的方法，首先通过载波总线信道接入单元进行批量的测试报文发送，通过衰减量控制单元控制载波总线信道接入单元的载波通信信道的衰减，以及注入干扰噪声到载波总线信道接入单元的载波通信信道。通过本发明实施方式的测试方法，能够获得测量载波总线信道接入单元的信号特征，并且通过利用待测通信设备应用接口报文，监控待测通信设备的通信行为和业务行为。本发明的实施方式的通信性能测试在干扰量化仿真的载波通信信道上发起多次通信行为测试，同时侦听记录待测设备在载波及应用信道的响应情况，对响应情况进行统计分析，并根据测试设备记录仿真信道的量化参数，形成待测通信设备在不同干扰量化信道下的通信性能评估。如图1所示，方法100从步骤101开始：

优选地，在步骤101：通过载波总线信道接入单元进行批量的测试报文发送。

优选地，在步骤102：控制载波总线信道接入单元的载波通信信道的衰减。

优选地，在步骤103：注入干扰噪声到载波通信信道；

优选地，在步骤104：测量载波总线信道接入单元的信号特征；

优选地，在步骤105：利用待测通信设备应用接口报文，监控待测通信设备的通信行为和业务行为。

优选地，方法100还包括：

设置载波总线信道接入单元的模拟现场通信场景参数，管理测试用例，选择测试用例运行；

利用载波总线信道接入单元的信号特征以及待测通信设备的通信行为和业务行为，评判待测通信设备在干扰和衰减场景中的通信有效性。

优选地，方法100还包括确定通信性能的临界状态：

设置注入干扰噪声的类型和幅度；

调整载波通信信道的衰减程度；

确认通信成功的临界场景为通信性能临界状态。

优选地，方法100还包括对临界状态的通信性能进行记录：

记录临界状态的通信成功率，记录临界状态的载波通信信道的衰减程度，记录注入干扰噪声的类型和幅度，记录临界状态的载波通信信道的信号特性。

优选地，方法100中注入干扰噪声到载波通信信道，包括：白噪声，单频噪声，脉冲噪声以及定制噪声。

优选地，方法100中测量载波总线信道接入单元的信号特征，包括：频带宽度、功率谱密度以及时钟频率。

本发明方法100的实施方式举例说明如下：

通信性能测试是通过对通信环境的噪声、衰减、时钟的控制，模拟各种干扰情况，评估待测设备的各种通信性能。图2为本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试软件平台架构图。通信性能测试的测试流程如下：

(1)选择待测度的通信场景：根据具体的测试需求，选择待测试的物理层通信模式，具体参数包括频带选择、基础通信模式、扩展通信模式、物理块个数。

(2)模拟干扰注入：模拟注入各类干扰噪声，包括白噪声、单频噪声、脉冲噪声、以及其它特定噪声，通信信息测试平台控制干扰注入单元将指定类型、指定幅度的干扰噪声加入到载波通信信道。

(3)模拟信道衰减：由测试平台控制载波信道接入单元，控制载波信道的衰减程度，模拟指定的信道衰减。

(4)启动测试：测试系统进行批量的测试报文发送，对照待测设备应用接口报文，进行通信过程的统计。主要统计发送数据包数量以及接收数据包数量。

(5)临界性能的确定：设置指定类型、指定幅度的噪声干扰注入，逐渐调整衰减控制单元程度，寻找通信成功率的临界场景，确定该场景为通信性能临界状态。通过统计的数据包接收率，控制抗衰减的程度，例如，要控制数据包接收率为99％时，衰减控制单元将衰减程度设置为88DB，以满足99％的接包率，也即1％的丢包率。

(6)通信性能场景记录：记录当前临界场景的通信成功率，记录当前载波通信信道的衰减程度，记录当前干扰注入类型及幅度，记录当前信道的信号特性。

(7)记录待测通信设备载波信道通信行为：在整个测试过程中，记录载波总线信道所有的通信行为，并形成日志。

(8)记录待测通信设备应用接口行为：在整个测试过程中，记录待测设备应用接口的所有通信行为及业务行为，并形成日志。

(9)测试场景结束：当测试用例的通信数量达到一定要求后，结束测试活动，正式生成所有的日志记录。

(10)特定场景通信性能评价：根据生成的通信及业务日志记录，依据记录的信道干扰及衰减特性，评价待测通信设备的通信性能。

本发明的实施方式，具体还包括图3为根据本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行抗衰减测试的示意图。图4为根据本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行抗衰减测试的流程图。通信性能测试平台调节载波信道的衰减程度，确定待测通信设备的通信临界点，由此评价待测通信设备的抗载波信道衰减的性能。如图3、图4所示，

通过通信性能测试平台发送的命令，使待测通信设备进入透明转发模式，并通过测试环境控制接口调整物理线路达到测试环境要求，即达到相应的衰减度要求。

通信性能测试平台通过待测通信设备CCO发送数据到待测通信设备STA，再由待测通信设备STA返回通信性能测试平台。

通信性能测试平台通过待测通信设备STA发送数据到待测通信设备CCO，再由待测通信设备CCO返回通信性能测试平台。

通信性能测试平台通过比较发送的数据和接收到数据的差异，计算通讯成功率。测试报文必须使用广播报文，避免接收端发送确认帧。

图5为根据本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行抗干扰测试的示意图。本发明的实施方式中，抗干扰性能测试的模型和抗衰减测试模型类似，不同的是要增加载波信道的干扰注入单元。抗干扰性能测试和抗衰减性能测试流程类似，不同的是，环境设置的内容还包括不同型式、不同程度的干扰类型，如白噪声、单频干扰、脉冲干扰等。

图6为根据本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行抗频偏测试的示意图。抗频偏性能测试，和抗干扰测试模型类似，不同的就是增加了发射机发送时钟调整的控制，确定发射机的发送时钟频偏，确定载波信道的干扰特性，探寻待测设备的衰减临界值，由此评价待测通信设备的抗频偏通信性能。抗频偏测试流程中，测试的发送端要采用透明物理接入单元，需要控制的环境参数还包括指定通信时钟的注入。

本发明的实施方式，可以进行工作频段及功率谱密度性能测试。在工作频段及发送功率测试流程中，环境设置不添加任何干扰和衰减，通过命令控制待测设备进入持续发送模式，控制测试设备(如：频谱仪、功率计)测试发送信号的频谱数据及功耗数据。

图7为根据本发明一实施方式的一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行通信速率测试的流程图。通过命令，使被测通信设备进入回传模式,将物理层收到测试报文进行回传。测试报文必须使用广播报文，避免接收端发送确认帧。测试平台将物理转发设备切换至速率测试模式，并配置相应的数据生成参数，使物理转发设备和被测通信设备进行连续对发，同时将发送和接收到数据的时间上报测试平台，用于统计吞吐量。

图8为根据本发明一实施方式一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的系统结构图。通信性能测试系统结构如图8所示，一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的系统800包括：载波总线信道接入单元807，待测通信设备806，待测通信设备应用接口监控单元805，载波总线信号监测单元804，干扰注入单元802，衰减量控制单元，其中：

载波总线信道接入单元807，用于模拟现场载波通信场景，并通过衰减量控制单元控制载波总线信道接入单元的信道衰减；

干扰注入单元802，用于向载波总线信道接入单元注入各类指定幅度的干扰噪声；

待测通信设备应用接口监控单元805，用于模拟待测通信设备的上层应用服务，并监控待测通信设备的通信行为和业务行为；

载波总线信号监测单元804，用于测量载波总线信道接入单元的信号特征。

优选地，系统800还包括通信性能测试平台801：

通信性能测试平台801用于管理测试用例，配置载波总线信道接入单元的环境；选择测试用例运行，评判待测通信设备在干扰和衰减场景中的通信有效性；

透明物理接入单元，用于将通信性能测试平台的各个命令发送到载波总线信道接入单元，并将载波总线信道接入单元的通信报文上报到通信性能测试平台。

优选地系统800还用于确定通信性能的临界状态：

通过干扰注入单元设置注入干扰噪声的类型和幅度；

通过衰减量控制单元调整载波通信信道的衰减程度；

确认通信成功的临界场景为通信性能临界状态。

优选地，系统800包括对临界状态的通信性能进行记录：

记录临界状态的通信成功率，记录临界状态的载波通信信道的衰减程度，记录注入干扰噪声的类型和幅度，记录临界状态的载波通信信道的信号特性。

优选地，系统800中载波总线信道接入单元注入各类指定幅度的干扰噪声，包括：白噪声，单频噪声，脉冲噪声以及定制噪声。

优选地，系统800中测量载波总线信道接入单元的信号特征，包括：频带宽度、功率谱密度以及时钟频率。

关于本发明实施方式具体举例说明如下：

系统由通信性能测试平台801、透明物理接入单元、载波总线信道接入单元(807)，载波总线信道衰减程度可控、宽带载波的待测通信设备806、待测通信设备应用接口监控单元805、干扰注入单元802、载波总线信号监测单元804等部分构成，各个单元的功能定义如下：

(1)通信性能测试平台801负责管理各个测试用例，配置具体的载波信道环境，选择用例运行，并记录系统运行日志，评判待测通信设备在具体干扰和衰减场景的通信有效性。

(2)透明物理接入单元，负责将测试系统的各个命令发送到载波信道，并将载波信道的通信报文上报到测试平台。

(3)载波总线信道接入单元807，模拟现场载波通信场景，为待测设备提供特定测试环境，其信道衰减程度可以设置。

(4)待测通信设备应用接口监控单元805，负责模拟待测通信设备的上层应用服务，并监控待测通信设备的通信行为和业务行为。

(5)干扰注入单元802：负责向载波通信信道注入各类指定幅度的噪声干扰，包括白噪声、单频噪声、脉冲噪声、以及各种定制特征噪声。

(6)载波总线信号监测单元804：负责测量载波信道的这种信号特征，如频带宽度、功率谱密度、时钟频率等。

图9为根据本发明一实施方式一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的硬件拓扑示意图，依据通信性能测试系统800的架构，通信性能测试整机控制采用网络接口，简化设备连接，弱化软硬件的联系。通信性能测试硬件拓扑框图。表1为协议一致性测试主要硬件功能及接口。

表一

屏蔽箱体含有RJ45、SMA、12VDC等接口，箱体内部有网口串口转换设备、虚拟设备控制模块等。可以接入待测集中器通信模块CCO、表通信模块STA。虚拟设备控制实现集中器通信模块CCO、表通信模块STA的控制、电源控制等功能，同时引出集中器或表的通信模块的232通信信号到网口串口转换设备。图10为根据本发明一实施方式一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的CCO屏蔽箱体内部结构图。图11为根据本发明一实施方式一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的STA屏蔽箱体内部结构图。

本申请一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的系统800与一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的方法100相对应，在此不再进行赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (12)

1.一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的方法，所述方法包括：

通过载波总线信道接入单元进行批量的测试报文发送；

控制所述载波总线信道接入单元的载波通信信道的衰减；

注入干扰噪声到所述载波通信信道；

测量所述载波总线信道接入单元的信号特征；

利用待测通信设备应用接口报文，监控待测通信设备的通信行为和业务行为。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

设置所述载波总线信道接入单元的模拟现场通信场景参数，管理测试用例，选择测试用例运行；

利用所述载波总线信道接入单元的信号特征以及所述待测通信设备的通信行为和业务行为，评判所述待测通信设备在干扰和衰减场景中的通信有效性。

3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括确定通信性能的临界状态：

设置所述注入干扰噪声的类型和幅度；

调整所述载波通信信道的衰减程度；

确认通信成功的临界场景为通信性能临界状态。

4.根据权利要求3所述的方法，包括对所述临界状态的通信性能进行记录：

记录所述临界状态的通信成功率，记录所述临界状态的所述载波通信信道的衰减程度，记录所述注入干扰噪声的类型和幅度，记录所述临界状态的所述载波通信信道的信号特性。

5.根据权利要求1所述的方法，所述注入干扰噪声到所述载波通信信道，包括：白噪声，单频噪声，脉冲噪声以及定制噪声。

6.根据权利要求1所述的方法，所述测量所述载波总线信道接入单元的信号特征，包括：频带宽度、功率谱密度以及时钟频率。

7.一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的系统，所述系统包括：载波总线信道接入单元，待测通信设备，待测通信设备应用接口监控单元，载波总线信号监测单元，干扰注入单元，衰减量控制单元，其中：

所述载波总线信道接入单元，用于模拟现场载波通信场景，并通过所述衰减量控制单元控制所述载波总线信道接入单元的信道衰减；

所述干扰注入单元，用于向所述载波总线信道接入单元注入各类指定幅度的干扰噪声；

待测通信设备应用接口监控单元，用于模拟所述待测通信设备的上层应用服务，并监控所述待测通信设备的通信行为和业务行为；

所述载波总线信号监测单元，用于测量所述载波总线信道接入单元的信号特征。

8.根据权利要求7所述的系统，所述系统还包括所述通信性能测试平台：

所述通信性能测试平台用于管理测试用例，配置所述载波总线信道接入单元的环境；选择测试用例运行，评判所述待测通信设备在干扰和衰减场景中的通信有效性；

所述透明物理接入单元，用于将所述通信性能测试平台的各个命令发送到所述载波总线信道接入单元，并将所述载波总线信道接入单元的通信报文上报到通信性能测试平台。

9.根据权利要求7所述的系统，所述系统还用于确定通信性能的临界状态：

通过所述干扰注入单元设置所述注入干扰噪声的类型和幅度；

通过所述衰减量控制单元调整所述载波通信信道的衰减程度；

确认通信成功的临界场景为通信性能临界状态。

10.根据权利要求9所述的系统，包括对所述临界状态的通信性能进行记录：

记录所述临界状态的通信成功率，记录所述临界状态的所述载波通信信道的衰减程度，记录所述注入干扰噪声的类型和幅度，记录所述临界状态的所述载波通信信道的信号特性。

11.根据权利要求7所述的系统，所述向所述载波总线信道接入单元注入各类指定幅度的干扰噪声，包括：白噪声，单频噪声，脉冲噪声以及定制噪声。

12.根据权利要求7所述的系统，所述测量所述载波总线信道接入单元的信号特征，包括：频带宽度、功率谱密度以及时钟频率。