CN107682885A - 一种lte230微基站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力系统通信技术领域，尤其涉及一种LTE230原基站瘫痪时使用的微基站。技术方案是一种LTE230微基站，包括空中悬停单元、基站处理功能单元、无线资源管理功能单元、定位授时单元和电源单元，其特征在于：所述的基站处理功能单元、无线资源管理功能单元、定位授时单元和电源单元机械固定在空中悬停单元上，所述的基站处理功能单元包含天线，所述天线位于空中悬停单元的正下方，与电力业务终端通过空中接口连接，同时与无线公网通过空中接口连接。本发明的有益效果是：基于230MHz频段TD‑LTE无线网络设计了一种用于电力LTE230网络的热气球微基站，解决了在基站瘫痪时迅速恢复电力LTE230网络通信服务的问题。

Description

一种LTE230微基站
技术领域
本发明涉及电力系统通信技术领域，尤其涉及一种LTE230原基站瘫痪时使用的LTE230微基站。
背景技术
智能电网是当今世界电力控制系统的发展方向与趋势，在配用电无线通信方面，我国主要采用公网通信，存在组网能力弱、实时性差、数据的安全性较差等缺点，随着建设智能电网时代的到来，建设电力无线专网符合电力系统的发展方向。无线通信技术中，我国拥有TD-LTE技术体系的知识产权，电力LTE230网络可以满足电力系统当前及未来一定时期的业务发展需求，未来还可以向5G演进，极具发展潜力。在发生地震、火灾、台风等不可控灾难时，电力LTE230网络基站面临瘫痪的威胁，一旦瘫痪将导致电力系统中配电自动化业务瘫痪，电网的生产控制大区将会面临威胁，如何在电力LTE230网络基站瘫痪时恢复通信服务成为亟待解决的问题。
中国专利公告号CN 105083520 A，公开日2015年11月25日，公开了一种适用于利用热气球将移动基站带入平流层恢复通讯, 当地震发生后，灾区通讯服务必然会中断，而救灾刻不容缓，通讯的中断不利于抗震救灾。于是有必要发明一种短时间内恢复该地区内通讯服务的技术。考虑制作大型热气球将移动基站带至平流层（平流层天气稳定，覆盖范围广，不受天气影响），而移动基站发射信号需要电能，于是在热气球表面覆盖太阳能发电材料。地震一发生，就释放热气球，恢复通讯服务，救援部门可以通过此向灾区民众发送自救方法等信息。本发明大型热气球制造技术、移动基站、平流层太阳能发电技术等，在地震灾害发生后迅速恢复灾区通讯服务，组织救灾，挽救人民生命。但是，利用热气球将移动基站带入平流层恢复通信操作起来困难，而且该基站不能兼容电力系统LTE230网络，本发明基于230MHz频段TD-LTE无线网络设计了一种用于电力LTE230网络的热气球LTE230微基站，解决了在LTE230基站瘫痪时迅速恢复电力LTE230网络通信服务的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何在电力LTE230网络基站瘫痪时恢复通信服务。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：一种LTE230微基站，包括空中悬停单元、基站处理功能单元、无线资源管理功能单元、定位授时单元和电源单元，其特征在于：所述的基站处理功能单元、无线资源管理功能单元、定位授时单元和电源单元机械固定在空中悬停单元上，所述的基站处理功能单元包含天线，所述天线位于空中悬停单元的正下方，与电力业务终端通过空中接口Uu连接，同时与无线公网通过空中接口Uu连接。空中悬停单元可以是热气球或无人机以及其他可行的设备，也包括有固定装置固定在控制悬挂停留的设备，对此，本发明中不做任何限制。
作为优选，所述的一种LTE230微基站，其特征在于，LTE230微基站的工作流程包括以下步骤：S1：LTE230基站瘫痪时空中悬停单元升空，基站处理功能单元、无线资源管理功能单元、定位授时单元和电源单元处于工作状态，所述天线与无线公网的空中接口Uu处于连通状态，所述天线与电力业务终端的空中接口Uu处于连通状态；S2：所述天线覆盖内电力业务终端采集的数据按照电力业务终端、LTE230网络微基站、无线公网、电力分组核心网和主站服务器的顺序传送，所述主站服务器用来存储、运算数据、控制空中悬停单元和发送电力业务终端控制指令，电力业务终端与LTE230网络微基站通过230MHz无线电波连接，LTE230网络微基站与无线公网通过无线公网所用频率无线连接，无线公网与电力分组核心网通过光纤网连接，电力分组核心网与主站服务器通过光纤连接；
S3：电力业务终端控制指令按照主站服务器、电力分组核心网、无线公网、LTE230网络微基站、电力业务终端的顺序传送。
作为优选，所述的一种LTE230微基站，其特征在于，所述的无线资源管理功能单元，管理电力业务终端和无线公网接入LTE230微基站，接入的数据只有符合电力网络数据密钥才能接入，LTE230微基站与其他基站之间执行基于IP地址与内容的过滤。
作为优选，所述的一种LTE230微基站，其特征在于，所述的电力业务终端包括配电自动化终端、Ⅰ型集中器终端、Ⅱ型集中器终端、负荷控制终端、配变监测终端、故障指示器终端、应急语音通信终端、应急视频通信终端、汽车充电桩终端和路灯控制终端，负责电力系统业务和社会责任业务，与LTE230微基站通过空中接口Uu连接。
作为优选，所述的一种LTE230微基站，其特征在于，所述的定位授时单元为GPS或者北斗定位系统，显示空中悬停单元的经纬度和高度参数。
作为优选，所述的一种LTE230微基站，其特征在于，所述的天线还用于接收干扰信号，向主站服务器发送采集到的干扰信号频率和强度信息。
作为优选，所述的一种LTE230微基站，其特征在于，所述的配电自动化终端还安装有安全芯片，用与LTE230微基站之间的双向认证和数据加密，通过空中接口Uu接入LTE230微基站。
作为优选，所述的一种LTE230微基站，其特征在于，所述的电源单元包括柴油发电机、太阳能电池板和风力发电机，所述柴油发电机为主要电源，太阳能电池板和风力发电机为辅助电源。
本发明的实质性效果是：本发明基于230MHz频段TD-LTE无线网络设计了一种用于电力LTE230网络的热气球LTE230微基站，解决了在LTE230基站瘫痪时迅速恢复电力LTE230网络通信服务的问题。
附图说明
图1是本发明一种LTE230微基站的数据传输框图。
图中：1、电力业务终端，2、LTE230微基站，3、无线公网，4、电力分组核心网，5、主站服务器。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
实施例：
一种LTE230微基站2，包括空中悬停单元、基站处理功能单元、无线资源管理功能单元、定位授时单元和电源单元，其特征在于：所述的基站处理功能单元、无线资源管理功能单元、定位授时单元和电源单元机械固定在空中悬停单元上，所述的基站处理功能单元包含天线，所述天线位于空中悬停单元的正下方，与电力业务终端1通过空中接口Uu连接，同时与无线公网3通过空中接口Uu连接。使用热气球搭载LTE230微基站2，使得LTE230微基站2远离地面，覆盖范围大大增加，不受地面的地震、火灾影响，同时使得无线信号免于地面高层建筑的遮挡。在发生地震、火灾、台风等不可控灾难时，电力LTE230网络基站面临瘫痪的威胁，电力LTE230网络基站无法接入电力分组核心网4，此时利用无线公网3的中继接入电力分组核心网4，大大提高了电力LTE230网络的面对极端情况的生存能力。空中悬停单元可以是热气球或无人机以及其他可行的设备，也包括有固定装置固定在控制悬挂停留的设备，对此，本发明中不做任何限制。
图1为LTE230微基站2的数据传输框图，数据在五层结构中传输，分别为电力业务终端1、LTE230网络微基站、无线公网3、电力分组核心网4和主站服务器5。LTE230微基站2的工作流程包括以下步骤：S1：LTE230基站瘫痪时空中悬停单元在主站服务器5的控制下升空，基站处理功能单元、无线资源管理功能单元、定位授时单元和电源单元处于工作状态，所述天线与无线公网3的空中接口Uu处于连通状态，所述天线与电力业务终端1的空中接口Uu处于连通状态；S2：所述天线覆盖内电力业务终端1采集的数据按照电力业务终端1、LTE230网络微基站、无线公网3、电力分组核心网4和主站服务器5的顺序传送，所述主站服务器5用来存储、运算数据、控制空中悬停单元和发送电力业务终端1控制指令，电力业务终端1与LTE230网络微基站通过230MHz无线电波连接，LTE230网络微基站与无线公网3通过无线公网3所用频率无线连接，无线公网3与电力分组核心网4通过光纤网连接，电力分组核心网4与主站服务器5通过光纤连接；S3：电力业务终端1控制指令按照主站服务器5、电力分组核心网4、无线公网3、LTE230网络微基站、电力业务终端1的顺序传送。
无线资源管理功能单元用来管理电力业务终端1和无线公网3接入LTE230微基站2，接入的数据只有符合电力网络数据密钥才能接入，LTE230微基站2与其他基站之间执行基于IP地址与内容的过滤。配电自动化终端还安装有安全芯片，用与LTE230微基站2之间的双向认证和数据加密，通过空中接口Uu接入LTE230微基站2。这种安全芯片是一种有安全改造需求的存量终端配置外置式安全模块，实现配电自动化终端与LTE230微基站2之间的双向认证和数据加密，同时增加VPN通道隔离、终端边界接入等安全防护措施。数据加密方法还可以使用祖冲之（ZUC）加密方式，网元之间执行基于IP地址与内容的过滤，将非接入层信息传输至核心网单元。这样可以规避非授权网元攻击的可能性，通过构建完全私有的通信协议，基于公网协议的攻击手段会完全失效。
电力业务终端1包括配电自动化终端、Ⅰ型集中器终端、Ⅱ型集中器终端、负荷控制终端、配变监测终端、故障指示器终端、应急语音通信终端、应急视频通信终端、汽车充电桩终端和路灯控制终端，负责电力系统业务和社会责任业务，与LTE230微基站2通过空中接口Uu连接。应急语音通信终端、应急视频通信终端在电力维修时会提供实时的语音、视频，方便检修电力系统，汽车充电桩终端会为将来的新能源电力汽车提供实时服务，而路灯控制终端会为市政控制路灯提供便捷的方法，这些终端资源在应急时都可以服务于社会。
定位授时单元为GPS或者北斗定位系统，显示空中悬停单元的经纬度和高度参数。天线还用于接收干扰信号，向主站服务器5发送采集到的干扰信号频率和强度信息。电源单元包括柴油发电机、太阳能电池板和风力发电机，所述柴油发电机为主要电源，太阳能电池板和风力发电机为辅助电源。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种LTE230微基站，包括空中悬停单元、基站处理功能单元、无线资源管理功能单元、定位授时单元和电源单元，其特征在于：所述的基站处理功能单元、无线资源管理功能单元、定位授时单元和电源单元机械固定在空中悬停单元上，
所述的基站处理功能单元包含天线，所述天线位于空中悬停单元的正下方，与电力业务终端通过空中接口Uu连接，同时与无线公网通过空中接口Uu连接。
2.根据权利要求1所述的一种LTE230微基站，其特征在于，LTE230微基站的工作流程包括以下步骤：
S1：LTE230基站瘫痪时空中悬停单元升空，基站处理功能单元、无线资源管理功能单元、定位授时单元和电源单元处于工作状态，所述天线与无线公网的空中接口Uu处于连通状态，所述天线与电力业务终端的空中接口Uu处于连通状态；
S2：所述天线覆盖内电力业务终端采集的数据按照电力业务终端、LTE230网络微基站、无线公网、电力分组核心网和主站服务器的顺序传送，所述主站服务器用来存储、运算数据、控制空中悬停单元和发送电力业务终端控制指令，电力业务终端与LTE230网络微基站通过230MHz无线电波连接，LTE230网络微基站与无线公网通过无线公网所用频率无线连接，无线公网与电力分组核心网通过光纤网连接，电力分组核心网与主站服务器通过光纤连接；
S3：电力业务终端控制指令按照主站服务器、电力分组核心网、无线公网、LTE230网络微基站、电力业务终端的顺序传送。
3.根据权利要求1或2所述的一种LTE230微基站，其特征在于，所述的无线资源管理功能单元，管理电力业务终端和无线公网接入LTE230微基站，接入的数据只有符合电力网络数据密钥才能接入，LTE230微基站与其他基站之间执行基于IP地址与内容的过滤。
4.根据权利要求1所述的一种LTE230微基站，其特征在于，所述的电力业务终端包括配电自动化终端、Ⅰ型集中器终端、Ⅱ型集中器终端、负荷控制终端、配变监测终端、故障指示器终端、应急语音通信终端、应急视频通信终端、汽车充电桩终端和路灯控制终端，负责电力系统业务和社会责任业务，与LTE230微基站通过空中接口Uu连接。
5.根据权利要求1所述的一种LTE230微基站，其特征在于，所述的定位授时单元为GPS或者北斗定位系统，显示空中悬停单元的经纬度和高度参数。
6.根据权利要求1所述的一种LTE230微基站，其特征在于，所述的天线还用于接收干扰信号，向主站服务器发送采集到的干扰信号频率和强度信息。
7.根据权利要求1或4所述的一种LTE230微基站，其特征在于，所述的配电自动化终端还安装有安全芯片，用与LTE230微基站之间的双向认证和数据加密，通过空中接口Uu接入LTE230微基站。
8.根据权利要求1所述的一种LTE230微基站，其特征在于，所述的电源单元包括柴油发电机、太阳能电池板和风力发电机，所述柴油发电机为主要电源，太阳能电池板和风力发电机为辅助电源。
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