CN111107141A - 一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统 - Google Patents

一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统,其特征在于,包括无线通信终端、核心网、网管系统、回传网;其中该无线通信终端通过无线通道连接基站,所述基站通过有线通道连接核心网;其中业务终端连接所述无线通信终端,以经过所述基站连接核心网;其中所述无线通信终端用于进行业务数据的汇聚和上传以及控制信息的下发;其中所述核心网设有一套用于承载控制业务的核心网设备和一套用于承载采集类业务的核心网设备。

Description

一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统
技术领域
本发明实施例涉及电力通信技术领域,特别涉及一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统。
背景技术
终端接入技术可选择光纤专网、电力线载波、无线公网、无线专网等方式;其中无线专网经分析验证具有明显的优势:
一是相较光纤专网更经济,建设更便捷;无线专网单终端通信成本仅需0.3 万元,建设可充分利用变电站、供电所等自有物业,建设工期短、难度低;
二是相较无线公网具有无法比拟的安全性、可靠性和时延性能优势。无线专网独立承载电力业务,可实现业务物理隔离和可靠通信,另外,实测无线专网端到端时延最低可达24ms,优于业务需要。
三是相较于电力线载波,无线专网可应用于10kV及以下“最后一公里”区段的终端接入,作为中长距离电力终端通信的主方式。
但是现有技术中缺少能够应用于电力系统的经济、安全、可靠的无线专网系统。
发明内容
针对现有技术中缺少针对电力系统的无线专网系统的问题,本发明施例提出了一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统,能够建立适用于电力系统的无线专网系统,提高电力系统无线专网的可用性。
为了解决上述问题,本发明实施例提出了一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统,包括:无线通信终端、核心网、网管系统、回传网;其中该无线通信终端通过无线通道(空中接口)连接基站,所述基站通过有线通道连接核心网;其中业务终端连接所述无线通信终端,以经过所述基站连接核心网;其中所述无线通信终端用于进行业务数据的汇聚和上传以及控制信息的下发;
其中所述核心网设有一套用于承载控制业务的核心网设备和一套用于承载采集类业务的核心网设备,其中所述一套用于承载控制业务的核心网设备和一套用于承载采集类业务的核心网设备相互物理隔离;其中所述用于承载控制业务的核心网设备接入生产控制大区;另一套核心网用于承载采集类业务,该用于承载采集类业务的核心网接入管理信息大区;
其中,该无线通信终端包括:嵌入式模块、外置CPE、移动终端,其中所述无线通信终端连接电力业务终端设备,所述电力业务终端设备包括:集中器、负载控制终端、配电自动化终端等。
其中,该基站采用网格型网络结构部署,基站之间底层采用IP传输,在逻辑上通过X2接口互相连接;基站设备使用独立的基带板/端口、传输板/端口分别处理和传输不同业务。
其中所述核心网为采用分布式部署方式,在各地市公司部署核心网设备,各地市公司基站均接入各自核心网设备。
其中网管服务器集中部署在省公司,在地市公司分别部署网管客户端;其中该网管服务器接入到各地市的核心网设备,各地市公司部署的网管客户端连接网管服务器,其中所述网管服务器遵循国网TMS网管系统架构。
其中所述基站与核心网设备之间的传输通道及核心网与业务主站或业务网络边界设备之间的传输通道为SDH光传输网络;所述SDH光传输网络为星型结构或共享环结构,通过独立的以太网板卡/端口传输不同业务。
其中,所述核心网设备与生产控制大区之间设有正反向安全隔离装置,在管理信息大区边界部署安全接入平台设备。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:上述技术方案提出了一种基于 LTE230MHz的电力无线专网组网架构,统筹配电自动化、用电信息采集、电动汽车充电站/桩、分布式电源、精准负荷控制等多种电力业务通信需求,以满足业务在实时性、安全性、传输速率方面的要求为前提,设计电力无线专网总体架构、网元布置、安全防护方案,为电力业务海量采集信息和控制命令提供快速、可靠传输通道。
附图说明
图1为本发明实施例的网络拓扑结构的模块化示意图;
图2为本发明实施例的核心网设备的模块化示意图;
图3为本发明实施例的回传网的模块化示意图;
图4为本发明实施例的网管服务器的模块化示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例的技术方案提出了一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统,包括无线通信终端、核心网、网管系统、回传网;其中该无线通信终端通过无线通道(空中接口)连接基站,所述基站通过有线通道连接核心网;其中业务终端连接所述无线通信终端,以经过所述基站连接核心网;其中所述无线通信终端用于进行业务数据的汇聚和上传以及控制信息的下发;
其中所述核心网设有一套用于承载控制业务的核心网设备和一套用于承载采集类业务的核心网设备,其中所述一套用于承载控制业务的核心网设备和一套用于承载采集类业务的核心网设备相互物理隔离;其中所述用于承载控制业务的核心网设备接入生产控制大区;另一套核心网用于承载采集类业务,该用于承载采集类业务的核心网接入管理信息大区;
其中,该无线通信终端包括:嵌入式模块、外置CPE、移动终端,其中所述无线通信终端连接电力业务终端设备,所述电力业务终端设备包括:集中器、负载控制终端、配电自动化终端等。
其中,该基站采用网格型网络结构部署,基站之间底层采用IP传输,在逻辑上通过X2接口互相连接;基站设备使用独立的基带板/端口、传输板/端口分别处理和传输不同业务。
其中所述核心网为采用分布式部署方式,在各地市公司部署核心网设备,各地市公司基站均接入各自核心网设备。
其中网管服务器集中部署在省公司,在地市公司分别部署网管客户端;其中该网管服务器接入到各地市的核心网设备,且各地市公司部署的网管客户端连接网管服务器,其中所述网管服务器遵循国网TMS网管系统架构。
其中所述基站与核心网设备之间的传输通道及核心网与业务主站或业务网络边界设备之间的传输通道为SDH光传输网络;所述SDH光传输网络为星型结构或共享环结构,通过独立的以太网板卡/端口传输不同业务。
其中,所述核心网设备与生产控制大区之间设有正反向安全隔离装置,在管理信息大区边界部署安全接入平台设备。
所述LTE 230MHz电力无线专网组网架构包括无线通信终端、基站、核心网、网管系统、回传网等基本网元设备,以及辅助设施,是电力通信接入网的组成部分,实现控制类、采集类、移动应用类业务的共网传输。
所述LTE 230MHz电力无线专网组网架构采用安全隔离、强身份认证、国密码算法、网络访问控制、网络入侵防范、日志记录与审计、恶意代码防范等安全防护措施保证网络安全。
所述LTE 230MHz电力无线专网通过基站增强、射频拉远、室内分布、终端延伸措施深化网络覆盖。
所述核心网设备采用分布式部署方式,负责终端鉴权认证、数据加密、IP 地址管理、移动性管理等,通过SDH传输网与业务主站通信。根据通信功能又可划分为移动管理实体(MME)、服务网关(S-GW)、分组数据网网关(P- GW)、归属签约服务器(HSS)等多个设备。在建设电力无线专网时,通常将上述几个设备合设为一个物理实体。
所述基站设备采用网格型网络结构,负责无线通信信道资源分配,控制无线通信终端与基站间空中接口数据传输以及与核心网间数据传输。基站分为分布式和一体式两种。
所述网管系统遵守现有TMS部署架构,用于对无线网络的配置管理、性能管理、故障管理、软件管理等,并配置与TMS系统的接口服务器。
所述通信终端与电力业务终端相连接,配合基站系统传输电力终端的上下行数据。通信模块的物理和协议规范需符合国网规约。
所述回传网分为无线回传通道以及业务回传通道,无线回传通道是指基站至无线核心网的传输通道,业务回传通道是指无线核心网至业务主站或业务网络边界设备之间的传输通道。
所述辅助设施包括机房、杆塔、设备电源、防雷接地等设备。
如图1、图2、图3所示的,本发明实施例的一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统包括两套核心网,其中一套核心网用于承载控制业务,该用于承载控制业务的核心网接入生产控制大区,生产控制大区包括精准控制主站、配电自动化主站等生产控制设备;另一套核心网用于承载采集类业务,该用于承载采集类业务的核心网接入管理信息大区,管理信息大区包括用采主站、移动主站、电动汽车主站等设备。
如图3所示的,两套核心网实现生产控制大区与管理信息大区这两大区之间的物理隔离。其中每一套核心网都包括互为冗余的两台核心网设备进行信息处理;其中所述两套核心网都部署在各地市公司,各地市公司基站均接入其所属地市的核心网,网络管理在各地市公司完成,网管系统可通过北向接口接入 TMS系统。
如图1、图2和图3所示的,无线基站通过所在变电站内现有的SDH光传输网设备FE口上联至核心层支环SDH设备的GE口,再经网络设备接入到核心网;在核心层支环组成两个共享环网分别承载生产控制大区业务和信息管理大区业务。在一个实施例中,该网络设备可以包括:接入交换机、汇聚交换机、核心交换机。在无线基站各配置2台站点交换机,在市公司配置2台核心交换机和2台汇聚交换机,其中汇聚交换机用以汇聚各基站上传的业务并传送至核心交换机。在市公司配置核心交换机用以连接核心网设备。对省公司集中部署前置采集的业务,在省公司配置PE路由器,通过传输专线连接市中心的核心网设备,实现业务数据回传以及与业务主站对接;其他业务均在地市公司就地接入业务主站,通过信息内网与省公司业务主站连接。
如图4所示的,本发明实施例的网络管理系统设计支持分级管理方案;其中网管服务器部署在省电力公司,以实现全省无线专网的统一管理;网管客户端部署在地市公司,用于对本地的业务承载管理及无线专网的日常运维操作。其中网管系统可单独部署无线网管系统也可以接入TMS通信管理系统。
进一步的,在数据通信承载网与生产控制大区之间设有正反向隔离装置,以实现安全隔离;业务终端启用基于硬件安全模块的身份认证,在核心网处配置及管理通信终端侧自身IP地址与自身MAC地址入网绑定功能,通信终端与基站及核心网间开启接入层与非接入层双向鉴权功能;采用ZUC密码算法,实现通信终端与基站间的鉴权、数据传输完整性及保密性;承载网与管理信息大区边界配置硬件防火墙和安全接入平台设备,实现网络访问控制;在硬件防火墙与安全接入平台间旁路配置入侵检测系统IDS,或在硬件防火墙与安全接入平台间串行配置入侵防御系统设备IPS,以防范网络入侵。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统,其特征在于,包括无线通信终端、核心网、网管系统、回传网;其中该无线通信终端通过无线通道连接基站,所述基站通过有线通道连接核心网;其中业务终端连接所述无线通信终端,以经过所述基站连接核心网;其中所述无线通信终端用于进行业务数据的汇聚和上传以及控制信息的下发;
其中所述核心网设有一套用于承载控制业务的核心网设备和一套用于承载采集类业务的核心网设备,其中所述一套用于承载控制业务的核心网设备和一套用于承载采集类业务的核心网设备相互物理隔离;其中所述用于承载控制业务的核心网设备接入生产控制大区;另一套核心网用于承载采集类业务,该用于承载采集类业务的核心网接入管理信息大区。
2.根据权利要求1所述的一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统,其特征在于,该无线通信终端包括:嵌入式模块、外置CPE移动终端,其中所述无线通信终端连接电力业务终端设备,所述电力业务终端设备包括:集中器、负载控制终端、配电自动化终端。
3.根据权利要求1所述的一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统,其特征在于,该基站采用网格型网络结构部署,基站之间底层采用IP传输,在逻辑上通过X2接口互相连接;基站设备使用独立的基带板/端口、传输板/端口分别处理和传输不同业务。
4.根据权利要求1所述的一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统,其特征在于,其中所述核心网为采用分布式部署方式,在各地市公司部署核心网设备,各地市公司基站均接入各自核心网设备。
5.根据权利要求1所述的一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统,其特征在于,其中网管服务器集中部署在省公司,且在地市公司分别部署网管客户端;其中该网管服务器接入到各地市的核心网设备,且各地市公司部署的网管客户端连接网管服务器,其中所述网管服务器遵循国网TMS网管系统架构。
6.根据权利要求1所述的一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统,其特征在于,其中所述基站与核心网设备之间的传输通道及核心网与业务主站或业务网络边界设备之间的传输通道为SDH光传输网络,采用星型结构或共享环结构组网,通过独立的以太网板卡/端口传输不同业务。
7.根据权利要求1所述的一种基于LTE 230MHz的电力无线专网系统,其特征在于,其中,所述核心网设备与生产控制大区之间设有正反向安全隔离装置,在管理信息大区边界部署安全接入平台设备。
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