CN115086108A - 一种载波通信网关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种载波通信网关，包括：载波通信模块、通信制式切换模块、多制式通信模块和中央处理模块；载波通信模块，用于接收终端设备传输的业务数据；通信制式切换模块，用于根据业务数据的数据特征，基于德尔菲迭代法将传输业务数据的本地通信方式切换至上行通信制式；多制式通信模块，用于通过多制式融合的通信方式实现载波通信网关和数据中心之间的互联互通；中央处理模块，用于进行载波通信模块、通信制式切换模块和多制式通信模块之间的信息传递。本发明实施例通过通信制式切换模块根据业务数据的数据特征进行上行通信制式的切换，在数据传输至网关后，能够自适应通信制式进行切换，从而能够有效提高上行数据的传输效率。

Description

一种载波通信网关
技术领域
本发明涉及电力通信技术领域，尤其是涉及一种载波通信网关。
背景技术
目前，已有包括4G/5G、电力无线专网通信、光纤和电力线载波通信等在内的多种通信技术被证明适用于电网通信系统，且这些通信技术在时延、能耗、可靠性和带宽等多种性能指标之间各有优劣，分别支撑着电网中对性能指标有不同需求的各种业务，从而使得电网中形成了一种多制式融合通信体系。由于通信协议、信道帧等存在差异性，不同通信体制之间很难建立统一有效的通信链路，不方便进行统一管理以及资源调度。
载波通信网关广泛应用于配电网中，但是现有的载波通信网关无法进行上下行通信方式的转换，导致数据传输的效率较低。
发明内容
本发明提供了一种载波通信网关，以解决现有的载波通信网关无法进行上下行通信方式的转换，导致数据传输的效率较低的技术问题。
本发明的一个实施例提供了一种载波通信网关，包括：
载波通信模块、通信制式切换模块、多制式通信模块和中央处理模块；
所述载波通信模块、所述通信制式切换模块和所述多制式通信模块分别与所述中央处理模块连接；
所述载波通信模块，用于在与终端设备进行通信时进行数据调制、数据解调和数据传输处理，接收终端设备传输的业务数据；
所述通信制式切换模块，用于根据所述载波通信模块接收到业务数据的数据特征，基于德尔菲迭代法将传输所述业务数据的本地通信方式切换至上行通信制式；
所述多制式通信模块，用于通过多制式融合的通信方式实现所述载波通信网关和数据中心之间的互联互通；所述多制式融合的通信方式包括：电力无线专网通信方式、4G/5G通信方式和光纤通信方式；
所述中央处理模块，用于进行所述载波通信模块、所述通信制式切换模块和所述多制式通信模块之间的信息传递，并下达相应的命令指示。
进一步的，所述根据所述载波通信模块接收到业务数据的数据特征，基于德尔菲迭代法将传输所述业务数据的本地通信方式切换至上行通信制式，具体为：
根据所述业务数据的数据特征周期性获取信道指标，并通过德尔菲迭代法对所述信道指标进行信道评估，得到信道评估结果；
将所述业务数据的本地通信方式切换至所述信道评估结果对应的上行通信制式。
进一步的，所述根据所述业务数据的数据特征周期性获取信道指标，并通过德尔菲迭代法对所述信道指标进行信道评估，得到信道评估结果，包括：
构建级联的三级指标体系，所述三级指标体系包括第一级指标、第二级指标和第三级指标，所述第一级指标包括信道评估结果，所述第二级指标包括技术类指标和经济类指标，所述第三级指标包括信号变化强度、丢包率、网络传输时延、信道运维成本、能耗和电费；
采用德尔菲迭代法计算所述第三级指标的权重，并对所述第三级指标进行加权求和，得到所述第二级指标的适配结果；
采用德尔菲迭代法计算所述第二级指标的权重，根据所述第二级指标的权重对所述第二级指标的适配结果进行加权求和，得到所述第一级指标的适配结果；
采用德尔菲迭代法计算所述第一级指标的权重，根据所述第一级指标的权重对所述第一级指标的适配结果进行加权求和，得到信道评估结果。
进一步的，所述数据特征包括信号变化强度、丢包率和网络传输时延。
进一步的，所述载波通信网关还包括供电模块，所述供电模块用于为所述中央处理模块、所述载波通信模块、所述通信制式切换模块和所述多制式通信模块供电。
进一步的，所述供电模块还用于对所述中央处理模块进行短路保护、电压变换和噪声隔离处理。
进一步的，所述载波通信网关还包括数据存储模块，所述数据存储模块包括闪存芯片和内存芯片。
本发明实施例通过通信制式切换模块根据业务数据的数据特征进行上行通信制式的切换，在数据传输至网关后，能够自适应通信制式进行切换，从而能够有效提高上行数据的传输效率，进而能够提高通信方案的兼容性和可拓展性。
进一步的，本发明实施例在进行不同通信制式的选择时，基于周期性德尔菲迭代法构建三级指标体系，并根据三级指标体系周期性进行信道评估，得到最终的信道评估结果，从而切换至信道评估结果对应的上行通信制式，不仅能够有效降低计算复杂度和计算时长，还能够有效提高信道评估以及通信制式切换的准确性，从而能够进一步提高数据传输的效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的载波通信网关的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的载波通信网关数据传输场景示意图；
图3是本发明实施例提供的载波通信网关的另一结构示意图；
图4是本发明实施例提供的三级指标评价体系示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参阅图1，本发明的一个实施例提供了一种载波通信网关，包括：
载波通信模块20、通信制式切换模块30、多制式通信模块40和中央处理模块10；
请参阅图2，本发明实施例的载波通信网关接收由终端设备发送的业务数据，业务数据由终端设备采集，终端设备在用电环境采集用电设备的业务数据，其中，用电环境主要为配电网中低压侧台区，用电设备主要包括智能电表、摄像头等。终端设备通过电力载波将采集的数据传输至载波通信网关，再由载波通信网关进行数据处理。
载波通信模块20、通信制式切换模块30和多制式通信模块40分别与中央处理模块10连接；
载波通信模块20，用于在与终端设备进行通信时进行数据调制、数据解调和数据传输处理，接收终端设备传输的业务数据；
在本发明实施例中，载波通信模块20包括电力载波信道、调制与解调接口和通信接口，终端设备通过电力载波信道将业务数据传输至载波通信模块20，载波通信模块20根据调制与解调接口，和通信接口在于终端设备进行通信时进行数据调制、数据解调和数据传输处理，以接收终端设备传输的业务数据。
通信制式切换模块30，用于根据载波通信模块20接收到业务数据的数据特征，基于德尔菲迭代法将传输业务数据的本地通信方式切换至上行通信制式；
在本发明实施例中，中央处理单元对业务数据构成的多源异构数据进行解析，并结合数据帧类型进行信道接入，通过通信制式切换模块30选择合适的上行通信制式进行数据上传。
多制式通信模块40，用于通过多制式融合的通信方式实现载波通信网关和数据中心之间的互联互通；多制式融合的通信方式包括：电力无线专网通信方式、4G/5G通信方式和光纤通信方式；
在本发明实施例中，多制式通信模块40包括电力无线专网通信模块、4G/5G通信模块和光纤通信模块在内的多种通信模块，通过多制式通信模块40能够实现载波通信网关与数据中心的互通互联，处理后的数据上传至数据中心。
中央处理模块10，用于进行载波通信模块20、通信制式切换模块30和多制式通信模块40之间的信息传递，并下达相应的命令指示。
请参阅图3，为本发明实施例提供的一种载波通信网关的另一结构示意图。
在一个实施例中，根据载波通信模块20接收到业务数据的数据特征，基于德尔菲迭代法将传输业务数据的本地通信方式切换至上行通信制式，具体为：
根据业务数据的数据特征周期性获取信道指标，并通过德尔菲迭代法对信道指标进行信道评估，得到信道评估结果；
将业务数据的本地通信方式切换至信道评估结果对应的上行通信制式。
在本发明实施例中，在节点转发信道关联帧时，直接选择关联信道；在节点转发信道非关联帧时，节点查询信道评估结果并结合路由寻址结果进行信道接入控制。
在一个实施例中，根据业务数据的数据特征周期性获取信道指标，并通过德尔菲迭代法对信道指标进行信道评估，得到信道评估结果，包括：
构建级联的三级指标体系，三级指标体系包括第一级指标、第二级指标和第三级指标，第一级指标包括信道评估结果，第二级指标包括技术类指标和经济类指标，第三级指标包括信号变化强度、丢包率、网络传输时延、信道运维成本、能耗和电费；
请参阅图4，为本发明实施例构建的三级指标体系示意图。
采用德尔菲迭代法计算第三级指标的权重，并对第三级指标进行加权求和，得到第二级指标的适配结果；
在本发明实施例中，求解第二级指标的适配结果的表达式为：
Figure BDA0003677111690000051
其中，i代表第一级指标，j代表第二级指标，h代表第三级指标。qij表示每个第二级指标的适配结果，eijh表示每个第三级指标的适配结果，λijh表示每个第三级子指标的权重，nh表示每个第二级指标的第三级指标个数。
采用德尔菲迭代法计算第二级指标的权重，根据第二级指标的权重对第二级指标的适配结果进行加权求和，得到第一级指标的适配结果；
在本发明实施例中，求解第一级指标的适配结果的表达式为：
Figure BDA0003677111690000061
其中，Qi表示每个第一级指标的适配结果，λij表示每个第二级指标的权重，nj表示每个第一级指标适配的第二级指标个数。
采用德尔菲迭代法计算第一级指标的权重，根据第一级指标的权重对第一级指标的适配结果进行加权求和，得到信道评估结果。
在本发明实施例中，求解信道评估结果的表达式为：
Figure BDA0003677111690000062
其中，R表示信道评估结果，λi表示每个第二级指标的权重。
在一个实施例中，数据特征包括信号变化强度、丢包率和网络传输时延。
在一个实施例中，载波通信网关还包括供电模块，供电模块用于为中央处理模块10、载波通信模块20、通信制式切换模块30和多制式通信模块40供电。
在一个实施例中，供电模块还用于对中央处理模块10进行短路保护、电压变换和噪声隔离处理。
在本发明实施例中，通过供电模块对对中央处理模块10进行短路保护、电压变换和噪声隔离处理，能够为载波通信网关提供稳定的电压水平，从而能够保障系统电路的正常工作。
在一个实施例中，载波通信网关还包括数据存储模块，数据存储模块包括闪存芯片和内存芯片。
在本发明实施例中，采用闪存芯片能够有效提高载波通信网关的存储空间，采用内存芯片能够为程序的高速运行提供可靠的基础。
实施本发明实施，具有以下有益效果：
本发明实施例通过通信制式切换模块30根据业务数据的数据特征进行上行通信制式的切换，在数据传输至网关后，能够自适应通信制式进行切换，从而能够有效提高上行数据的传输效率，进而能够提高通信方案的兼容性和可拓展性。
进一步的，本发明实施例在进行不同通信制式的选择时，基于周期性德尔菲迭代法构建三级指标体系，并根据三级指标体系周期性进行信道评估，得到最终的信道评估结果，从而切换至信道评估结果对应的上行通信制式，不仅能够有效降低计算复杂度和计算时长，还能够有效提高信道评估以及通信制式切换的准确性，从而能够进一步提高数据传输的效率。
以上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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种载波通信网关，其特征在于，包括：
载波通信模块、通信制式切换模块、多制式通信模块和中央处理模块；
所述载波通信模块、所述通信制式切换模块和所述多制式通信模块分别与所述中央处理模块连接；
所述载波通信模块，用于在与终端设备进行通信时进行数据调制、数据解调和数据传输处理，接收终端设备传输的业务数据；
所述通信制式切换模块，用于根据所述载波通信模块接收到业务数据的数据特征，基于德尔菲迭代法将传输所述业务数据的本地通信方式切换至上行通信制式；
所述多制式通信模块，用于通过多制式融合的通信方式实现所述载波通信网关和数据中心之间的互联互通；所述多制式融合的通信方式包括：电力无线专网通信方式、4G/5G通信方式和光纤通信方式；
所述中央处理模块，用于进行所述载波通信模块、所述通信制式切换模块和所述多制式通信模块之间的信息传递，并下达相应的命令指示。
2.如权利要求1所述的载波通信网关，其特征在于，所述根据所述载波通信模块接收到业务数据的数据特征，基于德尔菲迭代法将传输所述业务数据的本地通信方式切换至上行通信制式，具体为：
根据所述业务数据的数据特征周期性获取信道指标，并通过德尔菲迭代法对所述信道指标进行信道评估，得到信道评估结果；
将所述业务数据的本地通信方式切换至所述信道评估结果对应的上行通信制式。
3.如权利要求2所述的载波通信网关，其特征在于，所述根据所述业务数据的数据特征周期性获取信道指标，并通过德尔菲迭代法对所述信道指标进行信道评估，得到信道评估结果，包括：
构建级联的三级指标体系，所述三级指标体系包括第一级指标、第二级指标和第三级指标，所述第一级指标包括信道评估结果，所述第二级指标包括技术类指标和经济类指标，所述第三级指标包括信号变化强度、丢包率、网络传输时延、信道运维成本、能耗和电费；
采用德尔菲迭代法计算所述第三级指标的权重，并对所述第三级指标进行加权求和，得到所述第二级指标的适配结果；
采用德尔菲迭代法计算所述第二级指标的权重，根据所述第二级指标的权重对所述第二级指标的适配结果进行加权求和，得到所述第一级指标的适配结果；
采用德尔菲迭代法计算所述第一级指标的权重，根据所述第一级指标的权重对所述第一级指标的适配结果进行加权求和，得到信道评估结果。
4.如权利要求1-3任意一项所述的载波通信网关，其特征在于，所述数据特征包括信号变化强度、丢包率和网络传输时延。
5.如权利要求1所述的载波通信网关，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块用于为所述中央处理模块、所述载波通信模块、所述通信制式切换模块和所述多制式通信模块供电。
6.如权利要求1所述的载波通信网关，其特征在于，所述供电模块还用于对所述中央处理模块进行短路保护、电压变换和噪声隔离处理。
7.如权利要求1所述的载波通信网关，其特征在于，还包括数据存储模块，所述数据存储模块包括闪存芯片和内存芯片。
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