CN115941037A - 基于opgw数据传输的监控节点选择方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于OPGW数据传输的监控节点选择方法、装置及系统，该方法包括：向所有监控节点发送导频信号，以使若干个监控节点返回监控信道的信道参数；当接收到所有监控节点返回的所述信道参数后，根据所述信道参数，从所有监控节点中选择出第一监控节点；在计算第一监控节点的监控中断概率后，使所述第一监控节点进行OPGW数据传输监控。采用本发明实施例，通过向监控节点发送导频信号，以接收监控节点返还的信道参数，因此可通过OPGW线缆实现所需的数据传输，不需要使用外部供电远程传输线路，从而避免监控范围受限；此外，根据信道参数进行选择并计算监控节点的监控中断概率，更为准确地选择出稳定、可靠的监控节点。
Description
技术领域
本发明涉及光缆状态监控领域，尤其涉及一种基于OPGW数据传输的监控节点选择方法及装置
背景技术
光纤复合架空地线(OPGW)是一种利用输电线路构成的线，通常是由电力公司所使用，这种线同时达到接地及通讯的目的。随着技术的发展，我国OPGW光缆总里程已达8万余公里，超过一半的OPGW光缆运行年限已超过15年。同时，由于电力OPGW光缆特有的架设方式，OPGW光纤长期暴露在山林中。运行过程中将不可避免地受风沙、雨水侵蚀、雷击等外界影响，对数据传输造成不稳定，中断等影响。因此需要对OPGW数据传输安全提供必要的监控方法的同时要选出稳定可靠的监控节点。OPGW光缆接头盒是光缆分支连接处的重要保护装置，基本结构含光纤的缆芯和绞合的金属材料组成，其中光缆线路主要功能是信号传输的主要通道，金属材料则是为光纤线路提供必要的机械强度，起到有效的保护作用。随着我国光缆通信网络规模的不断扩大，OPGW光缆接头盒的使用数量越来越多，由于光缆复合架空地线兼具通信和地线两种功能，要求接头盒具有较高的稳定性，除了在设计方面需要进行严谨的分析外，还要对后期维护管理工作进行优化升级。OPGW光缆接头盒智能监测技术依托于互联网平台，对光缆复合架空地线的运行状态进行实时监控，及时发现故障隐患并采取有效的应对措施，确保电缆线路安全、平稳的运行。
目前OPGW光纤状态的监控主要人工巡线和线上装置两种，人工监测由于响应时间缓慢，时间和人力成本大；线上装置需要外部供电远程传输线路，安装和更换不变，而且监控范围有限。目前对OPGW数据传输的数据传输监控节点选择方法无法选出全面、准确、可靠的数据传输监控节点。
发明内容
本发明提供了一种基于OPGW数据传输的监控节点选择方法及装置，以解决现有技术因使用外部供电远程传输线路导致的监控范围受限以及无法全面准确地选择监控节点的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于OPGW数据传输的监控节点选择方法，包括：
向所有监控节点发送导频信号，以使若干个监控节点返回监控信道的信道参数；
当接收到所有监控节点返回的所述信道参数后，根据所述信道参数，从所有监控节点中选择出第一监控节点；
在计算第一监控节点的监控中断概率后，使所述第一监控节点进行OPGW数据传输监控。
本发明通过向监控节点发送导频信号，以接收监控节点返还的信道参数，因此可通过OPGW专用线缆实现所需的数据传输，而不需要使用外部供电远程传输线路，进而避免了监控范围受限；此外，根据信道参数从所有的监控节点中选择监控节点，并在进行监控前通过监控中断概率计算监控节点的稳定性，更为全面、准确地选择出可靠的监控节点。
进一步地，所述向所有监控节点发送导频信号，具体为：
确认所有监控节点的连接状态后，发送相应的导频信号至所有监控节点。
本发明先对监控节点的连接状态进行确认，确保导频信号发射前与各监控节点连接，再发送相应的导频信号，确保所有的监控节点都能返还信道参数，使监控节点的选择更为全面。
进一步地，所述若干个监控节点返回监控信道的信道参数，具体为：
在所述若干个监控节点接收到各自的导频信号后，根据所述导频信号，进行信道估计，获取监控信道的信道参数；其中，所述若干个监控节点为与OPGW数据传输节点保持连接的监控节点。
进一步地，所述根据所述信道参数，从所有监控节点中选择出第一监控节点，具体为：
其中，所述信道参数包括传输信道的瞬时强度；
从所有监控节点中选择出传输信道的瞬时强度最高的监控节点作为第一监控节点。
本发明通过传输信道的瞬时强度对监控节点进行选择，而瞬时强度可通过OPGW专用线缆的数据传输获得，而不需要使用外部供电远程传输线路，进而避免了监控范围受限；此外，根据瞬时强度可以准确地选择出更为稳定、可靠的监控节点。
进一步地，所述计算第一监控节点的监控中断概率，具体为：
根据OPGW数据传输的监控速率和链路速率，结合监控速率阈值，计算所述第一监控节点的监控中断概率。
本发明通过中断概率确定监控节点的稳定性，在第一监控节点进行监控前对第一监控节点的稳定性进行分析，实现对OPGW数据传输过程的稳定监控。
进一步地，所述根据OPGW数据传输的监控速率和链路速率，结合监控速率阈值，计算所述第一监控节点的监控中断概率，具体为：
根据以下公式进行监控中断概率的计算；
Pout＝Pr(Rg-Rh)＜Y；
其中，Pout为监控中断概率，Rg为OPGW数据传输的监控速率，Rh为OPGW数据传输的链路速率，Y为监控速率阈值。
进一步地，在所述向所有监控节点发送导频信号，以使若干个监控节点返回监控信道的信道参数之后，包括：
当没有接收到所有监控节点返回的所述信道参数时，重新向所有监控节点发送所述导频信号，直至接收到所有监控节点返回监控信道的所述信道参数。
本发明通过重新发送导频信号，保证接收到所有监控节点返回的信道参数，以使后续可结合信道参数，对所有监控节点进行选择，使监控节点的选择更加全面。
进一步地，所述重新向所有监控节点发送所述导频信号，具体为：
检测所有监控节点的连接状态，在与未连接的监控节点建立连接后，重新向所有监控节点发送所述导频信号。
另一方面，本发明实施例还提供了一种基于OPGW数据传输的监控节点选择装置，包括：信号发射模块、参数接收模块和计算监控模块；
其中，所述信号发射模块用于向所有监控节点发送导频信号，以使若干个监控节点返回监控信道的信道参数；
所述参数接收模块用于当接收到所有监控节点返回的所述信道参数后，根据所述信道参数，从所有监控节点中选择出第一监控节点；
所述计算监控模块用于在计算第一监控节点的监控中断概率后，使所述第一监控节点进行OPGW数据传输监控。
另一方面，本发明实施例还提供了一种基于OPGW数据传输的监控节点选择系统，包括：OPGW数据传输节点和监控节点；
其中，所述OPGW数据传输节点用于执行如本发明实施例任意一项所述的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法；
所述监控节点用于在与所述OPGW数据传输节点连接后，接收所述OPGW数据传输节点的导频信号，并返还信道参数；以及用于进行OPGW数据传输监控。
本发明通过向监控节点发送导频信号，以接收监控节点返还的信道参数，因此可通过OPGW专用线缆实现所需的数据传输，而不需要使用外部供电远程传输线路，进而避免了监控范围受限；此外，根据信道参数从所有的监控节点中选择监控节点并在进行监控前计算监控节点的稳定性，更为全面、准确地选择出可靠的监控节点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法的一种实施例的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择装置的一种实施例的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择系统的一种实施例的结构示意图；
图4为发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法在不同带宽情况下的对比图；
图5为发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法在不同监控数据大小情况下的对比图；
图6为发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法的监控中断概率对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参照图1，为本发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法的一种实施例的流程示意图，主要包括步骤101-103，具体如下：
步骤101：向所有监控节点发送导频信号，以使若干个监控节点返回监控信道的信道参数。
在本实施例中，所述向所有监控节点发送导频信号，具体为：确认所有监控节点的连接状态后，发送相应的导频信号至所有监控节点。
在本实施例中，所述确认所有监控节点的连接状态包括：对于OPGW数据传输过程中的每个传输节点，首先确认所连接的监控节点个数；判断各个监控节点是否与OPGW数据传输节点保持连接。
本发明先对监控节点的连接状态进行确认，确保导频信号发射前与各监控节点连接，再发送相应的导频信号，确保所有的监控节点都能返还信道参数，使监控节点的选择更为全面。
在本实施例中，所述若干个监控节点返回监控信道的信道参数，具体为：在所述若干个监控节点接收到各自的导频信号后，根据所述导频信号，进行信道估计，获取监控信道的信道参数；其中，所述若干个监控节点为与OPGW数据传输节点保持连接的监控节点。
在本实施例中，信道估计指根据导频信号表现出来的各种状态，对监控信道的特性进行估计，例如：当信道是线性的，那么信道估计就是对系统冲击响应进行估计。而在OFDM系统中，常使用插入导频信号的方法进行信道估计；其中，导频信号为在子载波中调制上发送端和接收端共同知道的数据，该数据用于结合导频信号算法估计当前的信道特性。
在本实施例中，在所述向所有监控节点发送导频信号，以使若干个监控节点返回监控信道的信道参数之后，包括：当没有接收到所有监控节点返回的所述信道参数时，重新向所有监控节点发送所述导频信号，直至接收到所有监控节点返回监控信道的所述信道参数。
本发明通过重新发送导频信号，保证接收到所有监控节点返回的信道参数，以使后续可结合信道参数，对所有监控节点进行选择，使监控节点的选择更加全面。
在本实施例中，所述重新向所有监控节点发送所述导频信号，具体为：检测所有监控节点的连接状态，在与未连接的监控节点建立连接后，重新向所有监控节点发送所述导频信号。
步骤102：当接收到所有监控节点返回的所述信道参数后，根据所述信道参数，从所有监控节点中选择出第一监控节点。
在本实施例中，所述根据所述信道参数，从所有监控节点中选择出第一监控节点，具体为：其中，所述信道参数包括传输信道的瞬时强度；从所有监控节点中选择出传输信道的瞬时强度最高的监控节点作为第一监控节点。
在本实施例中，可根据如下表达式选择出第一监控节点：
g＝max{g1，...，gn，...，gN}；
其中，g为传输性能最优的监控信道，gn代表数据传输节点到第n个监控节点的信道参数信息，一共有N个监控节点。确定最优的监控信道，该信道对应的监控节点为第一监控节点。
本发明通过传输信道的瞬时强度对监控节点进行选择，而瞬时强度可通过OPGW专用线缆的数据传输获得，而不需要使用外部供电远程传输线路，进而避免了监控范围受限；此外，根据瞬时强度可以准确地选择出更为稳定、可靠的监控节点。
步骤103：在计算第一监控节点的监控中断概率后，使所述第一监控节点进行OPGW数据传输监控。
在本实施例中，所述计算第一监控节点的监控中断概率，具体为：根据OPGW数据传输的监控速率和链路速率，结合监控速率阈值，计算所述第一监控节点的监控中断概率。
本发明通过中断概率确定监控节点的稳定性，监控中断概率越低，则监控节点的稳定性越高；在第一监控节点进行监控前对第一监控节点的稳定性进行分析，实现对OPGW数据传输过程的稳定监控。
在本实施例中，所述根据OPGW数据传输的监控速率和链路速率，结合监控速率阈值，计算所述第一监控节点的监控中断概率，具体为：根据以下公式进行监控中断概率的计算；
Pout＝Pr(Rg-Rh)＜Y；
其中，Pout为监控中断概率，Rg为OPGW数据传输的监控速率，Rh为OPGW数据传输的链路速率，Y为监控速率阈值。
在本实施例中，OPGW数据传输的监控速率的表达式为：
Rg＝B log(1+SNRg)；
其中，B表示监听链路通信带宽，P表示监听链路的功率，
是第一噪声方差。
在本实施例中，OPGW数据传输的链路速率的表达式为：
Rh＝Blog(1+SNRg)；
其中，
为第二噪声方差。
请参照图4，为发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法在不同带宽情况下的对比图，其中，与本实施例提供的方法对比的是随机选择方法；此外，带宽B的变化范围是4～9MHz，监控数据大小L为40Mb，监控的时延表达式为：
其中，L为监控数据大小。可知，采用本发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法在不同带宽的情况下的时延都低于随机选择方法。
请参照图5，为发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法在不同监控数据大小情况下的对比图，其中，本实施例对比了不同大小监听数据情况下基于OPGW数据传输的监控节点选择方法与随机选择法的时延，监控数据大小的变化范围是40-65Mb；可知在不同监控数据大小的情况下本实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法在不同带宽的情况下的时延都低于随机选择方法。
在本实施例中，根据所述中断概率的表达式，可进一步得到：
其中，Pout为监控中断概率，监控信道|g|2的概率密度函数为：
传输链路|h|2的概率密度函数为：
根据中断概率、监控信道的概率密度函数和传输链路的概率密度函数，监控中断概率可以进一步表示为：
其中，
请参照图6，为发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法的监控中断概率对比图，其中，与随机选择法相比，本发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法的监控中断概率低于随机选择法，并随着监控链路的信噪比的增大，两种方法的性能差距逐渐变大，本发明实施例提供的方法更为有效。
请参照图2，为本发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择装置的一种实施例的结构示意图，主要包括：信号发射模块201、参数接收模块202和计算监控模块203。
在本实施例中，信号发射模块201用于向所有监控节点发送导频信号，以使若干个监控节点返回监控信道的信道参数。
在本实施例中，基于OPGW数据传输的监控节点选择装置还包括：信号重发模块；信号重发模块用于在信号发射模块201使若干个监控节点返回监控信道的信道参数后，当没有接收到所有监控节点返回的所述信道参数时，重新向所有监控节点发送所述导频信号，直至接收到所有监控节点返回监控信道的所述信道参数。
参数接收模块202用于当接收到所有监控节点返回的所述信道参数后，根据所述信道参数，从所有监控节点中选择出第一监控节点。
在本实施例中，参数接收模块202包括节点选择单元；其中，所述信道参数包括传输信道的瞬时强度；节点选择单元用于从所有监控节点中选择出传输信道的瞬时强度最高的监控节点作为第一监控节点。
计算监控模块203用于在计算第一监控节点的监控中断概率后，使所述第一监控节点进行OPGW数据传输监控。
在本实施例中，计算监控模块203包括稳定性分析单元；稳定性分析单元用于根据OPGW数据传输的监控速率和链路速率，结合监控速率阈值，计算所述第一监控节点的监控中断概率。
请参照图3，为本发明实施例提供的基于OPGW数据传输的监控节点选择系统的一种实施例的结构示意图，主要包括：OPGW数据传输节点和监控节点。
在本实施例中，每个电力铁塔包括各自的OPGW数据传输节点。
OPGW数据传输节点用于执行如本发明实施例中任意一项所述的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法。
监控节点用于在与所述OPGW数据传输节点连接后，接收所述OPGW数据传输节点的导频信号，并返还信道参数；以及用于进行OPGW数据传输监控。
本发明通过向监控节点发送导频信号，以接收监控节点返还的信道参数，因此可通过OPGW专用线缆实现所需的数据传输，而不需要使用外部供电远程传输线路，进而避免了监控范围受限；此外，根据信道参数从所有的监控节点中选择监控节点并在进行监控前通过监控中断概率确定监控节点的稳定性，更为全面、准确地选择出可靠的监控节点。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于OPGW数据传输的监控节点选择方法，其特征在于，包括：
向所有监控节点发送导频信号，以使若干个监控节点返回监控信道的信道参数；
当接收到所有监控节点返回的所述信道参数后，根据所述信道参数，从所有监控节点中选择出第一监控节点；
在计算第一监控节点的监控中断概率后，使所述第一监控节点进行OPGW数据传输监控。
2.如权利要求1所述的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法，其特征在于，所述向所有监控节点发送导频信号，具体为：
确认所有监控节点的连接状态后，发送相应的导频信号至所有监控节点。
3.如权利要求2所述的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法，其特征在于，所述若干个监控节点返回监控信道的信道参数，具体为：
在所述若干个监控节点接收到各自的导频信号后，根据所述导频信号，进行信道估计，获取监控信道的信道参数；其中，所述若干个监控节点为与OPGW数据传输节点保持连接的监控节点。
4.如权利要求1所述的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法，其特征在于，所述根据所述信道参数，从所有监控节点中选择出第一监控节点，具体为：
其中，所述信道参数包括传输信道的瞬时强度；
从所有监控节点中选择出传输信道的瞬时强度最高的监控节点作为第一监控节点。
5.如权利要求1所述的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法，其特征在于，所述计算第一监控节点的监控中断概率，具体为：
根据OPGW数据传输的监控速率和链路速率，结合监控速率阈值，计算所述第一监控节点的监控中断概率。
6.如权利要求5所述的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法，其特征在于，所述根据OPGW数据传输的监控速率和链路速率，结合监控速率阈值，计算所述第一监控节点的监控中断概率，具体为：
根据以下公式进行监控中断概率的计算；
Pout＝Pr(Rg-Rh)<Y；
其中，Pout为监控中断概率，Rg为OPGW数据传输的监控速率，Rh为OPGW数据传输的链路速率，Y为监控速率阈值。
7.如权利要求1-6任意一项所述的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法，其特征在于，在所述向所有监控节点发送导频信号，以使若干个监控节点返回监控信道的信道参数之后，包括：
当没有接收到所有监控节点返回的所述信道参数时，重新向所有监控节点发送所述导频信号，直至接收到所有监控节点返回监控信道的所述信道参数。
8.如权利要求7所述的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法，其特征在于，所述重新向所有监控节点发送所述导频信号，具体为：
检测所有监控节点的连接状态，在与未连接的监控节点建立连接后，重新向所有监控节点发送所述导频信号。
9.一种基于OPGW数据传输的监控节点选择装置，其特征在于，包括：信号发射模块、参数接收模块和计算监控模块；
其中，所述信号发射模块用于向所有监控节点发送导频信号，以使若干个监控节点返回监控信道的信道参数；
所述参数接收模块用于当接收到所有监控节点返回的所述信道参数后，根据所述信道参数，从所有监控节点中选择出第一监控节点；
所述计算监控模块用于在计算第一监控节点的监控中断概率后，使所述第一监控节点进行OPGW数据传输监控。
10.一种基于OPGW数据传输的监控节点选择系统，其特征在于，包括：OPGW数据传输节点和监控节点；
其中，所述OPGW数据传输节点用于执行如权利要求1-8任意一项所述的基于OPGW数据传输的监控节点选择方法；
所述监控节点用于在与所述OPGW数据传输节点连接后，接收所述OPGW数据传输节点的导频信号，并返还信道参数；以及用于进行OPGW数据传输监控。
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