CN116566479A - 一种配电线路的数据传输系统、方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种配电线路的数据传输系统、方法、设备及介质，其中系统包括：网关、设置于各配电房的CPE终端和无线基站；其中，CPE终端通过网口与配电房中的二层交换机连接；二层交换机，用于截获有线口帧，将有线口帧封装为GRE数据包并进行缓存；网关，用于当任意两个配电房之间的有线网络断开时判定为待补环二层网络，并接入待补环二层网络接入，从而与网关形成绑定关系，将多个需要相互补环转发的IP地址加入无线基站的转发组；CPE终端，用于将GRE数据包发送至无线基站，从而采用群发模式发送至网关，使得网关基于第一路由表将GRE数据包发送至对应的配电房的网络设备，从而提高配电线路数据传输的可靠性。

Description

一种配电线路的数据传输系统、方法、设备及介质

技术领域

本申请涉及电力数据传输技术领域，尤其涉及一种配电线路的数据传输系统、方法、设备及介质。

背景技术

随着配网自动化的发展，配网要求随配电线路需要规划光缆线路，然而，由于配网线路拓扑是放射的星形结构，使得配网光缆拓扑也是放射的星形结构。配网光缆拓扑的每条链路都由配电房像串珍珠一样串起来，这种网络拓扑导致了一旦其中一个交换机离线，后面一连串的交换机离线，导致大量的配网自动化终端离线，影响恶劣。虽然建设光缆可以成环，但由于至少有部分光缆是独立路由，而这部分独立路由有相当大的外部破坏的风险，对于配网来说独立光缆因缺少保护被破坏几乎成为必然事件。因此，亟需设计一种可靠性高的配电线路的数据传输系统。

发明内容

本申请提供了一种配电线路的数据传输系统、方法、设备及介质，用于提高配电线路数据传输的可靠性。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种配电线路的数据传输系统，所述系统包括：网关、设置于各配电房的CPE终端和无线基站；其中，所述无线基站的信号覆盖配网自动化主站和对应的各配电房，所述CPE终端通过网口与配电房中的二层交换机连接；

所述二层交换机，用于连接配电线路中各个传输线路，使配电线路的传输线路成为一个可自路由的二层数据网；

所述网关，用于当任意两个配电房之间的有线网络断开时，判定为待补环二层网络，并接入所述待补环二层网络接入，从而与所述网关形成绑定关系，并将多个需要相互补环转发的IP地址加入所述无线基站的转发组，其中，所述转发组含有第一路由表；

所述CPE终端，用于截获有线口帧后将所述有线口帧封装为GRE数据包并进行缓存，并将所述GRE数据包发送至所述无线基站，从而采用群发模式发送至所述网关，使得所述网关基于所述第一路由表将所述GRE数据包发送至对应的配电房的网络设备。

可选地，当所述无线基站预设有二层网络地址目的地址-三层网络目的地址的第二路由表时，且所述GRE数据包为三层数据包；

所述CPE终端，用于将所述三层数据包发送至所述无线基站并解析得到所述三层数据包的三层IP地址，并基于所述三层IP地址发送至对应的网关，使得所述网关基于所述第二路由表将所述三层数据包包发送至对应的配电房的网络设备。

可选地，还包括：主站系统；

所述主站系统，用于获取各配电房对应的CPE终端的连接状态，根据所述连接状态判断配电线路是否存在故障。

可选地，所述截获有线口帧后将所述有线口帧封装为GRE数据包并进行缓存，具体包括：

通过socket编程从接口获取原始的有线口帧，并将根据GRE协议将所述有线口帧封装为IP数据包并进行缓存，其中，所述有线口帧包含：源MAC地址、目的MAC地址以及数据负载内容。

可选地，所述CPE终端为230MhzCPE终端，所述无线基站为230Mhz基站。

可选地，所述230Mhz基站，具体为：

工作于223-235MHz频段，载波宽度25KHz，工作带宽1MH；且采用时分双工模式，根据业务类型分配独立的时频资源；同时采用全IP网络架构；以及采用离散信道聚合和功率控制技术调度223MHz～235MHz频段中的信道资源。

本申请第二方面提供一种配电线路的数据传输方法，应用于上述第一方面所述的配电线路的数据传输系统，所述方法包括：

连接配电线路中各个传输线路，使配电线路的传输线路成为一个可自路由的二层数据网；

当任意两个配电房之间的有线网络断开时，判定为待补环二层网络，并将所述待补环二层网络接入网关从而与所述网关形成绑定关系，并将多个需要相互补环转发的IP地址加入无线基站的转发组，其中，所述转发组含有第一路由表；

CPE终端截获有线口帧后将所述有线口帧封装为GRE数据包并进行缓存，将所述GRE数据包发送至无线基站，从而采用群发模式发送至所述网关，使得所述网关基于所述第一路由表将所述GRE数据包发送至对应的配电房的网络设备。

可选地，还包括：

主站系统获取各配电房对应的CPE终端的连接状态，根据所述连接状态判断配电线路是否存在故障。

本申请第三方面提供一种配电线路的数据传输设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的配电线路的数据传输方法的步骤。

本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的配电线路的数据传输方法。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供了一种配电线路的数据传输系统，包括：网关、设置于各配电房的CPE终端和无线基站；其中，无线基站的信号覆盖配网自动化主站和对应的各配电房，CPE终端通过网口与配电房中的二层交换机连接；二层交换机，用于连接配电线路中各个传输线路，使配电线路的传输线路成为一个可自路由的二层数据网；网关，用于当任意两个配电房之间的有线网络断开时，判定为待补环二层网络，并接入待补环二层网络接入，从而与网关形成绑定关系，并将多个需要相互补环转发的IP地址加入无线基站的转发组，其中，转发组含有第一路由表；CPE终端，用于截获有线口帧后将有线口帧封装为GRE数据包并进行缓存，并将GRE数据包发送至无线基站，从而采用群发模式发送至网关，使得网关基于第一路由表将GRE数据包发送至对应的配电房的网络设备。

与现有技术相比，本申请的配电线路的数据传输系统，通过采用无线基站+CPE终端组网方式实现电力配网光缆的环状组网，当任意两个相邻的配电房的之间的光缆断开时，通过无线基站+CPE终端进行网络连接，从而与配网自动化主站进行组网到达补环目的；为配网线路提供了一条备用的无线传输链路；提高了配网线路数据传输的可靠性；进一步地，可以通过CPE终端直接的连接状态进行自动化的故障检测。大大提升了故障诊断的时效性，降低了故障处理的成本。从而提高配电线路数据传输的可靠性。

附图说明

图1为本申请实施例中提供的一种配电线路的数据传输系统的结构示意图；

图2为本申请实施例中提供的一种现有的配网线路规划光缆线路的示意图；

图3为本申请实施例中提供的一种配电线路的数据传输系统中二层网络-三层网络的数据传输的示意图；

图4为本申请实施例中提供的一种配电线路的数据传输方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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。

术语解释：CPE,英文全称为Customer Premise Equipment,直译：客户前置设备,实际是一种接收移动信号并以无线WIFI信号转发出来的移动信号接入设备，它也是一种将高速4G或者5G信号转换成WiFi信号的设备，可支持同时上网的移动终端数量也较多。CPE可大量应用于农村，城镇，医院，单位，工厂，小区等无线网络接入，能节省铺设有线网络的费用。

请参阅图1，本申请实施例中提供的一种配电线路的数据传输系统，包括：网关、设置于各配电房的CPE终端和无线基站；其中，无线基站的信号覆盖配网自动化主站和对应的各配电房，CPE终端通过网口与配电房中的二层交换机连接；

需要说明的是，现有的配网线路规划光缆线路如图2所示，每条链路都由配电房像串珍珠一样串起来。而本申请为配网跨介质补环组网技术，具体的在每个配电房部署230Mhz CPE终端，而230Mhz基站安装位置需要信号覆盖到配电房及配网自动化主站，如图1所示。假如在配电房2和配电房3之间出现光缆断开时，配电房3和配电房4通过230Mhz CPE和230Mhz基站进行网络连接，跟配网自动化主站进行组网到达补环目的。本实施例采用230M无线基站+230M CPE组网方式实现电力配网光缆的环状组网，可以通过230M CPE直接的连接状态进行自动化的故障检测。具体的，230M CPE通过网口与配电房的二层交换机连接，CPE软件功能进行升级支持GRE隧道连接二层交换机。进一步地，本实施例还可以通过CPE之间的ping指令进行互通性测试，且cpe将互通测试结果通过无线网络发送到230M基站，回传到主站系统。主站系统通过网络拓扑展示光缆的连接情况。

二层交换机，用于连接配电线路中各个传输线路，使配电线路的传输线路成为一个可自路由的二层数据网；

需要说明的是，二层交换机是用于连接各个传输线路，使其成为一个可自路由的二层数据网；是数据网络的节点，还可接入业务。

网关，用于当任意两个配电房之间的有线网络断开时，判定为待补环二层网络，并接入待补环二层网络接入，从而与网关形成绑定关系，并将多个需要相互补环转发的IP地址加入无线基站的转发组，其中，转发组含有第一路由表；

请参阅图1和图3，需要说明的是，将需要补环的二层网络接入网关中，与网关的有线口mac形成绑定的关系；将多个需要相互补环转发的IP地址加入基站的转发组，其中，转发组含有路由表。

CPE终端，用于截获有线口帧后将有线口帧封装为GRE数据包并进行缓存，将GRE数据包发送至无线基站，从而采用群发模式发送至网关，使得网关基于第一路由表将GRE数据包发送至对应的配电房的网络设备。

需要说明的是，对于截获有线口帧并封装成GRE数据包的方法，可以采用如下步骤：

1、接收有线口帧并解析：首先，编写代码来截获有线口帧，这可以通过使用socket编程来实现，需要创建一个socket来监听有线口的数据帧。

具体的：截获端口的代码分为以下几步：

1.1导入`socket`库；

1.2使用`socket.socket`方法创建一个原始套接字`raw_socket`，该套接字可以在数据链路层捕获数据帧；

1.3通过`raw_socket.recvfrom()`方法接收数据包。`recvfrom()`方法返回一个元组，其中包含一个字节串和元组。字节串是接收到的数据包，元组中包含了发送方的地址；

1.4从接收到的数据包中提取前14个字节（即以太网帧头部），并将它存储在变量`eth_frame`中；

1.5通过`eth_frame`变量提取源MAC地址和目的MAC地址，并将它们格式化成格式为`XX:XX:XX:XX:XX:XX`的字符串；

1.6打印源MAC地址和目的MAC地址。

2、封装帧为GRE数据包：接下来，将接收到的数据帧封装成GRE数据包；具体的，根据GRE协议的工作机制，需要在帧后添加gre头，使得能够在GRE隧道中传递原始帧；其中，GRE头包含GRE协议版本、校验和、标志和协议类型等信息。

3、缓存数据包：接下来，需要缓存刚刚封装的GRE数据包，以便将其传输到目标地址；具体的，可以使用内存来存储这些数据包，这样就可以轻松地访问它们以进行后续处理。

进一步地，基于230无线接口帧通过gre隧道转发缓存数据包给对方；具体的，一旦将数据包封装为GRE数据包并将其存储在缓存中，就可以将其通过230无线接口ip发送到目标设备；可以使用网络编程的sendto函数来实现这一点，它将封装的GRE数据包发送到指定的目标设备。

需要说明的是，如果是二层帧，就采用群发模式，进行GRE封装后发送至每一个绑定的网关，再进行解封装，并复制扩散，直到二层网络设备自行处理相关的包；如果含有三层帧，解析出三层IP地址后后，发起ARP请求，需指出该流程和普通二层交换原理无区别。

进一步地，为减少群发的网关数量，加快三层转发效率：在基站处会形成一个二层网络地址目的地址-三层网络目的地址的表，该表的形成主要看的是目的MAC地址是否进行反向回应，如果有回应，则会记录此表和反向表。例如：

这样一来，二层网络如果要发送B，转成三层网络后，就不必要所有组内IP地址进行群发，只需要转发至网关的IP即可，这就减少了GRE隧道的数量。

本实施例的配电线路的数据传输系统，通过采用无线基站+CPE终端组网方式实现电力配网光缆的环状组网，当任意两个相邻的配电房的之间的光缆断开时，通过无线基站+CPE终端进行网络连接，从而与配网自动化主站进行组网到达补环目的；为配网线路提供了一条备用的无线传输链路；提高了配网线路数据传输的可靠性；进一步地，可以通过CPE终端直接的连接状态进行自动化的故障检测。大大提升了故障诊断的时效性，降低了故障处理的成本。从而提高配电线路数据传输的可靠性。

以上为本申请实施例中提供的一种配电线路的数据传输系统，以下为本申请实施例中提供的一种配电线路的数据传输方法。

请参阅图4，本申请实施例中提供的一种配电线路的数据传输方法，包括：

步骤201、连接配电线路中各个传输线路，使配电线路的传输线路成为一个可自路由的二层数据网；

步骤202、当任意两个配电房之间的有线网络断开时，判定为待补环二层网络，并将待补环二层网络接入网关从而与网关形成绑定关系，并将多个需要相互补环转发的IP地址加入无线基站的转发组，其中，转发组含有第一路由表；

步骤203、CPE终端截获有线口帧后将有线口帧封装为GRE数据包并进行缓存，将GRE数据包发送至无线基站，从而采用群发模式发送至网关，使得网关基于第一路由表将GRE数据包发送至对应的配电房的网络设备。

进一步地，本申请实施例中还提供了一种配电线路的数据传输设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述方法实施例所述的配电线路的数据传输方法的步骤。

进一步地，本申请实施例中还提供了计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述方法实施例所述的配电线路的数据传输方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个（项）”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM）、随机存取存储器（英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种配电线路的数据传输系统，其特征在于，包括：网关、设置于各配电房的CPE终端和无线基站；其中，所述无线基站的信号覆盖配网自动化主站和对应的各配电房，所述CPE终端通过网口与配电房中的二层交换机连接；

所述二层交换机，用于连接配电线路中各个传输线路，使配电线路的传输线路成为一个可自路由的二层数据网；

所述网关，用于当任意两个配电房之间的有线网络断开时，判定为待补环二层网络，并接入所述待补环二层网络接入，从而与所述网关形成绑定关系，并将多个需要相互补环转发的IP地址加入所述无线基站的转发组，其中，所述转发组含有第一路由表；

所述CPE终端，用于截获有线口帧后将所述有线口帧封装为GRE数据包并进行缓存，并将所述GRE数据包发送至所述无线基站，从而采用群发模式发送至所述网关，使得所述网关基于所述第一路由表将所述GRE数据包发送至对应的配电房的网络设备。

2.根据权利要求1所述的配电线路的数据传输系统，其特征在于，当所述无线基站预设有二层网络地址目的地址-三层网络目的地址的第二路由表时，且所述GRE数据包为三层数据包；

所述CPE终端，用于将所述三层数据包发送至所述无线基站并解析得到所述三层数据包的三层IP地址，并基于所述三层IP地址发送至对应的网关，使得所述网关基于所述第二路由表将所述三层数据包包发送至对应的配电房的网络设备。

3.根据权利要求1所述的配电线路的数据传输系统，其特征在于，还包括：主站系统；

所述主站系统，用于获取各配电房对应的CPE终端的连接状态，根据所述连接状态判断配电线路是否存在故障。

4.根据权利要求1所述的配电线路的数据传输系统，其特征在于，所述截获有线口帧后将所述有线口帧封装为GRE数据包并进行缓存，具体包括：

通过socket编程从接口获取原始的有线口帧，并将根据GRE协议将所述有线口帧封装为IP数据包并进行缓存，其中，所述有线口帧包含：源MAC地址、目的MAC地址以及数据负载内容。

5.根据权利要求1所述的配电线路的数据传输系统，其特征在于，所述CPE终端为230MhzCPE终端，所述无线基站为230Mhz基站。

6.根据权利要求5所述的配电线路的数据传输系统，其特征在于，所述230Mhz基站，具体为：

工作于223-235MHz频段，载波宽度25KHz，工作带宽1MH；且采用时分双工模式，根据业务类型分配独立的时频资源；同时采用全IP网络架构；以及采用离散信道聚合和功率控制技术调度223MHz～235MHz频段中的信道资源。

7.一种配电线路的数据传输方法，其特征在于，应用于权利要求1-6中任意一种所述的配电线路的数据传输系统，方法包括：

连接配电线路中各个传输线路，使配电线路的传输线路成为一个可自路由的二层数据网；

当任意两个配电房之间的有线网络断开时，判定为待补环二层网络，并将所述待补环二层网络接入网关从而与所述网关形成绑定关系，并将多个需要相互补环转发的IP地址加入无线基站的转发组，其中，所述转发组含有第一路由表；

CPE终端截获有线口帧后将所述有线口帧封装为GRE数据包并进行缓存，将所述GRE数据包发送至无线基站，从而采用群发模式发送至所述网关，使得所述网关基于所述第一路由表将所述GRE数据包发送至对应的配电房的网络设备。

8.根据权利要求7所述的配电线路的数据传输方法，其特征在于，还包括：

主站系统获取各配电房对应的CPE终端的连接状态，根据所述连接状态判断配电线路是否存在故障。

9.一种配电线路的数据传输设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求7-8任一项所述的配电线路的数据传输方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求7-8任一项所述的配电线路的数据传输方法。