CN207720425U - 配用电一体的通信网络 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种配用电一体的通信网络，主要应用于配用电数据通讯领域。配用电一体的通信网络，包括服务器、网关和终端，所述网关设置有LoRa WAN模块和用于Mesh组网的高速模块，其中部分终端通过LoRa WAN模块形成LoRa WAN网络，其余终端通过高速模块形成Mesh网络；服务器与网关之间通过无线连接。本实用新型实现了配用电一体化，使得主站服务器的管理更方便；两个网络之间根据不同频段选择足够大的频率间隔，防止两个网络互相干扰。

Description

配用电一体的通信网络

技术领域

本实用新型涉及一种配用电一体的通信网络，主要应用于配用电数据通讯领域。

背景技术

近年来，随着智能电网的不断发展，对配用电的通讯产生巨大需求。如图1所示，目前，配电终端信息一般是通过GPRS/3G等方式通过公网直接传输给主站服务器，这种通讯方式使每个配电终端都占用公网资源，造成配电网络成本升高。用电终端信息经过本地采集将数据传输给集中器，集中器通过GPRS/3G等方式通过公网传输给主站服务器。配电终端与用电终端的数据传输都在各自独立的网络中进行。但是，LoRaWAN的出现给配用电网络一体化的实现提供了一种便捷的实现方式。

LoRaWAN是使用了LoRa技术的一种无线物联网通讯方案，广泛应用于水、气、表等通讯领域。如图2所示，LoRaWAN定义了网络架构和通讯协议，其网络架构是个星型网络，在这个网络架构中网关作为中继器，连接终端设备和服务器。网关支持多个LoRa通道。LoRaWAN实现了ADR技术(Adaptive Data Rate，速率自适应)，离网关越近，终端使用的速率越高。在配用电网中，网关通过网络将数据传输给主站服务器。

其缺点在于：1、普通的配电网络每个终端占用公共资源，造成配电网络成本升高。2、普通的配用电数据通讯网络完全隔离，对于后期的维护，数据管理等存在一定问题。3、在使用LoRaWAN后，整个配用电数据可以统一管理，但是其星状网络的特性使通讯距离受到限制，LoRa的速率限制也不满足配电网络的实时性要求，在实际应用中存在问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述存在的问题，提供一种配用电一体的通信网络，降低成本，同时解决电网中的“孤点问题”。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，

配用电一体的通信网络，包括服务器、网关和终端，所述网关设置有LoRa WAN模块和用于Mesh组网的高速模块，其中部分终端通过LoRa WAN模块形成LoRa WAN网络，其余终端通过高速模块形成Mesh网络；服务器与网关之间通过无线连接。

作为优选，所述LoRa WAN网络和Mesh网络选择能够防止两网络相互干扰的频率间隔。

作为优选，所述终端中的配电设备加入Mesh网络；所述终端中的用电设备加入LoRa WAN网络。

作为优选，所述用电设备在LoRa WAN网络覆盖不到的情况下加入Mesh网络。

作为优选，所述高速模块为SX1278无线模块。

作为优选，所述终端加入Mesh网络后，成为网络中的中继节点。

本实用新型与现有技术相比有如下优点和效果：1、在LoRaWAN网关中增配了高速无线模块，增加Mesh网络，与LoraWAN网络共存，解决用电网中的“孤点问题”，增强了整个网络的健壮性和鲁棒性，提高整个用电网的数据通讯成功率。2、Mesh为多跳网络，无须增加成本，解决配网中使用通讯距离达不到的情况。3、实现了配用电一体化，使得主站服务器的管理更方便。4、配电设备作为Mesh网络的节点，其信息集中至网关后传输至主站服务器，降低了配网侧网络的流量费用，节约了成本。5、两个网络之间根据不同频段选择足够大的频率间隔，防止两个网络互相干扰。6、配网设备加入Mesh网络，用电设备优先选择加入LoRaWAN网络，在LoRaWAN网络覆盖不到或信号较差的情况下自动加入Mesh网络。

附图说明

图1是背景技术中普通配用电通信网络图。

图2是LoRaWAN配用电通信网络图。

图3是本实用新型通信网络图。

图4是Mesh组网流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍。

如图3所示，本实用新型一种配用电一体的通信网络，在LoRaWAN网关中增配了高速率无线模块，增加Mesh网络。在配用电网络中，所有终端3将数据发送给网关2，网关2使用网络将配用电数据信息传输给主站服务器1。整个配用电的网络中有两种形式的网络，一种为单跳的LoRaWAN机制的星状网络，一种是使用高速率的多跳的Mesh网络；具体包括：

服务器1、网关2和终端3，所述网关2设置有LoRa WAN模块2-1和用于Mesh组网的高速模块2-2，其中部分终端3通过LoRa WAN模块2-1形成LoRa WAN网络，其余终端3通过高速模块2-2形成Mesh网络；服务器1与网关2之间通过无线连接。

作为优选，为了防止两个网络互相干扰，所述LoRa WAN网络和Mesh网络之间根据不同频段选择足够大的频率间隔。

作为优选，所述终端3中的配电设备加入Mesh网络，配电侧终端为Mesh网络节点，每个节点都会自动寻找网关进行注册，网关会根据配置的档案、接收到节点注册信息的信号强度进行判断是否允许入网，入网后的每个节点均可成为Mesh网络中的中继节点；所述终端3中的用电设备优先选择加入LoRa WAN网络，在LoRa WAN网络覆盖不到或信号较差的情况下自动加入Mesh网络。

作为优选，所述高速模块2-2为SX1278无线模块。

下面对本实施例组网过程做详细介绍。

Step1：网关实施

在原有的网关中搭载一路高速无线芯片，例如选用SX1278芯片，搭建电路。

Step2：Mesh网络组网(如图4所示)

Step2.1

在初期入网阶段，设定节点定时发送入网帧，并限定入网帧次数(例：前3次每5分钟发送一次，4～6次每10分钟发送一次，入网帧次数可限定为5次)。

Step2.2

定时时间未到进入step2.5。定时时间到，若节点发送入网帧次数到达限定次数却还未入网，进入Step2.4，若入网帧发送次数未到限定次数进入Step2.3。

Step2.3

直接发送入网帧。

Step2.4

选择已入网且信号强度和层级合适的邻居节点作为中继节点进行发送。

Step2.5

是否受到数据,收到进入Step2.6,未收到进入Step2.2。

Step2.6

收到的为入网应答帧，进入step2.7；收到的为邻居节点数据进入step2.8；收到的为其他数据进入Step2.2。

step2.7

入网帧判断，确认入网帧，开始正常通讯；否则，继续step2.1。

step2.8

并判断邻居节点是否入网，若该邻居节点已入网纪录该节点地址、信号强度以及所处网络层级。

每次通讯前进行信号检测，一旦检测到有信号，则随机延时一段时候后再通讯。

Step3：LoRaWAN网络组网

Step3.1

LoRaWAN网络选择C模式，节点数据可以随时收发。

Step3.2

在初期入网阶段，设定节点定时发送入网帧(例：前3次每5分钟发送一次，4～6次每10分钟发送一次)。

Step3.3

定时时间未到进入step3.4。定时时间到，准备数据帧。若节点多次发送入网帧却还未入网，会自动切换到Mesh网络进入入网流程。

Step3.4

入网不成功，继续step3.3；入网成功，则进行正常通讯。

Step4：配用电网的实施

配电侧终端为Mesh网络节点，用电设备优先选择加入LoRaWAN网络，在LoRaWAN网络覆盖不到或信号较差的情况下自动加入Mesh网络。

选择已入网且信号强度和层级合适的邻居节点，具体为：

信号强度	信号等级
		80～90	1
90～100	0.8
		100～110	0.6
110～115	0.4
		115～120	0.2

根据经验，将信号强度划分为5个等级,邻居节点的信号等级使用RssiLevel标记，信号强度大于80的邻居节点，不进行记录，避免被太近的中继节点中继。路由等级标记为RouteLevel，网络最大级数为MaxRouteLevel。

在选择邻居节点的时候使用算法NebValue＝RssiLevel*0.6+(MaxRouteLevel-RouteLevel)/MaxRouteLevel*0.4，NebValue的值在(0～1)之间，本节点将选择值越大的邻居节点作为中继点。

Claims (6)

1.一种配用电一体的通信网络，包括服务器(1)、网关(2)和终端(3)，其特征在于：所述网关(2)设置有LoRa WAN模块(2-1)和用于Mesh组网的高速模块(2-2)，其中部分终端(3)通过LoRa WAN模块(2-1)形成LoRa WAN网络，其余终端(3)通过高速模块(2-2)形成Mesh网络；服务器(1)与网关(2)之间通过无线连接。

2.根据权利要求1所述的配用电一体的通信网络，其特征在于：所述LoRaWAN网络和Mesh网络选择能够防止两网络相互干扰的频率间隔。

3.根据权利要求1或2所述的配用电一体的通信网络，其特征在于：所述终端(3)中的配电设备加入Mesh网络；所述终端(3)中的用电设备加入LoRaWAN网络。

4.根据权利要求3所述的配用电一体的通信网络，其特征在于：所述用电设备在LoRaWAN网络覆盖不到的情况下加入Mesh网络。

5.根据权利要求1所述的配用电一体的通信网络，其特征在于：所述高速模块(2-2)为SX1278无线模块。

6.根据权利要求1或2所述的配用电一体的通信网络，其特征在于：所述终端(3)加入Mesh网络后，成为网络中的中继节点。