[发明专利]LTE-D2D无线专网的系统

说明书

本发明公开了LTE‑D2D无线专网的系统架构，适用于分散式配电自动化系统。系统架构包括MME/S‑GW主机、eNode B基站、UE终端和智能终端；智能终端设置在环网柜和公用电房，相应的物理设备为工业交换机；智能终端通过光纤与UE终端连接，UE终端通过LTE‑D2D无线网络与eNode B基站连接，eNode B基站通过光纤与MME/S‑GW连接。本发明的无线资源的管理和调度功能由服务基站实现，核心网不再执行此功能；应用了减少通信时延的技术，降低了业务的平均时延和最大时延。LTE‑D2D无线专网的系统架构使数据流无需经过核心网，避免了基站间的路由寻址，减少了端到端通信时延。

技术领域

本发明涉及分散式配电自动化技术领域，具体涉及应用于分散式配电自动化系统的LTE-D2D无线专网的系统。

背景技术

随着配电网规模的不断扩大和分布式电源大量接入，分散式配电自动化系统已经成为了配电网的发展趋势。其中，配电网通信是实现配电网保护与控制功能的重要技术手段。目前，由于城市电缆网可以和光纤网一同敷设在电缆沟里，所以城市配电网普遍使用高可靠性的光纤通信。而城郊和农村地区普遍采用架空网，配电线路较长并且分支分段开关数量少。在建设农村配电自动化系统时，敷设光纤的成本相对较高。因此，农村配电网需要采用无线通信技术，以充分发挥覆盖范围大、部署灵活、成本低等优势。

在无线通信技术中，无线专网是最有发展潜力的通信技术之一。这类技术具有带宽容量大、传输速率快、信号覆盖范围广等优点。但是，与光纤通信相比，无线专网的可靠性和实时性仍然比较低。这是由于传统无线专网属于集中式的蜂窝网络，该网络主要是为移动通信设计的。所有的数据都要经过核心网的转发和调度，通信过程涉及多次的路由寻址和节点转发，时延具有较高的随机性。在电网实际应用中，这种技术不满足保护业务低时延的通信需求。因此，现有国内工程很少将无线专网应用于配电网保护业务，只能实现数据采集业务。为了将无线专网应用于配电自动化系统的全部业务，需要引入可靠性和实时性更高的新型无线专网系统架构，并且作出适当的技术改进。

因此，发明一种新的无线专网系统架构，满足高可靠性和高实时性配电自动化系统业务的通信需求，显得十分必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供应用于分散式配电自动化系统的LTE-D2D无线专网的系统。本发明基于设备至设备(Device to Device， D2D)通信架构的长期演进(LTE)技术。该技术的原理是在传统的LTE网络的基础上，各个终端利用已批准的无线频段进行直接通信，或者是通过单个基站进行通信。无线资源的管理和调度功能由服务基站实现，核心网不再执行此功能。另外， LTE-D2D无线专网应用了减少通信时延的技术，降低了业务的平均时延和最大时延。本发明LTE-D2D无线专网的系统使数据流无需经过核心网，避免了基站间的路由寻址，减少了端到端通信时延，是一种较好的配电网通信解决方案。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明LTE-D2D无线专网的系统，应用于分散式配电自动化系统，其包括 MME/S-GW主机、eNode B基站、UE终端和智能终端；在110kV以上的变电站设置移动性管理实体/服务网关即MME/S-GW主机，相应的物理设备是交换机或服务器，作为上层监控系统；eNode B基站尽可能安装在供电局自有物业，使信号有效覆盖所有安装所述智能终端的配电网节点；用户设备即所述UE终端设置在智能终端安装地点，天线置于室外，相应的物理设备为CPE无线终端；智能终端设置在环网柜和公用电房，相应的物理设备为工业交换机；智能终端通过光纤与UE终端连接，UE终端通过LTE-D2D无线网络与eNode B基站连接，eNode B 基站通过光纤与MME/S-GW连接。

进一步地，所述MME/S-GW主机负责汇聚并处理设定范围内智能终端监控信息，监测整体网络通信情况，必要时下发控制命令至智能终端；eNode B基站负责在自身信号覆盖范围内终端的通信转发和控制，包括无线资源管理和调度功能；UE终端负责智能终端与基站之间的通信转发；