一種電力LTE無線多業務承載網絡通信系統構架方法與流程

本發明涉及電力行業的業務承載網絡通信系統，具體涉及一種電力LTE無線多業務承載網絡通信系統構架方法。

背景技術：

無線業務是指采用無線專網、無線公網承載較為合適的業務。根據目前電網公司的無線業務應用調研，目前無線業務在物資、運檢、營銷、基建等專業的多個環節均有應用。近年來，4G無線通信技術的成熟應用為電力無線專網建設提供了可靠的技術保障。然而，由于電力系統業務在安全性、實時性等方面的特殊要求，需要對現有4G 長期演進（Long Term Evolution，LTE）無線傳輸技術和網絡技術進行優化和針對性的二次開發，從而適應電網業務的通信特點。

另一方面，在研究LTE無線寬帶技術應用的同時，需要進一步總結其他電力無線專網通信技術存在的不足，尋找到能夠切實符合終端接入網業務要求、適用于城市和農網、支持多業務承載與統一建設要求的TD-LTE技術應用方案，徹底改變目前接入網建設模式零亂，組網方式生搬硬套，網絡服務功能單一的局面。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種電力LTE無線多業務承載網絡通信系統構架方法，使用該方法搭建的多業務承載網絡通信系統功能多樣，大量節省電力系統的人力成本，電力系統業務在安全性、實時性等方面得到提高。

為了達到以上技術目的，本發明的技術方案為：一種電力LTE無線多業務承載網絡系統架構方法，包括以下幾個步驟：

（a）.首先構建一個LTE無線專網，LTE無線專網分為三個網元層，分別為終端層網元、網絡層網元和應用層網元；

終端層網元提供多樣化的終端產品，以適應不同場景的應用，終端層網元可以是客戶終端設備、miniPCIe卡或手持臺；

網絡層網元包括無線基站、核心網、視頻代理網關設備，無線基站是LTE無線專網的無線接入設備，核心網是LTE無線專網中的交換網關設備，負責在系統中提供簽約數據管理、鑒權管理、移動性管理、會話管理、承載管理及數字集群業務功能，視頻代理網關是將各種制式視頻信號接入實現一體化調度業務的代理網關，具備視頻和音頻碼流的分離、轉發、會話初始協議代理封裝功能；

應用層網元包括調度機、調度臺、網管設備及用戶擴展的應用服務器；

（b）.基于步驟（a）中的LTE無線專網，構建多媒體調度指揮系統，多媒體調度指揮系統主要由LTE無線專網、EP680手持設備和多媒體調度臺組成；LTE無線專網提供4G無線信號覆蓋；EP680手持設備兼具手機和對講機功能，各個EP680手持設之間能實現語音通信、短信息服務、視頻通話、視頻回傳、用戶群組劃分功能；多媒體調度臺可實現對手持設備進行縝密監聽、視頻監控以及視頻分發功能；

（c）.基于步驟（a）中的LTE無線專網，構建視頻監控系統，視頻監控系統包括LTE無線專網、數據業務終端、網絡攝像頭和多媒體調度臺；LTE無線專網提供4G無線信號覆蓋；數據業務終端與核心網建立無線傳輸信道并下掛一個或多個網絡攝像頭；網絡攝像頭將采集到的高清視頻信號上傳數據業務終端；多媒體調度臺負責對回傳視頻畫面進行監控、分發以及存儲；

（d）. 基于步驟（a）中的LTE無線專網，構建數據采集監控系統, 數據采集監控系統的組成主要包括LTE無線專網、EG860數據業務終端、分站監控單元、傳感器終端；LTE無線專網提供4G無線信號覆蓋，EG860數據業務終端與核心網建立無線傳輸信道并下掛分站監控單元，分站監控單元匯集各個傳感器終端采集的開關量或模擬量信號并上傳EG860傳數據業務終端。

（e）. 基于步驟（a）中的LTE無線專網，構建自動巡視系統, 自動巡視系統包括LTE無線專網、巡視無人飛機、巡檢機器人；巡檢機器人和無人飛機均搭載4G終端設備、通信鏈路設備，提供開放式電氣接口和機械接口，掛載攝像機、紅外熱成像儀、夜視儀、紫外成像儀，對巡檢區域進行勘察；4G終端設備和通信鏈路設備基于LTE無線專網進行通訊和數據傳輸。

本發明的技術效果為：

（1）傳統的無線數據傳輸方式中，滿足遠距離傳輸則傳輸帶寬有限，滿足帶寬要求但是傳輸距離有限。本發明提出首先構建了一個LTE無線專網，能夠同時滿足傳輸距離和帶寬的要求。

（2）構建了多媒體調度系統，多媒體調度指揮系統中的多媒體調度臺通過LTE無線專網與EP680手持設備通訊，調度臺對EP680手持設備持有人進行實時溝通調度。可以滿足電力系統業務反應和處理實時性的要求。相比傳統的響應調度模式，效率得到大幅提升。

（3）構建了視頻監控系統，可以實時監控電力設備的實時狀況，發生問題時可以及時調取實時監控，方便了故障排查。

（4）構建了數據采集監控系統，將需要采集的各種數據通過LTE無線專網上傳，實現電力數據的遠距離采集和傳輸。節省了人力采集的成本，另外效率也得到提高。

（5）構建了自動巡視系統，相比傳統的人工巡視或人工和機械配合巡視模式，本發明提供的巡視方法采用巡視無人飛機和巡檢機器人，巡視檢查的維度從平面轉向立體，具有更好的巡視效果。同時巡視效率得到提高，也節省了人力成本，另外由于巡視過程涉及人員的安全，無人巡視的方式對人員的安全無礙。

附圖說明：

附圖1為LTE無線專網系統拓撲結構圖；

附圖2為多媒體調度指揮系統拓撲結構；

附圖3為視頻監控系統拓撲結構；

附圖4為數據采集監控系統拓撲結構。

具體實施方式：

為了使本發明目的、技術方案以及優點更加清楚明白，以下結合附圖對本發明進一步詳細說明。

一種電力LTE無線多業務承載網絡系統架構方法，其特征在于包括以下幾個步驟：

（a）.首先構建一個LTE無線專網，參照LTE無線專網分為三個網元層，分別為終端層網元、網絡層網元和應用層網元；

終端層網元提供多樣化的終端產品，以適應不同場景的應用，終端層網元可以是客戶終端設備、miniPCIe卡或手持臺；網絡層網元包括無線基站、核心網、視頻代理網關設備，無線基站是LTE無線專網的無線接入設備，核心網是LTE無線專網中的交換網關設備，負責在系統中提供簽約數據管理、鑒權管理、移動性管理、會話管理、承載管理及數字集群業務功能，視頻代理網關是一款將各種制式視頻信號接入到多媒體調度內實現一體化的調度業務的代理網關，具備視頻和音頻碼流的分離、轉發、會話初始協議代理封裝功能；應用層網元包括調度機、調度臺、網管設備及用戶擴展的應用服務器；

無線基站是LTE系統的無線接入設備，主要由兩個部分組成，基帶控制單元（BBU）和射頻模塊單元（RRU）。無線基站主要完成無線接入功能，包括管理空中接口、接入控制、移動性控制、用戶資源分配等無線資源管理功能。通過靈活配置不同數量的基帶處理單板和射頻模塊，一個BBU可以與多個RRU相連接，滿足不同場景、不同容量的應用需求。無線基站具有體積小、功耗低、安裝靈活、快速部署等優點。核心網提供的主要功能包括集群用戶管理、群組業務、數據業務、公共業務；集群用戶管理包括群組簽約、群組用戶簽約等；其中群組業務包括群組建立、群組關閉、話權搶占、廣播群組等；數據業務包括普通分組交換業務，如HTTP打開網頁、FTP下載，以及視頻業務如視頻上傳、視頻監控；公共業務包括開機注冊、關機注銷、移動性管理、遙開遙斃等業務。系統可以通過語音網關與固定電話、集群系統等外部網絡實現互連互通。視頻代理網關是一款將各種制式視頻信號接入到多媒體調度內實現一體化的調度業務的代理網關，具備視頻和音頻碼流的分離、轉發、會話初始協議（Session Initiation Protocol ，SIP）代理封裝功能。視頻代理網關支持的視頻信號源可以是模擬、數字、標準、非標等多種制式。具備多路并發性能，可實現多路視頻信號的輪循并發及進行多路調度業務應用。

應用層網元包括調度機、調度臺、網管設備及用戶擴展的應用服務器；調度機能夠實時顯示出各個終端的當前狀態，調度員能夠方便地進行各種調度操作，實現語音、指令和視頻多種方式的通信和調度。調度臺是調度人員進行操作的終端平臺，可以是臺式機和筆記本電腦，也可以是專用的調度操作臺。網管設備用于管理相關的網絡層設備，其從物理結構包括服務器、操作維護終端、告警終端、運營終端、告警箱、管理控制臺以及一些組網設備，其中操作維護終端、告警終端、運營終端和管理控制臺，是邏輯上的概念，可以在一臺電腦上部署，也可以分開在不同的電腦上。網管系統基于客戶端/服務器結構，可以分為客戶端子系統和服務端子系統，客戶端可安裝在普通電腦上。網絡設備層與應用層之間通過TPC/IP協議通信，應用層當前提供視頻服務器、日志管理、定位等應用。應用層可以與已有服務器進行數據交互，也可以方便的進行其他應用服務業務的開發。

（b）.基于步驟（a）中的LTE無線專網，構建多媒體調度指揮系統，參照附圖2，多媒體調度指揮系統主要由LTE無線專網、EP680手持設備和多媒體調度臺組成；LTE無線專網提供4G無線信號覆蓋；EP680手持設備兼具手機和對講機功能，各個EP680手持設之間能實現語音通信、短信息服務、視頻通話、視頻回傳、用戶群組劃分功能；多媒體調度臺可實現對手持設備進行縝密監聽、視頻監控以及視頻分發功能；

多媒體調度指揮系統實現各個手持設備之間的語音通信、短信息服務、視頻通話、視頻監控、視頻分發、用戶群組劃分等功能，并通過多媒體調度臺實現對手持設備的通話監聽、視頻監控、視頻分發以及指揮調度等功能，可用于應急指揮、移動巡檢等電力業務。

（c）.基于步驟（a）中的LTE無線專網，構建視頻監控系統，參照附圖3，視頻監控系統包括LTE無線專網、數據業務終端、網絡攝像頭和多媒體調度臺；LTE無線專網提供4G無線信號覆蓋；數據業務終端與核心網建立無線傳輸信道并下掛一個或多個網絡攝像頭；網絡攝像頭將采集到的高清視頻信號上傳數據業務終端；多媒體調度臺負責對回傳視頻畫面進行監控、分發以及存儲；

視頻監控系統可實現在多媒體調度臺上實時監控各個視頻監控點的視頻畫面，并將監控畫面分發到其他手持設備。相比于傳統的視頻監控系統，LTE專網下的視頻監控系統采用4G無線信道回傳攝像頭監控畫面，因此避免了安裝監控系統所需要的布線工作，提高了視頻監控系統的適用范圍和靈活性。

（d）. 基于步驟（a）中的LTE無線專網，構建數據采集監控系統, 參照附圖4，數據采集監控系統的組成主要包括LTE無線專網、EG860數據業務終端、分站監控單元、傳感器終端；LTE無線專網提供4G無線信號覆蓋，EG860數據業務終端與核心網建立無線傳輸信道并下掛分站監控單元，分站監控單元匯集各個傳感器終端采集的開關量或模擬量信號并上傳EG860傳數據業務終端。數據采集監控系統主要實現對例如濕度和溫度環境變量、門禁狀態或者是熱、電、水、氣四表的數據進行采集和監控等功能。監控范圍包括各類傳感器終端能夠采集到的數字量/模擬量環境信號。傳感器終端采用4G無線信道回傳采集到的各類環境信號，使得數據采集監控系統可以適用于各種復雜的監控環境，提高了系統的使用靈活性和適用范圍。

（e）. 基于步驟（a）中的LTE無線專網，構建自動巡視系統, 自動巡視系統包括LTE無線專網、巡視無人飛機、巡檢機器人；巡檢機器人和無人飛機均搭載4G終端設備、通信鏈路設備，提供開放式電氣接口和機械接口，掛載攝像機、紅外熱成像儀、夜視儀、紫外成像儀，對巡檢區域進行勘察；4G終端設備和通信鏈路設備基于LTE無線專網進行通訊和數據傳輸。

智能機器人可配合無人機進行電力設備巡檢工作，根據操作人員操作或預先設定任務，成變電站等場景的設備巡檢工作，可以建立巡檢范圍的平面地圖，并可通過自主導航和智能躲避障礙依次到達設備地點，傳回視頻數據，從而代替人工巡檢。無人飛機可搭載4G終端設備、通信鏈路設備，提供開放式電氣接口和機械接口，可掛載攝像機、紅外熱成像儀、夜視儀、紫外成像儀等。對于遠距離巡檢，可一鍵起降，自動航線規劃，能夠應對復雜多變的地形地貌，利用機載高分辨率攝像機可對巡檢區域進行精細化勘察，還可以高空懸停拍攝及懸停變焦操作，實現檢測目標的大視場角搜索和小視場角高清精確檢測。

以上所述僅為本發明示意性的具體實施方式，并非用于限定本發明的范圍，任何在不脫離本發明的構思和原則的前提下所做的同等變化與修改，均應屬于本發明保護范圍。