基于230M长距离芯片的微网骨干网组网技术的研究

薛晨旭 ,刘晓妲 ,陈纪

摘要：本篇文章首先对低功耗广域物联网传感和通信芯片技术进行阐述，从配电物联网万物互联的问题出发，研制具有长距离覆盖功能的电力传感网络专用数据接收装置，搭建电力专用微网骨干网络，通过各种不同组网方式，进行终端级组网，通过统一的电力专用微网骨干网实现传感网络的智能互联。

关键词：低功耗；广域物联网；微网骨干网络。

1、微网骨干网组网背景

随着智能电网的快速，各类传感、遥感、边缘化控制类装置等在电网智能化建设中开展应用，电力物联网感知层采用的ZigBee、蓝牙、WiFi等短距离通信或者公有协议LoRa和NB-IoT存在安全隐患，急需采用具有国网自主知识产权的无线长距离通信芯片在电网上开展应用，采用具有国网自主开发的具有国网自主知识产权的230MHz低功耗芯片，开展新型长距离通信的智能传感器、中继设备和网关的研制，并开展微网骨干网组网方法研究，实现电网感知设备的就地接入、智能组网、安全传输等，为智能电网的建设提供技术支撑。

2、微网骨干网装置研制

项目利用无线微网基站组网技术、下层ZigBee、蓝牙和470M小无线等底层传输技术，研制由无线微网骨干网传输链路，依靠微网骨干网传输网，通过微网覆盖信息的无线组网，实现感知层的微网覆盖区域内的便利接入。

（1）依托长距离组网芯片封装技术，研制微网骨干网传输装置。采用低功耗广域物联组网技术，依托具有国网自主知识产权的长距离低功耗广域芯片，研制无线微网骨干网组网传输装置。

（2）采用无线传感技术。实现底层传感设备与微网基站的自组网，利用无线传感技术，研发底层ZigBee、蓝牙和470M小无线等底层传输组网，上层长距离组网传输，完成整个无线微网骨干网组网传输网搭建。

（3）依靠无线微网骨干网中继技术。实现微网骨干网全域覆盖，依靠无线微网骨干网中继技术，搭建微网骨干网的主网传输链路搭建，采用中继装置进行信号补盲，实现整个微网骨干网的信号全域覆盖。

3、微网骨干网组网方法

基于骨干网组网原理，建立长距离微网骨干网组网方法，实现电网传感设备节点在信号覆盖范围内的快速接入、快速并网、安全传输的功能。第一步S1:建立骨干网网关与电力内网交换机的连接，通过电力内网光纤网进行接入，最终数据接入服务器，实现数据的展示和应用分析；第二步S2:骨干网网关与中继设备的网络组网和骨干网网关与传感器节点之间的网络组网方法，中继（传感器节点）与骨干网网关单跳通信，其作用距离超过5公里，连接节点可达近万个，低功耗和长距离的极限组合可以获得最大50千（Kbps）数据通信速率；第三步S3:中继设备与传感器节点之间的网络组网方法，中继设备可以通过wifi、蓝牙、ZigBee和小无线等方式接入中继设备，实现本地网络组网方式多样化。

基于230MHz长距离芯片的微网骨干网组网方法网络拓扑图

（1）骨干网网关组网方法。将具有国网自主知识产权的230MHz的长距离、低功耗芯片与通信网关、中继和传感器等装置进行集成应用，实现具备长距离、低功耗组网的无线数据网关、中继装置和无线传感器的研制，无线数据网关实现星星组网方式，再结合中继信号补盲方法，实现区域内230MHz信号的全域覆盖，在信号覆盖区，可以实现传感器节点和中继节点的并网接入；上层通过无线数据网关与电力内网交换机的连接，通过电力内网光纤网进行接入，数据接入内网服务器，实现数据的展示和应用分析。

（2）骨干网网关与中继设备的网络组网和骨干网网关与传感器节点之间的网络组网方法。在骨干网覆盖的信号区内，中继（传感器节点）与骨干网网关通过单跳通信，其作用距离超过5公里，连接节点可达近万个，低功耗和长距离的极限组合可以获得最大50千（Kbps）数据通信速率。

（3）中继设备与传感器节点之间的网络组网方法。中继设备作为骨干网组网中的中继节点，对上，实现中继节点到无线数据网关的数据上传；对下，实现wifi、蓝牙、ZigBee和小无线等各类微网方式接入中继设备，实现本地网络组网方式多样化。

（4）扩展功能。考虑到具有国网自主知识产权的230MHz的通信芯片的安全问题，可以采用230M芯片+国网安全芯片的组网方法进行加密组网。

4、微网骨干网组网技术应用成效

通过基于230M长距离芯片的微网骨干网节点场景的搭建，开展微网无线长距离专网的搭建，实现电网侧感知设备无线、安全、可靠的接入，推动河南电网的快速发展，提高运维人员工作效率，及时消除设备隐患，可减少电力设备发生故障的风险，提高供电可靠性，有助于提高客户服务满意度。通过孵化先进电网技术，实现微网骨干网节点的搭建，承载物联网万物互联的功能，共享微网传输网通道，实现微网侧工厂、园区、政府等数据的共享接入，与工厂、园区、政府建立共赢互利模式，实现产品的推广利益分成。

参考文献：

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