基于分布式噪声注入和无线连接的电力线载波多级组网测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于分布式噪声注入和无线连接的电力线载波多级组网测试系统，包括：中央控制单元、多个局端测试单元、多个表端测试单元以及多个路由衰减器网络，中央控制单元与每个测试单元以及多个路由衰减器网络进行通信；局端测试单元用于测试局端被测载波设备，在载波通信网络中局端被测载波设备作为网络的中央节点；表端测试单元用于测试表端被测载波设备，作为网络的中继节点或终端节点；路由衰减器网络作为局端测试单元和表端测试单元的载波通信路由，每个路由衰减器网络能够连接多个测试单元；其中，多个局端测试单元、多个表端测试单元中的每个测试单元内置有噪声注入模块，噪声注入模块被耦合至该测试单元的被测载波设备的载波接口。

Power line carrier multi-level networking test system based on distributed noise injection and wireless connection

The invention discloses a power line carrier multi-level networking test system based on distributed noise injection and wireless connection, which comprises a central control unit, a plurality of office end test units, a plurality of table end test units and a plurality of routing attenuator networks, wherein the central control unit communicates with each test unit and a plurality of routing attenuator networks, and the office end test unit is used for testing the Office In the carrier communication network, the local tested carrier equipment is the central node of the network; the table test unit is used to test the table tested carrier equipment as the relay node or terminal node of the network; the routing attenuator network is used as the carrier communication route of the local test unit and the table test unit, and each routing attenuator network can connect multiple test sheets A noise injection module is embedded in each test unit of a plurality of local test units and a plurality of table test units, and the noise injection module is coupled to the carrier interface of the tested carrier equipment of the test unit.

【技术实现步骤摘要】
基于分布式噪声注入和无线连接的电力线载波多级组网测试系统
本专利技术是关于通信
，特别是关于一种基于分布式噪声注入和无线连接的电力线载波多级组网测试系统。
技术介绍
低压电力线宽带载波(LVPLC)通信是利用低压电力配电线(380/220V用户线)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。该技术是把载有信息的高频信号加载于电流，然后利用各种等级的电力线传输，接收信息的调制解调器再把高频信号从电流中分离出来，并传送到电力线宽带用户终端(计算机、电视或电话机和智能电表、开关、变台)。该技术在不需要重新布线的基础上，在现有电线上实现数据、语音和视频等多业务的承载。一般高速电力线载波的工作频率在0.7M～12M，采用OFDM调制方式，支持多级自组网，通信速率超过1Mbps。在实际的载波通信网络中，由于电力线载波环境影响及载波通信设备发送功率与接收灵敏度的限值，两个载波通信节点可能不能实现直连通信，需要依照载波通信协议进行分级自组网，将网络分为不同的中继级别，由中央协调器维护整个载波通信网络，跨级通信通过中继节点进行载波通信报文的转发实现。例如中央节点可以直接与第一层级网络节点直连通信，第二层级网络节点与中央节点通信需要经过第一层级中的代理节点进行信号的中继，以此类推，实现多级网络拓扑，试点网络中的每个节点都能够相互传输数据。为了测试载波多级组网通信，验证组网算法的可靠性及组网稳定性，需要模拟实际的电力线环境，搭建电力线载波多级组网测试系统，用以验证被测载波设备的通信及自组网能力。多级组网测试系统的主要任务是根据测试需求，形成物理的星型、线型、树形网络拓扑，使被测电力线载波设备能够按照物理拓扑进行分级，相邻级载波通信可以直连，非相邻级载波通信按照载波通信协议进行级间中继通信。通过分级组网，形成与现场环境相似的电力线载波通信网络。理想情况下，载波信号只会沿着载波线路传导，但载波信号作为一种电磁信号，其特性符合麦克斯韦方程组(Maxwell'sequations)的描述，振荡的电场能够产生振荡的磁场，其能量可以通过空间传导，在空间距离较近的设备之间可观察到载波信号的空间辐射传导，即使两个载波设备没有物理连接，也可以相互通信。传统的电力线载波多级组网测试系统主要由屏蔽箱及内部的测试电路板、集中式开关矩阵、程控衰减器、互联电缆等组成。由于多级组网测试系统的各个测试单元空间距离相对较近，必须使用屏蔽箱屏蔽空间传导的载波信号，否则会导致网络拓扑混乱，故屏蔽箱是传统的电力线载波组网测试系统必须组成。同时，被测载波设备位于各个载波屏蔽箱中，形成一个测试单元，集中式开关矩阵使用信号线缆连接各个测试单元，通过集中式开关矩阵与程控衰减器改变载波网络物理拓扑。各个程控衰减器及开关矩阵等设备通过以太网或485总线等有线连接进行控制。传统的电力线载波多级组网测试系统典型组成如图1所示，PC机通过以太网控制开关矩阵、程控衰减器及各个测试单元，通过开关矩阵及程控衰减器改变载波网络物理拓扑。每个测试单元均位于屏蔽箱中，屏蔽级间耦合串扰。需要说明的是图1仅为示意图，并未画出全部屏蔽箱。然而，传统的电力线载波多级组网测试系统存在以下两个缺点：一是可构建的分级拓扑型式有限，二是有线连接方式容易造成载波信号串扰，从而造成分级混乱。传统的电力线载波多级组网测试系统组成结构造成测试环境搭建的成本增加和所需的空间增加，受空间和屏蔽箱数量限制，测试规模一般仅限于300个以内，该方法适合于专业检测机构测试系统搭建，不适合在研发阶段的多台区大规模实验室测试环境搭建。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于分布式噪声注入和无线连接的电力线载波多级组网测试系统，其不需要传统的屏蔽箱屏蔽空间耦合信号即可实现载波网络分级。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于分布式噪声注入和无线连接的电力线载波多级组网测试系统，包括：中央控制单元、多个局端测试单元、多个表端测试单元以及多个路由衰减器网络，其中，中央控制单元与多个局端测试单元、多个表端测试单元中的每个测试单元以及多个路由衰减器网络进行通信，以控制电力线载波多级组网测试系统的运行；局端测试单元用于测试局端被测载波设备，在载波通信网络中局端被测载波设备作为网络的中央节点，以维护载波网络通信；表端测试单元用于测试表端被测载波设备，在载波通信网络中表端被测载波设备作为网络的中继节点或终端节点，以负责中继通信及终端数据的传输；路由衰减器网络作为局端测试单元和表端测试单元的载波通信路由，每个路由衰减器网络能够连接多个测试单元，并能够切换临近载波节点之间的通信衰减度；并且其中，多个局端测试单元、多个表端测试单元中的每个测试单元内置有噪声注入模块，噪声注入模块被耦合至该测试单元的被测载波设备的载波接口，用于测试载波通信的抗噪声能力。在一优选的实施方式中，噪声注入模块能够发出白噪声、窄带噪声、脉冲噪声或从现场录制的噪声波形，噪声注入模块包括通信接口、控制模块、FPGA、FLASH存储器、DAC数模转换模块及PA功率放大器。在一优选的实施方式中，中央控制单元包括PC机、与PC机相连接的无线通信模块、高通滤波器及通信天线，其中，PC机用于运行电力线载波多级组网测试系统的控制软件，中央控制单元的对外通信通过天线模块进行，中央控制单元的无线通信模块作为无线控制网络的中央节点，以协调电力线载波多级组网测试系统内所有无线通信模块的组网通信。在一优选的实施方式中，每个局端测试单元包括主控模块、无线通信模块、噪声注入模块、电池供电模块、接口模块以及滤波器，并且局端测试单元引出通信天线接口和测试设备载波接口，其中，主控模块通过无线通信与中央控制单元进行通信，以控制局端测试单元内部的被测设备通信接口及噪声注入模块，通信天线接口用于连接通信天线，通信天线作为无线控制网络的数据收发通道，测试设备载波接口用于将局端被测载波设备的载波信号引出局端测试单元，通信天线接口处接有高通滤波器，测试设备载波接口处接有低通滤波器。在一优选的实施方式中，噪声注入模块由主控模块控制，噪声注入模块内部的通信接口连接至局端测试单元的主控模块，以接收主控模块下发的控制指令，控制指令传输至噪声注入模块内部的控制模块，控制模块解析控制指令，根据主控模块的设定，控制噪声注入模块内部的FPGA产生相应的数字噪声激励信号，DAC数模转换模块将数字噪声激励信号转换为模拟噪声信号，并将模拟噪声信号发送至PA功率放大器，PA功率放大器将模拟噪声信号放大至指定功率后注入至局端被测载波设备的载波接口。在一优选的实施方式中，局端被测载波设备为集中器载波通信模块，被测设备通信接口与局端被测载波设备的通信接口匹配，被测设备载波接口与局端被测载波设备的载波接口匹配。在一优选的实施方式中，表端被测载波设备为单/三相电能表载波通信模块，表端测试单元的测试接口与被测表端通信模块相匹配，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式噪声注入和无线连接的电力线载波多级组网测试系统，其特征在于，所述电力线载波多级组网测试系统包括：中央控制单元、多个局端测试单元、多个表端测试单元以及多个路由衰减器网络；/n其中，所述中央控制单元与所述多个局端测试单元、多个表端测试单元中的每个测试单元以及多个路由衰减器网络进行无线通信，以控制所述电力线载波多级组网测试系统的运行；/n所述局端测试单元用于测试局端被测载波设备，在载波通信网络中所述局端被测载波设备作为网络的中央节点，以维护载波网络通信；/n所述表端测试单元用于测试表端被测载波设备，在所述载波通信网络中所述表端被测载波设备作为网络的中继节点或终端节点，以负责中继通信及终端数据的传输；/n所述路由衰减器网络作为所述局端测试单元和所述表端测试单元的载波通信路由，每个所述路由衰减器网络能够连接多个测试单元，并能够切换临近载波节点之间的通信衰减度；/n并且其中，所述多个局端测试单元、多个表端测试单元中的每个测试单元内置有噪声注入模块，所述噪声注入模块被耦合至该测试单元的被测载波设备的载波接口，用于测试载波通信的抗噪声能力。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式噪声注入和无线连接的电力线载波多级组网测试系统，其特征在于，所述电力线载波多级组网测试系统包括：中央控制单元、多个局端测试单元、多个表端测试单元以及多个路由衰减器网络；
其中，所述中央控制单元与所述多个局端测试单元、多个表端测试单元中的每个测试单元以及多个路由衰减器网络进行无线通信，以控制所述电力线载波多级组网测试系统的运行；
所述局端测试单元用于测试局端被测载波设备，在载波通信网络中所述局端被测载波设备作为网络的中央节点，以维护载波网络通信；
所述表端测试单元用于测试表端被测载波设备，在所述载波通信网络中所述表端被测载波设备作为网络的中继节点或终端节点，以负责中继通信及终端数据的传输；
所述路由衰减器网络作为所述局端测试单元和所述表端测试单元的载波通信路由，每个所述路由衰减器网络能够连接多个测试单元，并能够切换临近载波节点之间的通信衰减度；
并且其中，所述多个局端测试单元、多个表端测试单元中的每个测试单元内置有噪声注入模块，所述噪声注入模块被耦合至该测试单元的被测载波设备的载波接口，用于测试载波通信的抗噪声能力。


2.如权利要求1所述的电力线载波多级组网测试系统，其特征在于，所述噪声注入模块能够发出白噪声、窄带噪声、脉冲噪声或从现场录制的噪声波形，所述噪声注入模块包括通信接口、控制模块、FPGA、FLASH存储器、DAC数模转换模块及PA功率放大器。


3.如权利要求2所述的电力线载波多级组网测试系统，其特征在于，所述中央控制单元包括PC机、与所述PC机相连接的无线通信模块、高通滤波器及通信天线，其中，所述PC机用于运行所述电力线载波多级组网测试系统的控制软件，所述中央控制单元的对外通信通过所述天线模块进行，所述中央控制单元的无线通信模块作为无线控制网络的中央节点，以协调所述电力线载波多级组网测试系统内所有无线通信模块的组网通信。


4.如权利要求3所述的电力线载波多级组网测试系统，其特征在于，每个所述局端测试单元包括主控模块、无线通信模块、噪声注入模块、电池供电模块、接口模块以及滤波器，并且所述局端测试单元引出通信天线接口和测试设备载波接口，其中，所述主控模块通过无线通信与所述中央控制单元进行通信，以控制所述局端测试单元内部的被测设备通信接口及噪声注入模块，所述通信天线接口用于连接通信天线，所述通信天线作为无线控制网络的数据收发通道，所述测试设备载波接口用于将所述局端被测载波设备的载波信号引出所述局端测试单元，所述通信天线接口处接有高通滤波器，所述测试设备载波接口处接有低通滤波器。


5.如权利要求4所述的电力线...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝伟琦，王贤辉，赵东艳，王于波，肖德勇，李铮，秦亮亮，陈奎熹，王辰皓，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司，国网信息通信产业集团有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11