轻量化5G模组及其配电终端制造技术

本申请公开了一种轻量化5G模组及其配电终端，其中，轻量化5G模组包括：电源管理子系统，用于支持模组供电；通信子系统，用于实现5G通信功能；应用子系统，用于开发电力业务适配协议，通过核间消息与通信子系统进行通讯；多模射频子系统，用于实现射频收发，裁剪制式频段进行射频通讯；其中，通信子系统与配网数据网络之间进行二次认证。配电终端包括轻量化5G模组，用以与配电主站通信。本申请的有益效果：通过接收到射频信号后裁剪非必要的通信制式频段，从而减少相关的PA、RF开关等射频前端元器件，裁剪后的射频信号再通过二次认证不仅提高了网络通讯安全性还减少了认证时间，降低模组的功耗、复杂度，从而降低模组占用空间，适用面更广。面更广。面更广。

【技术实现步骤摘要】
轻量化5G模组及其配电终端


[0001]本申请涉及电网通信配置领域，尤其涉及一种轻量化5G模组及其配电终端。

技术介绍

[0002]随着城、农网改造的不断深化，在10kV配电网的运行中，供电的可靠性和安全性在不断提高，整个配网中故障和事故率已有所降低，但由于各类分段开关、支线开关的故障保护功能不同，10kV分支线路事故引发主干线停电的比率却在不断升高，因分支线路的故障及保护配合不当而波及整条10kV线路停电的事故时有发生。然而，现阶段一二次融合柱上开关多通过4G接入，通过公网通信安全性难以得到保障，且延时高，难以通过远程遥控进一步提升架空线路供电可靠性。
[0003]采用具有高速率、大容量、低时延和高可靠等特点的5G通信模块，可满足配电网智能设备可靠性、高安全性的要求。在配电领域，以低功耗的5G通信技术为基础可以支持实现开关遥控的实时性、配电线路运行状态监测的在线性、故障研判反馈的及时性。此外，在电力通信基础设施建设领域，通信网将不再局限于有线方式，尤其在相对偏远的山地、水域等复杂地区，5G网络部署相比有线方式成本更低，部署更快。
[0004]传统的配电终端和5G CPE通信装置是独立设备，两者通过以太网接口连接传输数据。5G CPE装置包括ARM芯片、Linux操作系统、5G模组。这种设计下的装置结构不仅体积大，占用安装空间；并且该装置采用CPU+5G架构进行设计，当ARM芯片搭载Linux操作系统运行时功耗大，系统整机功耗在10W左右，功耗高，且不利于户外取电使用。现状安装方式是5G配电终端通过外置5G CPE连接，配电终端通过外置PT取电，产品安装尺寸较大。
[0005]采用5G通信的配电网设备可以充分发挥5G通信低延时，高带宽，高安全性的优点，但其功耗较大且配电终端产品由于自身的计算与存储资源有限，缺少足够的防护，随着种类与数量的增多又势必带来更多的漏洞，因此攻击者很容易侵入到电网设备中实施干扰、监视甚至远程控制。
[0006]中国专利《一种基于5G网络切片的电力物联网安全管理方法及系统》，公开号：CN112616124A，公开日：2021年04月06日，公开了5G运营商基于配电自动化终端发送的认证请求进行身份与权限认证；根据身份与权限认证结果，基于所判断的切片类型的相关参数和安全需求及基于配电自动化中需要的特殊安全服务，形成安全配置文件；编排安全配置文件到相应的网络切片当中；利用人工神经网络算法对所采集的安全数据进行训练，构建切片安全模型，得到安全控制策略，根据安全控制策略对安全配置文件进行调整和更新，实现电力物联网的安全管理，然而大量射频信号以及网络数据的输入会加大5G模组的功耗，从而使得必须采用较大的5G CPE通信装置，适配范围大大降低。

技术实现思路

[0007]本申请针对现有技术中无法兼顾安全性以及轻量化的问题，提出一种轻量化模组，通过接收到射频信号后裁剪非必要的通信制式频段，从而减少相关的PA、RF开关等射频
前端元器件，裁剪后的射频信号再通过二次认证不仅提高了网络通讯的安全性还减少了认证时间，降低芯片及模组的功耗、复杂度，从而降低模组占用空间，适用面更广。
[0008]为实现上述技术目的，作为本申请的第一方面，提供的一种轻量化5G模组，包括：电源管理子系统，用于支持模组供电；通信子系统，用于实现5G通信功能；应用子系统，用于开发电力业务适配协议，通过核间消息与通信子系统进行通讯；多模射频子系统，用于实现射频收发，裁剪制式频段进行射频通讯；其中，通信子系统与配网数据网络之间进行二次认证。
[0009]可选的，电源管理子系统包括宽电压输入、保护、低功耗模式支持以及开关机。
[0010]可选的，通信子系统包括通信处理器以及5G协议栈，用以实现空中写卡、锁卡、锁网以及语音服务。
[0011]可选的，应用子系统包括应用处理器，用以实现基带芯片驱动、系统支撑、调试软件以及应用软件的功能。
[0012]可选的，多模射频子系统包括多模射频芯片、射频前端、低噪放大器、混频器以及滤波器，通过裁剪非必要的通信制式频段以实现模组轻量化。
[0013]可选的，通信处理器与应用处理器设于同一基带芯片，以通过核间消息相互通讯。
[0014]可选的，基带芯片与多模射频子系统通讯连接，多模射频子系统接收到射频信号后输送至基带芯片，基带芯片通过5G协议栈与用户端之间建立通讯。
[0015]可选的，通信子系统对于物理网络切分为多个虚拟网络，用以实现单服务单虚拟网络的功能；通信子系统接收用户端的接入认证后，通过二次验证协议进行二次验证以确保信息安全。
[0016]可选的，射频前端与多模射频芯片相互通讯连接，以对通信制式频段进行裁剪输送至多模射频芯片。
[0017]作为本申请的第二方面，还提供一种配电终端，包括上述任意一种轻量化5G模组，用以与配电主站通信，提供配电系统运行情况和各种参数。
[0018]本申请的有益效果：通过接收到射频信号后裁剪非必要的通信制式频段，从而减少相关的PA、RF开关等射频前端元器件，裁剪后的射频信号再通过二次认证不仅提高了网络通讯的安全性还减少了认证时间，降低芯片及模组的功耗、复杂度，从而降低模组占用空间，适用面更广。
附图说明
[0019]图1为本申请轻量化5G模组一种实施例情况下的结构示意图。
[0020]图2为如图1所示一种实施例情况下的具体结构示意图。
具体实施方式
[0021]为使本申请的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本申请的一种最佳实施例，仅用以解释本申请，并不限定本申请的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0022]如图1所示，作为本申请的第一方面，本申请提供一种轻量化5G模组，包括电源管
理子系统、通信子系统、应用子系统、多模射频子系统以及外部接口。通信子系统包括通信处理器以及5G协议栈用以实现空中写卡、锁卡、锁网、语音等5G高层服务功能；应用子系统包括应用处理器用以实现基带芯片驱动、系统支撑、调试软件、应用软件等功能，电力业务适配协议在此系统中开发，并通过核间消息与通信子系统的通信处理器通信；多模射频子系统包括多模射频芯片、射频前端、低噪放大器、混频器以及滤波器等子结构，用于实现射频收发，支持2G/3G/4G/5G(可裁剪)等各种制式频段的射频通信；电源管理子系统，用于支持模组的供电，包括宽电压输入、保护、低功耗模式支持、多种开机方式等；外设接口包括UART串口、USB、FE/GE网口、SPI、I2C、USIM等接口。
[0023]可选的，采用eSIM芯片支持模组借助电力5G安全代理SDK与电力5G终端管控平台的连接管理，以及电力业务终端国内运营商异网灵活切换。
[0024]由于绝大部分电力业务使用SIM卡为运营商提供的电力专用APN的物联网卡，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量化5G模组，用于对电力系统配网终端实现安全防护，其特征在于：包括：电源管理子系统，用于支持模组供电；通信子系统，用于实现5G通信功能；应用子系统，用于开发电力业务适配协议，通过核间消息与所述通信子系统进行通讯；多模射频子系统，用于实现射频收发，裁剪制式频段进行射频通讯；其中，所述通信子系统与配网数据网络之间进行二次认证。2.如权利要求1所述的轻量化5G模组，其特征在于：所述电源管理子系统包括宽电压输入、保护、低功耗模式支持以及开关机。3.如权利要求1所述的轻量化5G模组，其特征在于：所述通信子系统包括通信处理器以及5G协议栈，用以实现空中写卡、锁卡、锁网以及语音服务。4.如权利要求3所述的轻量化5G模组，其特征在于：所述应用子系统包括应用处理器，用以实现基带芯片驱动、系统支撑、调试软件以及应用软件的功能。5.如权利要求1所述的轻量化5G模组，其特征在于：所述多模射频子系统包括多模射频芯片、射频前端、低噪放大器、混频器以及滤波器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗少杰，王凯，俞啸玲，樊立波，刘兴业，夏红军，金旻昊，钱浩，徐绍强，康恺，毛圣铭，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司杭州供电公司，
类型：发明
国别省市：