一种长距离端点自由组网拓扑方法技术

本发明专利技术公开了一种长距离端点自由组网拓扑方法，包括第一步研究适用于长距离认知无线自组网通信频谱感知算法；第二步长距离认知无线自组织网络装置的部署；第三步研发长距离认知无线自组织网络管理系统；第四步项目的实施，四个步骤构成长距离端点自由组网拓扑方法，建设的具有自组网特性的无线专网，用于弥补风电场因受限于地理环境，传统无线网络覆盖面不全

【技术实现步骤摘要】
一种长距离端点自由组网拓扑方法


[0001]本专利技术涉及无线自组网通信
，具体为一种长距离端点自由组网拓扑方法
。

技术介绍

[0002]风电场电力设施大量存在于深山中，无公网信号或信号覆盖弱的特殊场景，现场组网受限于环境
、
技术等因素，利用现有网络无法实现全覆盖，同时地形
、
地貌及部分自然保护区会导致组网非常困难，建设困难
。
缺乏公共无线网络覆盖，有线网络建设也困难重重，形成了事实上的无网区
。
没有网络，新兴的自动化
、
智能化
、
信息化等技术手段难以落地实施，只能依靠人工方式进行巡检
、
运维，效率低
、
成本高
、
难度大
。
[0003]风场升压站到各风机塔筒中的工业环网仅用于传输风机
SCADA
数据和部分辅控数据，且按照电网安全规范要求，必须单向传输给电网，无法实现数据的交互
。
因此，有线网络除了解决核心数据传输问题，无法满足其他需要；无论是为了便利实现现场其他新增或临时部署传感数据的采集与上传，还是为了实现现场移动终端采集的高清音视频信息或各地之间人员交互协同，甚至为了解决应急期间通信尤其是可视化集控和无人少人值守需求，都需要实现安全
、
可靠和高效的无线通信覆盖，且满足风场塔筒内外和建设生产全周期的所有通信要求
。
[0004]因此，设计实用性强和建设的具有自组网特性的无线专网，用于弥补风电场因受限于地理环境，传统无线网络覆盖面不全
、5G
网络独自投资较高的情况，通过部署长距离认知无线自组织网络管理系统及装置实现对现有通信网络的延伸，可以应用在风电
、
光伏
、
架空线路
、
现场检修抢修作业
、
人员巡检
、
网络应急等场景中，解决“最后一公里”通信困难的问题，对于抢险救灾，应急通讯等特殊场合的网络通信具有非常重要的意义
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种长距离端点自由组网拓扑方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题
。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种长距离端点自由组网拓扑方法，包括如下步骤：
[0007]S1
研究适用于长距离认知无线自组网通信频谱感知算法；
[0008]S2
长距离认知无线自组织网络装置的部署；
[0009]S3
研发长距离认知无线自组织网络管理系统；
[0010]S4
项目的实施
。
[0011]根据上述技术方案，步骤一研究适用于长距离认知无线自组网通信频谱感知算法具体为：在梯度算法基础上引入协作代价因子，对最优协作节点规模进行论证分析，通过仿真结果，验证算法在保证
ROC
性能的同时，有效降低了感知计算复杂度和节点开销
。
[0012]根据上述技术方案，步骤一中，一个无线融合中心的认知自组网网络假设授权网
络先验信息未知，每个自组网感知节点在检测本地能量信息的同时与邻居节点通过控制信道交互感知信息，采用二元假设模型描述作为频谱感知模型，通过优化目标
、
阈值选择
、
部分梯度算法
Ψ
‑
GBCS、
性能评估四个步骤进行仿真和分析
。
[0013]根据上述技术方案，步骤二长距离认知无线自组织网络装置的部署具体为：长距离认知无线自组织网络装置以移动部署为主，也可以放桩架设，主要用作广域无线覆盖的车载台或者固定放桩接入节点，用来汇聚多个单兵节点的数据，支持多种数据接入方式，包括有线以太网
、
无线网络等，具备丰富的互联互通的接口
。
[0014]根据上述技术方案，步骤二中长距离认知无线自组织网络装置由自组网模块
、
放大器模块
、
天线和外壳四个主要部分组成，且自组网模块内导入适用于长距离认知无线自组网通信频谱感知算法
。
[0015]根据上述技术方案，自组网模块是完成整个数字域通信处理和主控主力的重要硬件，自组网模块包括
FPGA
芯片部分和处理系统部分，
FPGA
芯片部分结合了高密度
、
高性能以及丰富的特性，能够集成更多的功能，
FPGA
芯片部分相互通讯连接有射频模组，射频模组使用的是
AD936x
射频芯片，高度集成化了数模转换，滤波
、
上下变频等射频功能，简化了开发流程，能够支持较复杂通信系统开发工作
。
[0016]根据上述技术方案，放大器模块中的射频组件完成对模拟信号的接收
、
放大和滤波操作，实现频段模拟信号的接收和发送，通信模块采用双天线的射频设计，其中包括1路射发射通道，2路射频接收通道
。
[0017]根据上述技术方案，天线采用全向天线
。
[0018]根据上述技术方案，外壳采用金属加固外壳
。
[0019]根据上述技术方案，步骤三研发长距离认知无线自组织网络管理系统具体为：自组网模块通过网络协议通信连接有管理平台，管理平台对自组网装置状态实施监测，自组网装置的参数设置，快捷设置，各个节点名称
、
地址
、MAC、
频率
、
功率
、ID
及带宽的调整管理，同时具备
GPS/
北斗定位地图加载和自检功能
。
[0020]根据上述技术方案，网络协议中的物理层采用
MIMO
‑
OFDM
物理层方案，
MIMO
和
OFDM
技术能够解决带宽效率和多径衰落，
MIMO
‑
OFDM
技术通过适当选择各载波的带宽和采用纠错编码技术，可以将频率选择性多径衰落信道转换成平坦信道，使多径衰落对系统的影响就得以完全消除
。
[0021]根据上述技术方案，步骤四项目的实施具体为：在风电场部署5台基站式长距离认知无线自组织网络装置，其中1台安装在升压站办公综合楼楼顶，采用支杆安装；风机机舱安装4台，安装位置为风机升降梯对面，并将5台基站式长距离认知无线自组织网络装置接入长距离认知无线自组织网络管理系统，实现风电场的升压站
、
风机塔筒及周边道路的全面无线网络覆盖
。
[0022]根据上述技术方案，天线的安装是用馈线进线槽部署到风机机舱外，通过定制紧固件安装在机舱外部支架上
。
[0023]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0024](1)
本项目在风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种长距离端点自由组网拓扑方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
研究适用于长距离认知无线自组网通信频谱感知算法；
S2
长距离认知无线自组织网络装置的部署；
S3
研发长距离认知无线自组织网络管理系统；
S4
项目的实施
。2.
根据权利要求1所述的一种长距离端点自由组网拓扑方法，其特征在于，步骤一研究适用于长距离认知无线自组网通信频谱感知算法具体为：在梯度算法基础上引入协作代价因子，对最优协作节点规模进行论证分析，通过仿真结果，验证算法在保证
ROC
性能的同时，有效降低了感知计算复杂度和节点开销
。3.
根据权利要求2所述的一种长距离端点自由组网拓扑方法，其特征在于：步骤一中，一个无线融合中心的认知自组网网络假设授权网络先验信息未知，每个自组网感知节点在检测本地能量信息的同时与邻居节点通过控制信道交互感知信息，采用二元假设模型描述作为频谱感知模型，通过优化目标
、
阈值选择
、
部分梯度算法
Ψ
‑
GBCS、
性能评估四个步骤进行仿真和分析
。4.
根据权利要求1所述的一种长距离端点自由组网拓扑方法，其特征在于，步骤二长距离认知无线自组织网络装置的部署具体为：长距离认知无线自组织网络装置以移动部署为主，也可以放桩架设，主要用作广域无线覆盖的车载台或者固定放桩接入节点，用来汇聚多个单兵节点的数据，支持多种数据接入方式，包括有线以太网
、
无线网络等，具备丰富的互联互通的接口
。5.
根据权利要求4所述的一种长距离端点自由组网拓扑方法，其特征在于，步骤二中长距离认知无线自组织网络装置由自组网模块
、
放大器模块
、
天线和外壳四个主要部分组成，且自组网模块内导入适用于长距离认知无线自组网通信频谱感知算法
。6.
根据权利要求5所述的一种长距离端点自由组网拓扑方法，其特征在于：自组网模块是完成整个数字域通信处理和主控主力的重要硬件，自组网模块包括
FPGA
芯片部分和处理系统部分，
FPGA
芯片部分结合了高密度
、
高性能以及丰富的特性，能够集成更多的功能，
FPGA
芯片部分相互通讯连接有射频模组，射频模组使用的是
AD936x
射频芯片，高度集成化...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢高，凌一鸣，刘琰，
申请(专利权)人：国家能源集团龙源江永风力发电有限公司，
类型：发明
国别省市：