CFDA中集中器自组网的方法及集中器

摘要

本发明揭示了一种CFDA中集中器自组网的方法及集中器。该方法可包括步骤：集中器接收主站发送的采集器的ID映射表后，进入准备组网阶段；在发送组网信标后，进入场强收集阶段；进行场强运算，进入建立路由阶段。本发明的CFDA中集中器自组网的方法及集中器，可建立高效率、高稳定性的网络，进行数据采集。

说明书

技术领域

本发明涉及到CFDA自组网，特别涉及到一种CFDA中集中器自组网的方 法及集中器。

背景技术

电力系统中传统的人工抄表，即由抄表人员每月逐户查抄电表，消耗了 大量的人力、物力，而且采集数据的时间跨度大、采集数据的准确度低，无 法满足“周期性、实时性、准确性”的要求，进而“远程自动化抄表系统”则成为 现代化电力系统中不可缺少的重要组成部分。该“远程自动化抄表系统”是指在 电力系统用户终端通过电表进行自动计量，并将自动计量的数据周期性的自 动回传至控制中心(主站)，由控制中心对数据进行记录分析，以完成后续的 优化调度、控制、计费等功能。基于CFDA微蜂窝固定无线数据传输接入系 统，可以构建高效可靠的远程自动化抄表系统，但现有技术中的建路由、组 网方式，效率较低，可靠性较差。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种CFDA中集中器自组网的方法及集中器，可 提升CFDA网络的效率及可靠性。

本发明提出一种CFDA中集中器自组网的方法，包括步骤：

集中器接收主站发送的采集器的ID映射表后，进入准备组网阶段；

在发送组网信标后，进入场强收集阶段；

进行场强运算，进入建立路由阶段。

优选地，所述集中器接收主站发送的采集器的ID映射表后，进入准备组 网阶段的步骤具体包括：

集中器接收ID映射表后，确定所述ID映射表是为批量或者增量；

当为增量时，根据所述ID映射表判断是否有相应的主动加入记录；如有， 则发送场强收集指令；否则，作为批量处理；

当为批量时，根据所述ID映射表计算并确定信道，并发送组网信标进行 组网。

优选地，所述场强收集具体包括：

在指定频道组进行扫描；

在接收信号帧后，判断所述信号帧是否合法；

在所述信号帧合法时，记录所述信号帧中包含的场强信息。

优选地，所述场强收集包括：

发送组网信标后的场强收集以及发送场强收集指令后的场强收集。

优选地，所述进行场强运算，进入建立路由阶段的步骤具体包括：

进行场强运算，给每个采集器配置多条路径并形成配置表；

将所述配置表发送至采集器；

接收采集器的反馈信息。

本发明还提出一种集中器，包括：

准备组网模块，用于接收主站发送的采集器的ID映射表后，进入准备组 网阶段；

场强收集模块，用于在发送组网信标后，进入场强收集阶段；

配置模块，用于进行场强运算，进入建立路由阶段。

优选地，所述准备组网模块具体用于：

接收ID映射表后，确定所述ID映射表是为批量或者增量；

当为增量时，根据所述ID映射表判断是否有相应的主动加入记录；如有， 则发送场强收集指令；否则，作为批量处理；

当为批量时，根据所述ID映射表计算并确定信道，并发送组网信标进行 组网。

优选地，所述场强收集模块具体用于：

在指定频道组进行扫描；

在接收信号帧后，判断所述信号帧是否合法；

在所述信号帧合法时，记录所述信号帧中包含的场强信息。

优选地，所述场强收集包括：

发送组网信标后的场强收集以及发送场强收集指令后的场强收集。

优选地，所述配置模块具体用于：

进行场强运算，给每个采集器配置多条路径并形成配置表；

将所述配置表发送至采集器；

接收采集器的反馈信息。

本发明的CFDA中集中器自组网的方法及集中器，可建立高效率、高稳 定性的网络，进行数据采集。

附图说明

图1是本发明CFDA中集中器自组网的方法一实施例中步骤流程示意图；

图2是本发明CFDA中集中器自组网的方法一实施例中CFDA网络整体结 构示意图；

图3是本发明CFDA中集中器自组网的方法一实施例中准备入网具体步 骤流程示意图；

图4是本发明CFDA中集中器自组网的方法一实施例中场强收集具体步 骤流程示意图；

图5是本发明CFDA中集中器自组网的方法一实施例中建立路由具体步 骤流程示意图；

图6是本发明集中器一实施例的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步 说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限 定本发明。

CFDA(Cellular Fixed-wireless Digital Access)微蜂窝式固定节点无线数 据接入系统是一种自组织的MESH网络结构特征的无线数据接入系统。

参照图1，提出本发明一种CFDA中集中器自组网的方法的一实施例。 该方法可包括：

步骤S10、集中器接收主站发送的采集器的ID映射表后，进入准备组网 阶段；

步骤S11、在发送组网信标后，进入场强收集阶段；

步骤S12、进行场强运算，进入建立路由阶段。

参照图2，上述CFDA中主要包括DAU(Distributing Access Unit，分布 接入单元)、CAC(Cellular Access Center，蜂窝接入中心)以及网关10(GPRS 网关)。在CFDA中，DAU和CAC是与用户的数据采集设备以及数据处理设 备，相互连接，协调工作，共同构成完整的数据采集接入系统。因此，CFDA 实际上是一个通信中间件；用户的数据采集设备将采集到的数据交给DAU发 送；CAC接收DAU发出的数据，再通过上述GPRS(General Packet Radio  Service，通用分组无线服务技术)网关交给用户数据处理设备进行后续处理。 本实施例中，该数据采集设备可为采集器30，该用户数据处理设备可为电力 系统中的主站100。

利用CFDA自组网建立的信息采集平台，是将CFDA无线自组网作为集 中器20的下行采集通道，实现集中器20和电表之间的数据的透明传输，具 体的方式如下：将电表作为一个计量点，同时也是一个数据采集点，DAU安 装在电表侧；DAU的安装既可以嵌入到电表中，与电表形成一体化的设计， 成为CFDA无线电表，同时也可以设置于采集器30与电表的485总线相连， 形成485采集器30；将CAC安装在集中器20侧，集中器20可以将CAC嵌 入到集中器20中，也可以通过485或232接口与集中器20连接。构建好以 上的机构之后，即可开通组网，形成CFDA的下行网络，该网络可以形成集 中器20和电表之间的透明的通信通道，实现电表和集中器20之间的透明数 据采集，集中器20可以通过645规约，直接读取网内任意电表的参数。本实 施例中，DAU设置于采集器30，CAC设置于集中器20。安装在集中器20的 CAC与安装在采集器30的DAU之间可以通信，而DAU相互之间按照指定 路由协议转发通信。

上述集中器20接收主站100的读表指令后，将该读表指令发送给下一级 的采集器30；接收该读表指令的采集器30通过多跳路由的方式，再进一步转 发其他的采集器30；接收到该读表指令的采集器30可采集与其关联电表的电 表参数，该电表参数至少包括电表所显示的用电度数等；一个采集器30可与 一个或多个电表关联，采集电表参数；该采集器30在采集到电表参数后，通 过其他采集器30转发或者直接反馈给集中器20；该集中器20在收集到CFDA 网络中电表参数后，通过GPRS网关发送给主站100，以便主站100完成对电 表进行优化调度、控制或者计费等功能。

上述CFDA自组网信息采集平台，在进行自动化抄表之前，需要先进行 CFDA自组网。

上述主站100可用于规划网络结构，确定微蜂窝地域及数量，形成蜂窝 结构；并根据该蜂窝结构确定CAC的编码方案；以及根据该CAC的编码方 案，分配频率资源给CAC，确定DAU的物理ID及逻辑ID，形成两者的ID 映射表。

设置有CAC的集中器20，可从该主站100中下载该ID映射表，并在确 定所有的DAU都在线后，指示CAC建路由，组网络。

参照图3，上述步骤S10可具体包括：

步骤S101、集中器20接收ID映射表后，确定所述ID映射表是为批量 或者增量；当为增量时，进行步骤S102；当为批量时，进行步骤S103；

步骤S102、根据所述ID映射表判断是否有相应的主动加入记录；如有， 进行步骤S1021；否则，作为批量处理，进行步骤S103；

步骤S1021、发送场强收集指令；

步骤S103、根据所述ID映射表计算并确定信道，并发送组网信标进行组 网。

上述集中器20接收到采集器30的ID映射表后，根据该ID映射表可确 定新加入网络的采集器30的数量，当新加入网络的采集器30数量较多时， 可确认为批量；当新加入网络的采集器30数量较少时，可确认为增量。上述 批量与增量的判定，可根据预先设定的数值进行。该数值根据实际情况而定。

当为批量时，上述集中器20针对该ID映射表中的采集器30进行组网， 计算并确定传输信道并发送组网信标。

当为增量时，上述集中器20再进一步根据该ID映射表判断上述采集器 30是否有主动加入网络的记录；如有，则该集中器20可直接发送场强收集指 令，收集该采集器30的场强信息，使其加入网络。否则，可将没有主动加入 网络记录的采集器30作为批量处理。

该主动加入网络的记录，即为未入网的DAU(采集器30)主动向CAC (集中器20)发起入网请求的记录。该请求入网的过程即为“游离入网”功能， 其具体过程详细描述如下：

在组网完成后，可能存在漏点(即有DAU未入网)的情况；同时，在已 经组网的网络使用过程中，随时都可能有新的DAU节点需要加入。上述两类 DAU节点处于游离状态，需要主动申请入网。

上述游离的DAU节点在每个频道组的最后一个频道发送主动入网请求， 然后进入扫描接收状态，扫描一定时间(根据时隙号取值约6～10分钟)后， 如果没有收到应答，将切换频道再发入网请求，直到所有频道组发完为止。 在网状态的DAU节点如果收到游离DAU节点的入网请求，会在每个频道组 的第一频道进行应答。游离的DAU如果接收到其它DAU节点应答，记录应 答DAU节点地址(ID)保存到场强表，记录的格式和信标场强表一致。直到 所有应答时隙完毕，然后从能联系上的DAU节点中，选择一条最优路径上报 CAC。CAC将记录该DAU的ID，并根据该ID判断对应的DAU是否属于其 网络管辖范围；如是，则对该DAU进行场强收集和配置；否则，不予处理。 如果上述游离DAU在侦听期间，接收到组网信标，则放弃入网申请，进入信 标组网过程。

参照图4，上述场强收集可具体包括：

步骤S104、在指定频道组进行扫描；

步骤S105、在接收信号帧后，判断所述信号帧是否合法；

步骤S106、在所述信号帧合法时，记录所述信号帧中包含的场强信息。

上述场强收集可包括：发送组网信标后的场强收集以及发送场强收集指 令后的场强收集。该发送组网信标后的场强收集是指，当上述集中器20发送 完组网信标后，上述采集器30需对该组网信标分级进行转发，且先收到组网 信标的采集器30可对外发送场强信息；该集中器20可指定频道组内扫描， 接收其附近的(比如第一层等)采集器30发出的场强信息；接收后，进行帧 的合法性验证，可先判断该接收的实际信道(号)是否为指定信道(号)，再 判断中心网络ID(集中器ID)是否正确，在该实际信道为指定信道且中心网 络ID正确时，则确定为合法帧；则可存储该帧并记录场强信息；此时，采集 器30对组网信标的转发周期还未结束，该集中器20也还未发出场强收集指 令。

上述集中器20可在该组网信标的转发周期结束后，发送场强收集指令， 进行场强收集。该组网信标的转发周期，可根据采集器30进行组网信标转发 的圈(层)数进行计算。

上述集中器20在发送场强收集后，可通过在指定频道组进行扫描，收集 采集器30返回的场强信息；并对收集的帧进行合法性判断，确定为合法帧后， 可记录相应的场强信息。

上述集中器20还可根据对采集器30的场强信息收集情况，判断场强是 否收集完成。如未完成，则可继续发送场强收集指令，进行场强收集；否则， 则可进行场强运算，进入入网配置阶段。

参照图5，上述步骤S12具体包括：

步骤S121、进行场强运算，给每个采集器配置多条路径并形成配置表；

步骤S122、将所述配置表发送至采集器；

步骤S123、接收采集器的反馈信息。

上述集中器20，在场强收集完成后，即可为采集器30建立路由。该集中 器20对收集的采集器30场强进行场强运算，计算通信路径，并为每一采集器 30配置3条通信路径，并建立配置表进行存储；然后将配置表发送至采集器30， 再接收采集器30的反馈信息，以判断配置是否成功；在上述ID映射表所有的 采集器30都配置成功后，则组网结束。由此，可建立高效率、高稳定性的网 络，进行数据采集。

上述CFDA网络的最大路由深度为7级，而且CFDA为MESH网络，有多条 路由可以实现，但为了考虑时效性，以三条路由为一组，进行超时的计算时 间。具体的超时时间的计算公式(1)：

T＝(传输字节数*T1+T2)*7*2*3    (1)

其中，T1可为一个字节的传输时间；T2可为传输过程中的前导码时间。

参照图6，提出本发明一种集中器的一实施例。该集中器20可包括：准 备组网模块201、场强收集模块202以及配置模块203；该准备组网模块201， 用于接收主站发送的采集器30的ID映射表后，进入准备组网阶段；该场强 收集模块202，用于在发送组网信标后，进入场强收集阶段；该配置模块203， 用于进行场强运算，进入建立路由阶段。

上述准备组网模块201具体用于：接收ID映射表后，确定所述ID映射 表是为批量或者增量；当为增量时，根据所述ID映射表判断是否有相应的主 动加入记录；如有，则发送场强收集指令；否则，作为批量处理；当为批量 时，根据所述ID映射表计算并确定信道，并发送组网信标进行组网。

上述准备组网模块201接收到采集器30的ID映射表后，根据该ID映射 表可确定新加入网络的采集器30的数量，当新加入网络的采集器30数量较 多时，可确认为批量；当新加入网络的采集器30数量较少时，可确认为增量。 上述批量与增量的判定，可根据预先设定的数值进行。该数值根据实际情况 而定。

当为批量时，上述准备组网模块201针对该ID映射表中的采集器30进 行组网，计算并确定传输信道并发送组网信标。

当为增量时，上述准备组网模块201再进一步根据该ID映射表判断上述 采集器30是否有主动加入网络的记录；如有，则可通过场强收集模块202直 接发送场强收集指令，收集该采集器30的场强信息，使其加入网络。否则， 可将没有主动加入网络记录的采集器30作为批量处理。

上述场强收集模块202具体用于：在指定频道组进行扫描；在接收信号 帧后，判断所述信号帧是否合法；在所述信号帧合法时，记录所述信号帧中 包含的场强信息。上述场强收集包括：发送组网信标后的场强收集以及发送 场强收集指令后的场强收集。

该发送组网信标后的场强收集是指，当上述准备组网模块201发送完组 网信标后，上述采集器30需对该组网信标分级进行转发，且先收到组网信标 的采集器30可对外发送场强信息；该场强收集模块202可指定频道组内扫描， 接收其附近的(比如第一层等)采集器30发出的场强信息；接收后，进行帧 的合法性验证，可先判断该接收的实际信道(号)是否为指定信道(号)，再 判断中心网络ID(集中器ID)是否正确，在该实际信道为指定信道且中心网 络ID正确时，则确定为合法帧；则可存储该帧并记录场强信息；此时，采集 器30对组网信标的转发周期还未结束，该场强收集模块202也还未发出场强 收集指令。

上述场强收集模块202可在该组网信标的转发周期结束后，发送场强收 集指令，进行场强收集。该组网信标的转发周期，可根据采集器30进行组网 信标转发的圈(层)数进行计算。

上述场强收集模块202在发送场强收集后，可通过在指定频道组进行扫 描，收集采集器30返回的场强信息；并对收集的帧进行合法性判断，确定为 合法帧后，可记录相应的场强信息。

上述场强收集模块202还可根据对采集器30的场强信息收集情况，判断 场强是否收集完成。如未完成，则可继续发送场强收集指令，进行场强收集； 否则，则可进行场强运算，进入入网配置阶段。

上述配置模块203具体用于：进行场强运算，给每个采集器配置多条路 径并形成配置表；将所述配置表发送至采集器；接收采集器的反馈信息。

上述配置模块203可在场强收集完成后，对收集的采集器30场强进行场 强运算，计算通信路径，并为每一采集器30配置3条通信路径，并建立配置 表进行存储；然后将配置表发送至采集器30，再接收采集器30的反馈信息， 以判断配置是否成功；在上述ID映射表所有的采集器30都配置成功后，则 组网结束。由此，可建立高效率、高稳定性的网络，进行数据采集。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接 或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。