本發(fā)明涉及一種混合介質通信網絡及應用于該網絡的不間斷通信方法。涉及專利分類號H04電通信技術H04B傳輸H04B3/00有線傳輸系統(tǒng)H04B3/54通過電力配電線傳輸的系統(tǒng)。

背景技術：

隨著EPON技術的不斷成熟，配電通信系統(tǒng)組網多采用EPON組網技術。EPON技術采用一點到多點的無源分配光纖網構造連接局端與用戶端，其國際標準IEEE802.3ah已于2004年發(fā)布，其解決方案和相應產品也日趨成熟，已基本適應配電通信網接入層可靠性的需求，將成為今后主流配電通信接入網的組網方式。但是，EPON保護和其組網技術目前還處于初級階段，由于配電網可靠性的特殊需要，為了提高網絡的可靠性，EPON冗余保護組網已成為配電通信網未來的發(fā)展趨勢。目前EPON冗余保護組網技術在配電通信組網的新建項目中已經開始使用。配電通信網接入層EPON保護組網方式在實際工程使用的通信網結構包括。單電源冗余保護樹形網、全鏈型保護手拉手網、全鏈路保護雙電源雙Ｔ網和環(huán)形保護網。上述幾種冗余組網保護技術均是通過對光纜中信號進行實時監(jiān)測，在出現(xiàn)嚴重故障時快速將工作光路切換到備用光纖通道，其應用前提是具備備用的光纖路由。

在實際應用中，有些地方光纜因城建審批原因無法敷設?；蛘哂捎诘孛娉两档仍蛟斐深A留通信管道區(qū)域管道不通，致使光纖不能到達。或者已存在的光纖外力等影響發(fā)生機械斷裂，無法繼續(xù)提供通信支持。上述問題均會造成無法提供備用光纖路由甚至無法提供光纖路由，造成無法形成光纖通信保護甚至造成地點無法解決配電通信問題，孤島化情況普遍存在。這些問題限制了配電網通信業(yè)務開展和智能電網建設。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制的一種混合介質通信網絡，包括。

多個通過電力線相互連接的區(qū)域光通信網絡。

所述的區(qū)域光通信網絡內部包括。光線路終端OLT和多個通過光纖與所述OLT連接的光網絡單元ONU，也可以通過簡單更換轉化模塊用于光纖以太網。

每個所述的光網絡單元ONU與OLT連接的光纖上設有分光器，由該分光器引出的光纖與混合介質網關的光纖接口連接。

正常的工作狀態(tài)下，所述ONU通過分光器同時向區(qū)域光通信網絡中的OLT和混合介質網關發(fā)送光信號。混合介質網關檢測接收到的光信號是否正常，若正常則ONU通過OLT完成光信號的傳輸。若不正常，則所述的混合介質網關通過自身的載波單元經由電力線路傳輸至與其相連接的其它區(qū)域光通信網絡，由其它光通信網絡中的混合介質網關轉換為光信號通過所在網絡的OLT傳輸至指定的目標設備。

作為優(yōu)選的實施方式，所述的ONU還通過光纖與共同的區(qū)域光通信網絡中的混合介質網關直連，作為冗余線路。在所在區(qū)域OLT以及連通ONU和OLT的光纖線路出現(xiàn)問題的時候，通過冗余線路將ONU的光信號傳輸至混合介質網關，進而通過電力載波信號傳輸至OLT2以完成信號的后續(xù)傳輸。

更進一步的，所屬的額混合介質網關包括。偶數個光纖接口、與光纖接口連接的轉換單元、與多個轉換單元連接的判斷/切換單元以及載波單元。

所述的偶數個光纖接口和連接的轉換單元構成默認傳輸通道和冗余傳輸通道。

所述的光纖接口通過光纖線路連接區(qū)域光纖網絡內部的光網絡單元ONU。

所述的轉換單元連接所述的光纖接口，接收光網絡單元ONU傳輸的光信號，并將光信號轉換成電信號。將其它區(qū)域光纖網絡傳輸的載波信號/電信號轉換成光信號。

工作時，所述的轉換單元通過對至少包含接收光功率、發(fā)射光功率和光模塊溫度參數的光口參數監(jiān)測實現(xiàn)對光纖通信中實時通信質量的監(jiān)控。判斷切換單元監(jiān)測到所述的光口參數、電信號誤碼率、延時和抖動任一參數超過閾值時，切換由所述的光纖接口和轉換單元構成數據傳輸通道，切換至備份冗余傳輸通道，并將冗余傳輸通道傳輸的數據通過所述的載波單元經電力線路傳輸鄰近的區(qū)域光纖網絡。

一種光纖網絡的不間斷通信方法，其特征在于包括如下步驟。

所述的判斷切換單元實時讀取光纖接口輸入的光信號的參數，比如之前所述的接收光功率、發(fā)射光功率以及光模組溫度參數。

首先判定所述的光功率是否低于設定值。如果光功率低于設定值，則進一步的考慮光接收放大增益是否達到極限。如果沒有達到增益，則提升所述的光接收方法增益，繼續(xù)監(jiān)測提升后接收光功率仍然低于閾值。

如果接收光功率低于設定值而且此時接收放大增益已達到極限，則發(fā)出報警，接收光功率報警標志位。

如果接收光功率高于設定值或者發(fā)出報警并接收光功率報警標志位，則繼續(xù)考察發(fā)射光功率是否達到極限。

如果所述的發(fā)射光功率沒有達到極限值，則清零發(fā)射調整標志。置位發(fā)射功率報警標志，以準備繼續(xù)監(jiān)控溫度指標。

如果發(fā)射光功率達到極限值，說明出現(xiàn)異常，此時置位發(fā)射調整標識，同時清零發(fā)射功率報警標志。

此時開始讀取光/電信號的誤碼率、抖動和延時參數。

首先判定誤碼率是否超標，如果誤碼率超標，則在誤碼率超標標識位+1。當誤碼率超標標志位積累到5時，意味著當前的傳輸線路（默認傳輸線路的終端OLT設備故障或者線路故障），控制切換傳輸數據的轉換模塊，接收由冗余傳輸線路傳輸的光信號，并通過載波模塊傳輸至鄰近的網絡通過鄰近網絡的OLT設備完成通信。

如果誤碼率超標標志位暫未達到5，則啟動1秒定時。然后重新等待單元讀取誤碼率、抖動和延時數據，并進行誤碼率超標分析。

相應的，如果誤碼率并未超標，則清零誤碼率超標標志，繼續(xù)檢測抖動招標和延時超標或者是否存在任一的報警標志置位。

如果存在報警標志位置位，則直接切換轉化模塊變更光纖線路。

如果沒有報警標志位的置位，則說明光纖網絡（經由OLT網絡傳輸）正常，則重復初始步驟，繼續(xù)檢測光纖網絡。

當切換轉換模塊時，生成一個模塊切換標志置位，表示當前已切換成冗余網絡進行載波通信。同時啟動30分鐘定時，即30分鐘后，開始重新上述的監(jiān)測流程，重點判定所述的光纖網絡的參數是否恢復正常使用狀態(tài)，如果經過所述流程仍然發(fā)現(xiàn)光纖網絡異常，則繼續(xù)使用冗余網絡并使用混合介質網關進行載波通信。如果光纖網絡正常使用，則恢復光纖通信。

通過采用上述的技術方案，本發(fā)明公開的配電通信網混合介質網關及環(huán)形通信網絡具備以下優(yōu)點。能夠為受現(xiàn)場條件和審批許可限制的“孤島化”配電終端提供一種可以快速實現(xiàn)的配電通信方式。能夠解決受現(xiàn)場條件和審批許可限制原因光纖鏈路無法構成環(huán)形通信網的問題，提高配電通信網的可靠性、有效性。能夠提供一種可靠性高、實現(xiàn)快速、經濟性好的配電通信網建設方案，對配電通信網建設具有重要的理論和現(xiàn)實意義。將會加快智能配電網的建設，為千家萬戶提供更加完善、安全的供電環(huán)境，具有十分重要的社會效益。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明的實施例或現(xiàn)有技術的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明混合介質網關的模塊組成圖。

圖2為本發(fā)明基于混合介質網關的環(huán)形網絡示意圖。

圖3為本發(fā)明的判斷切換流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚完整的描述。

如圖1所示。作為混合介質網絡中的核心部件的配電通信網混合介質網關，該網絡主要用于設置在光纖網絡的兩個光纖斷點A和光纖斷點B之間，利用寬帶載波通信方式的優(yōu)點，作為光纖手拉手環(huán)路斷點的通信中繼手段，實現(xiàn)環(huán)形配電網絡通信。網絡主要包括。光纖接口、轉換單元、判斷/切換模塊以及載波單元。

光纖接口，分別與光纖斷點A和光纖斷點B連接的光纖接口1和光纖接口2。

為了能夠保證本發(fā)明的網絡能夠適應Xpon、系統(tǒng)以及光纖以太網系統(tǒng)的連接，作為較佳的實施方式，光纖接口1和光纖接口2均采用了標準口，以適應多種不同的接口，以保證不同設備和系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。

轉換單元，與所述的光纖接口連接，負責接收外部設備傳輸的光信號和將網絡內部的光信號發(fā)射至外部設備，即主要負責光信號和電信號的轉換。

作為優(yōu)選的實施方式，所述的轉換單元主要包含光信號接收模塊，用于接收由所述的光纖接口1和光纖接口2導入本發(fā)明網絡的光信號。

還包括光信號發(fā)射模塊，用于將本發(fā)明網絡內部的信號發(fā)射至光纖接口連接的外部光通信設備。

相應的，為了保證光電信號的轉換，還包括必要的光-電信號轉換單元。

同時，為了能夠監(jiān)控模塊的溫度參數，轉換單元還包含了一個主要用于溫度參數監(jiān)測的判斷模塊。

作為優(yōu)選的實施方式，所述的轉換單元可以完成對光纖通信中實時通信質量的監(jiān)控，監(jiān)控主要通過對接收光功率、發(fā)射光功率和光模塊溫度參數的監(jiān)測實現(xiàn)，也可根據實際的應用場景和需求，添加其它參數的監(jiān)控。

在實際的使用的過程中上述的三個主要監(jiān)控參數一般不設定固定的閾值或者變化范圍值，根據具體應用場景的不同，而根據條件靈活設置監(jiān)控的閾值或者變化范圍值。

對于光發(fā)射功率來說，隨著光通信距離的不同，轉換單元需要不斷調整自己的發(fā)射功率。保持適當的光發(fā)射功率一方面可以延長發(fā)射模塊的使用壽命，減少發(fā)熱，同時也能補償光纖傳輸對光信號的衰減，保證接收端能夠接收到合適的光信號。

接收光功率的監(jiān)控目的主要包括兩個方面。一個是為了保證能接受到合適強度的光信號，因為接收到過強的光信號會造成接收模塊過早老化影響壽命。

另一方面可以通過將接收到的光信號強度數值通知網絡內部的判斷/切換模塊，以方便后者做出相應判斷動作。比如判斷模塊會切換光信號過低線路或者通知發(fā)射端提高光發(fā)射功率。

光模塊溫度如果過高一方面影響模塊使用壽命，另一方面表示模塊可能存在故障，光模塊溫度過高還會造成光信號輸出質量下降，影響光通信質量。

所以采用所述的判斷模塊通過監(jiān)測溫度值，來判斷光模塊工作是否正常，并控制光模塊在適當的功率下工作以延長壽命。

判斷切換單元，該模塊與所述的轉換單元連接，為本發(fā)明網絡中的核心部件，主要完成兩項檢測工作。

1.對所述的轉換單元光口的檢測參數進行監(jiān)測。

2.對所述的轉換單元輸出的電信號進行監(jiān)測，電信號主要包括。誤碼率、延時和抖動等參數進行監(jiān)測。

作為優(yōu)選的實施方式，通過通用電氣接口連接，保證通過更換模塊實現(xiàn)對xPON和光纖以太網以及單光纖和雙光纖的完全支持。

在本發(fā)明實施例中，所述的判斷切換單元一般可連接多個所述的轉換單元，根據較為普遍的需求，最少同時可與4個轉換單元連接，當需要增加轉換單元數量時，只需要簡單的增加判斷結婚模塊的通用接口數量即可。

正常工作過程中，判斷切換單元監(jiān)測到所述的光口參數、電信號誤碼率、延時和抖動任一參數不合格時，即會切換數據傳輸通道，切換至備份冗余傳輸通道，切換至網絡內部的另一個所述的轉換單元。比如附圖1中的與光纖接口1#連接的轉換單元出現(xiàn)上述任意參數的異常情況，意味著此時光纖接口1#所連接的光網絡單元ONU無法通過原有的光線路終端OLT與外界進行通信。

所述的判斷切換單元即將切換原有的經由光纖接口1#的傳輸通道至與所述的光纖接口2#連接的轉換單元，在本發(fā)明中光纖接口2#作為前述光網絡單元ONU的冗余輸出端口，當光纖接口1#出現(xiàn)故障時，由于接受到的是由分光器傳輸的與向OLT傳輸的相同信號，即可判斷是光線路終端OLT或者連接光纖的故障，即可在切換光纖接口2#對應的傳輸通道同時，啟動所述的載波單元將網關所連接的ONU設備的信號通過電力網絡經由其它的自網絡的OLT完成傳輸。

在本實施例中設定誤碼率的閾值為1/10^-12，如果檢測到的誤碼率高于這個數值即表示光纖通信線路處于不穩(wěn)定狀態(tài)，可能存在器件的損壞或者光纖故障。

抖動表示數據傳輸從A端至B端的時間花費。這個時間花費如果變動過大，則說明線路傳輸不可靠。

在切換傳輸通道后，所述的判斷切換單元繼續(xù)監(jiān)測光纖的通信狀態(tài)，如果通信質量符合內置標準，且持續(xù)時間達到30分鐘，判斷切換單元會由載波單元切換回原有的光通信信道。

如圖3所示。判斷切換單元的判定切換流程如下。

所述的判斷切換單元實時讀取光纖接口輸入的光信號的參數，比如之前所述的接收光功率、發(fā)射光功率以及光模組溫度參數。

首先判定所述的光功率是否低于設定值。如果光功率低于設定值，則進一步的考慮光接收放大增益是否達到極限。如果沒有達到增益，則提升所述的光接收方法增益，繼續(xù)監(jiān)測提升后接收光功率仍然低于閾值。

如果接收光功率低于設定值而且此時接收放大增益已達到極限，則發(fā)出報警，接收光功率報警標志位。

如果接收光功率高于設定值或者發(fā)出報警并接收光功率報警標志位，則繼續(xù)考察發(fā)射光功率是否達到極限。

如果所述的發(fā)射光功率沒有達到極限值，則清零發(fā)射調整標志。置位發(fā)射功率報警標志，以準備繼續(xù)監(jiān)控溫度指標。

如果發(fā)射光功率達到極限值，說明出現(xiàn)異常，此時置位發(fā)射調整標識，同時清零發(fā)射功率報警標志。

此時開始讀取光/電信號的誤碼率、抖動和延時參數。

首先判定誤碼率是否超標，如果誤碼率超標，則在誤碼率超標標識位+1。當誤碼率超標標志位積累到5時，意味著當前的傳輸線路（默認傳輸線路的終端OLT設備故障或者線路故障），控制切換傳輸數據的轉換模塊，接收由冗余傳輸線路傳輸的光信號，并通過載波模塊傳輸至鄰近的網絡通過鄰近網絡的OLT設備完成通信。

如果誤碼率超標標志位暫未達到5，則啟動1秒定時。然后重新等待單元讀取誤碼率、抖動和延時數據，并進行誤碼率超標分析。

相應的，如果誤碼率并未超標，則清零誤碼率超標標志，繼續(xù)檢測抖動招標和延時超標或者是否存在任一的報警標志置位。

如果存在報警標志位置位，則直接切換轉化模塊變更光纖線路。

如果沒有報警標志位的置位，則說明光纖網絡（經由OLT網絡傳輸）正常，則重復初始步驟，繼續(xù)檢測光纖網絡。

當切換轉換模塊時，生成一個模塊切換標志置位，表示當前已切換成冗余網絡進行載波通信。同時啟動30分鐘定時，即30分鐘后，開始重新上述的監(jiān)測流程，重點判定所述的光纖網絡的參數是否恢復正常使用狀態(tài)，如果經過所述流程仍然發(fā)現(xiàn)光纖網絡異常，則繼續(xù)使用冗余網絡并使用混合介質網關進行載波通信。如果光纖網絡正常使用，則恢復光纖通信。

為一個優(yōu)選的實施方式，所述的判斷切換單元還具備加密、隔離和過濾機制。

由于在本發(fā)明實施例中一個標準的混合介質網關中連接有4個轉換單元，判斷/切換模塊通過不同的模塊接口與轉化模塊連接，在物理上對4路信號進行了隔離。在物理隔離的基礎上，判斷/切換模塊還對4路信號分別進行硬件加密，并在原有信號的基礎上加上不同數字信號標簽區(qū)分，保證4路信號在同一個載波信道內分別同時傳輸，互不影響。

更進一步的，作為優(yōu)選的實施方式，所述的判斷切換單元還能夠根據多個連接的轉換單元輸入的數據，進行比較過濾掉重復數據，只將一路有效數據傳輸給所述的載波單元。

更進一步的，作為優(yōu)選的實施方式，所述的判斷切換單元還可以由外界通過遠程計算機或者現(xiàn)場人工直接關閉切換功能，強制保持光纖通信或者載波通信狀態(tài)，取消強制后，恢復自動判斷切換功能。

作為優(yōu)選的實施方式，所述的載波單元包括數據格式轉換模塊、調制解調模塊、信號放大模塊、阻抗變換模塊和信號耦合模塊。

載波單元可以與復數個對等的載波單元建立載波通信?？梢愿鶕嶋H的應用場景，靈活調節(jié)載波工作頻率。支持一根電纜傳輸多個不同頻率的載波信號同時傳輸。

一種混合介質通信網絡，如圖2所示。在本實施例中為了方便介紹，通信介質網絡采用兩個通過電力線路連接的區(qū)域光通信網絡進行舉例說明。

所述的區(qū)域光通信網絡主要包括2個光網絡單元ONU組成，當然可以根據實際應用場景或者硬件限制條件，設定更多的光網絡單元ONU。

2個ONU1和ONU2通過光纖與光線路終端OLT1和OLT2連接，ONU自身的信號通過光線路終端OLT匯集后傳輸給外部的目標設備。

為了保證所述的光線路終端OLT1出現(xiàn)故障的情況下，ONU1和ONU2的信號仍然能夠傳遞至目標設備，作為優(yōu)選的實施方式，在正常的工作狀態(tài)下，所述的ONU1以及ONU2通過分光器分別與OLT1和混合介質網關1連接，同時向OLT1和混合介質網關1發(fā)送信號，此時混合介質網1關采用前述的方法測試光信號是否處于正常的工作狀態(tài)，但并不發(fā)送光信號，此時，ONU1和2的信號主要還是通過OLT1傳輸。

當OLT1出現(xiàn)故障，無法完成光信號的傳輸時，混合介質網關1監(jiān)測到光信號異常，開啟其自身的載波單元通過電力線網絡傳輸至相鄰的區(qū)域光通信網絡，由相鄰區(qū)域內部的混合介質網關完成電-光信號轉換成光信號后，由相鄰網絡的OLT2完成向遠程目標設備的傳輸。

更進一步的，考慮到與區(qū)域光通信網絡中的OLT1（或者OLT2）設備連接的光纖也可能出現(xiàn)問題，比如挖斷事故，會導致通過分光器與ONU1和ONU2設備通信的混合介質網關也無法接收到ONU設備傳輸的信號，即無法保證通信的持續(xù)性。

故作為優(yōu)選的實施方式，所述的ONU1和ONU2（ONU3以及ONU4也采用相同的方式進行設置）還通過光纖與混合介質網關直連，如入圖2所示的線路2。這樣可保證，在OLT1以及光纖線路出現(xiàn)問題的時候，通過冗余線路仍能保證將ONU1和ONU2的信號傳輸至混合介質網關，進而通過電力載波信號傳輸至OLT2以完成信號的后續(xù)傳輸。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，根據本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。