WiMAX技術(shù)在配網(wǎng)通信中的應(yīng)用研究

安徽四創(chuàng)電子股份公司 王 偉 梁本仁

WiMAX技術(shù)在配網(wǎng)通信中的應(yīng)用研究

安徽四創(chuàng)電子股份公司 王 偉 梁本仁

該論文主要就WiMAX技術(shù)在配網(wǎng)通信中的應(yīng)用進(jìn)行研究，針對(duì)不同設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，提出二級(jí)組網(wǎng)的方法，即一級(jí)主干網(wǎng)絡(luò)傳輸使用安徽四創(chuàng)電子股份公司生產(chǎn)的SunMAX3500設(shè)備，該設(shè)備為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)可視傳輸設(shè)備，其傳輸帶寬可達(dá)16Mbps以上，二級(jí)網(wǎng)絡(luò)使用SunMAX230設(shè)備，該設(shè)備具有很強(qiáng)的繞射能力，其傳輸帶寬約為150kbps，該組合取兩設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，有效的解決了在復(fù)雜環(huán)境下的配網(wǎng)通信問(wèn)題，且架設(shè)方便，成本低。

WiMAX；配網(wǎng)通信；二級(jí)組網(wǎng)；智能電網(wǎng)

引言

電力是與國(guó)家安全及每個(gè)家庭生活質(zhì)量息息相關(guān)，國(guó)家對(duì)供電可靠性與供電質(zhì)量提出越來(lái)越高的要求。中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)在《智能電網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃》中強(qiáng)調(diào)建設(shè)智能電網(wǎng)是“十二五”工作的主要工作，當(dāng)前老的配電網(wǎng)在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中主要還是依靠人工到各個(gè)開(kāi)閉所查詢數(shù)據(jù)后匯總上報(bào)，實(shí)時(shí)性與可靠性均很難得到保障，也不滿足國(guó)家對(duì)電力日益發(fā)展的需要；在新電網(wǎng)建設(shè)或者老城區(qū)電網(wǎng)改造中，很多地方有線通信施工困難、成本高，在該情況下，采用二級(jí)組網(wǎng)的通信方式具有施工簡(jiǎn)單、周期短的特點(diǎn)，有效的降低了人工成本。

1 系統(tǒng)介紹

電力公司各開(kāi)閉所一般都建在小區(qū)當(dāng)中，周?chē)h(huán)境比較復(fù)雜，與電力公司之間一般均為非視距。高速率的無(wú)線設(shè)備使用頻點(diǎn)較高，不具備非視距傳輸能力，具備非視距傳輸能力的無(wú)線設(shè)備一般速率較低。

考慮到以上因素，決定采用二級(jí)組網(wǎng)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。開(kāi)閉所的數(shù)據(jù)一般在10kbs以內(nèi)，一級(jí)傳輸采用工作頻點(diǎn)在230MHz的SunMAX230設(shè)備作為開(kāi)閉所到中轉(zhuǎn)站之間的傳輸設(shè)備，SunMAX230設(shè)備的傳輸速率在150kbps左右，滿足需求；二級(jí)傳輸是從中轉(zhuǎn)站到電力公司，采用SunMAX3500作為傳輸設(shè)備，該設(shè)備最大傳輸速率在16Mbps以上，該設(shè)備遵守WiMAX IEEE802.16-2004協(xié)議，滿足電力公司對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ芤蟆?/p>

當(dāng)前，所有變電站均已有光纖與電力公司控制中心相連，因此只需將開(kāi)閉所、箱變等采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶冸娬?，再通過(guò)光纖將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娏究刂浦行?。該系統(tǒng)連接圖示意圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)連接示意圖

由于數(shù)據(jù)采集點(diǎn)較為分散，且周?chē)h(huán)境復(fù)雜，因此使用二級(jí)組網(wǎng)方式進(jìn)行傳輸。如圖1所示：SunMAX230CPE具備繞射傳輸能力，用于開(kāi)閉所、箱變的數(shù)據(jù)采集，5-10個(gè)SunMAX230CPE數(shù)據(jù)采集點(diǎn)匯集到一個(gè)SunMAX230BS（SunMAX230基站）上，SunMAX230BS與SunMAX3500CPE（SunMAX3500用戶端）直連，5-10個(gè)SunMAX3500CPE將數(shù)據(jù)匯集到一個(gè)SunMAX3500BS（SunMAX3500基站）上。這樣一套系統(tǒng)可完成對(duì)100個(gè)點(diǎn)左右的開(kāi)閉所、箱變數(shù)據(jù)采集，同時(shí)滿足SunMAX230CPE架設(shè)點(diǎn)的其他總帶寬在16M以內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸需求，如視頻點(diǎn)播、OA辦公等，后期如與WIFI熱點(diǎn)相連，可滿足數(shù)據(jù)上傳、電力巡檢等工作需求。

2 實(shí)際使用案例及測(cè)試結(jié)果分析

2.1 SunMAX3500測(cè)試

按照?qǐng)D2所示，建立起一級(jí)組網(wǎng)中SunMAX3500測(cè)試環(huán)境：

圖2 一級(jí)組網(wǎng)測(cè)試示意圖

其中，SunMAX3500基站架設(shè)在某小區(qū)20樓，用戶端架設(shè)在四創(chuàng)公司辦公樓6樓，兩者之間距離約為5km，無(wú)遮擋。

測(cè)試參數(shù)：BS：RF DL Channel [kHz]：3550000

Tx Output Power[dBm]：0

Reference RSSI [dBm]：-65

Channel Size [MHz]：7

Guard Interval：1/16

Frame Duration [ms]：10

Dl Ratio [%]：58

CPE：RF Scan Start Frequency：3550000

RF Scan Stop Frequency：3550000

Channel Bandwidth：7MHz

測(cè)試工具：Chariot V5.40

測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

圖3 一級(jí)組網(wǎng)流量測(cè)試結(jié)果

在Chariot測(cè)試軟件上選擇TCP協(xié)議Throughput腳本，上下行兩個(gè)方向同時(shí)測(cè)試。測(cè)試流量結(jié)果如圖3所示，其中上、下行流量分別為：8.286Mbps、8.281Mbps，總流量為16.567Mbps。

2.2 二級(jí)組網(wǎng)測(cè)試

按照?qǐng)D4所示，建立起二級(jí)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，其中，SunMAX230BS與SunMAX230CPE之間距離1km左右，兩者之間存在大量樹(shù)木、高樓等，完全遮擋。二級(jí)傳輸?shù)幕九c一級(jí)傳輸用戶端之間通過(guò)網(wǎng)線直接連接，二級(jí)傳輸用戶端與數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間通過(guò)485線連接。二級(jí)傳輸用戶端內(nèi)嵌IEC1107規(guī)約、DLT645-1997規(guī)約的協(xié)議解析模塊，可以直接解析處符合規(guī)約的智能終端，測(cè)試時(shí)，使用的電表型號(hào)為：蘭吉爾ZMD405CT44.0007S2、松鶴DTSF446。

圖4 二級(jí)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試示意圖

電力公司控制中心有監(jiān)測(cè)點(diǎn)與SunMAX3500BS相連，通過(guò)上位機(jī)測(cè)試軟件或通過(guò)電力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)軟件，可以讀出被測(cè)終端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期測(cè)試，在雨、雪環(huán)境下，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸正常。

3 結(jié)束語(yǔ)

城市環(huán)境下，電力公司對(duì)開(kāi)閉所、箱變等終端自動(dòng)數(shù)據(jù)采集率不高，利用人工數(shù)據(jù)采集費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且準(zhǔn)確度不高。本文中介紹的二級(jí)組網(wǎng)方式進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集，利用了不同頻點(diǎn)無(wú)線傳輸設(shè)備各自的優(yōu)點(diǎn)，具有部署方便、傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，且后期對(duì)SunMAX230CPE深入開(kāi)發(fā)，利用其傳輸速率高的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出多種適合電力工作流程需要的模塊，如oa辦公、電力巡檢等。

[1]劉振亞．2009年國(guó)家電網(wǎng)公司2009年年中會(huì)議上的講話[N]．國(guó)家電網(wǎng)報(bào),2009-07-21．

[2]IEEE Std 802．16-2004 IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks[S]．2004．

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[4]章堅(jiān)武,等．基于WiMAX技術(shù)的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．電視技術(shù), 2005,3．

[5]劉翔宇,鄭建宏．基于WiMAX技術(shù)的混合組網(wǎng)的研究[J]．現(xiàn)代電信科技, 2008,38(2)．

[6]周勇．智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀、優(yōu)勢(shì)及前景[J]．黑龍江電力,2009,6．

[7]魯麗娟．自愈性的智能電網(wǎng)[J]．科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì),2009,19．

Study on the Application of WiMAX Technology for Distribution Communication

Wang Wei,Liang Benren
(SUN CREATE ELECTRONICS,ANHUI,HEFEI)

The main study is the application of wimax technology for distribution communication,Focusing on the traits of different equipments,2-Step networks is proposed.The first step,SunMAX3500 which can be used by point-to-multipoint、sight transmission mood is used,it is produced by Anhui Suncreate company,and its maximum speed is over 16Mbps.The second step,SunMAX230 which does well in diffraction transmission.Summarized the advantages of the two equipments,2-Step networks effectively resolve the problem of distribution communication in complex environment,which can be wildly used foreground with easy setup and low cost.

WiMAX;Distribution Communication;2-Step Networks;Intelligent Power Network