電力通信無線專用帶寬網(wǎng)絡的建設

陳穎 趙曉煒 陳思

摘要 隨著智能電網(wǎng)建設的不斷深化，為更好推進電力智能電網(wǎng)的建設，以解決低壓集抄、營配一體化等業(yè)務終端用戶量大、面廣、業(yè)務分散、光纜不易敷設、通信困難等問題，對當前的無線技術進行研究，并提出電力通信無線專用帶寬網(wǎng)絡建設方案。

【關鍵詞】電力通信 無線通信 TD-LTE

1研究背景

隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，廣大電力用戶對供電的安全性、可靠性、電能質量的要求不斷提高。這就對復雜配電網(wǎng)的建設實施提出了嚴格的要求。電力公司也相繼提出要開展基于移動無線通信的電力無線專網(wǎng)和無線專網(wǎng)應用，開展各種電力通信規(guī)約的合規(guī)性測試，找到滿足電力業(yè)務應用的無線專網(wǎng)解決方案。

目前我國電力通信網(wǎng)絡以光通信為主，在lOkV及以下的線路、設備、終端大部分采用租用公網(wǎng)作為通信方式，雖然前期投入少，可節(jié)省網(wǎng)絡建設費用，但后期的租用費十分高昂。此外，當前的無線通信技術的優(yōu)點在于其非視距傳輸距離遠、帶寬大，不受線路構架的約束，且有較強的抵抗自然災害的能力，是有線通信和運營商無法比擬的特點。分析并研究無線寬帶技術在配電網(wǎng)中的應用，具有重要的意義。

2無線通信技術

無線通信技術按照傳輸距離的遠近，可以分為以下四種技術：基于IEEE802.15的WPAN、基于IEEE802.11的WLAN、基于IEEE802.16的WMAN及基于IEEE802.20的WWAN。

GSM、GPRS、3G等均是長距離無線接入技術的代表，主要的移動無線接入技術有WPAN、WLAN、TD-LTE、WWAN。按照帶寬，可以將無線接入分為寬帶接入和窄帶接入，窄帶無線接入技術以第一、二代蜂窩移動通信為代表;寬帶無線接入技術主要以TD-LTE、3G、LMDS為代表。目前較為主流的無線通信技術仍以B3G、WiFi、WMN、TD-LTE這四種技術為主，未來無線技術的發(fā)展趨勢將是以OFDM+MIMO為核心。

TD-LTE系統(tǒng)采用自適應調(diào)制編碼（AMC）技術，這種技術是根據(jù)信道的不同情況，選擇不同的調(diào)制編碼形式。在低階調(diào)制編碼情況下，信道的較強的抗干擾能力，但是傳輸利用率較為降低;在信道情況較好時，則選擇在高階調(diào)制編碼，以便提高傳輸利用率。

從網(wǎng)絡結構上來講，在LTE中分組核心網(wǎng)成為管理UE移動性和處理信令的唯一核心網(wǎng)，各種業(yè)務可以通過全IP形式提供給終端。在無線接入側，以增強型NodeB即eNodeB取代了原來的NodeB和RNC。這有助于降低整體系統(tǒng)時延、改善用戶體驗。LTE的頻譜配置更加靈活，支持1.5MHz/3MHz/5MHz/lOMHz/20MHz帶寬，可根據(jù)不同的頻帶資源靈活調(diào)整。

TD-LTE上行采用OFDMA方式，下行采用SC-FDMA方式，能夠達到高頻譜利用率和帶寬延展性，同時也增強了抗多點失效能力。TD-LTE的天線端采用了Beamforming以太MIMO等技術，將信號以波束形式進行發(fā)射，降低在傳輸過程中信號的衰減，從而提高了發(fā)射的功率和信號質量，或者可以增加信號覆蓋面。

3建設方案

申請電力無線專網(wǎng)的可用頻段，將其用于接入配網(wǎng)自動化、計量自動化等業(yè)務流量小、分布廣的試點地區(qū)。同時，應考慮到目前僅能用單頻組網(wǎng)模式，那么管理類業(yè)務和生產(chǎn)類業(yè)務將不可避免由同一張無線網(wǎng)絡承擔，因此需要采用相應的安全手段實現(xiàn)電力系統(tǒng)二次安防隔離。

采用TD-LTE無線數(shù)據(jù)專網(wǎng)作為無線傳輸網(wǎng)絡，TD-LTE的基站將通過有線專網(wǎng)的光纖鏈路就近接入專網(wǎng)匯聚節(jié)點，和核心機房進行互聯(lián)互通，拓撲圖如圖l所示。

核心層在核心通信機房配置一套系統(tǒng)，主要完成數(shù)據(jù)傳輸、系統(tǒng)接入控制、移動性管理、設備維護管理等功能。

承載層則充分利用電力通信網(wǎng)現(xiàn)有的MSTP傳輸網(wǎng)絡實現(xiàn)，將核心層及接入層設備連接起來。

無線接入層選擇一個站點或區(qū)域作為試點，配置一套基于TD-LTE的無線基站設備，分配三個扇區(qū)，每個扇區(qū)配置8通道天線，實現(xiàn)無線集抄，視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸。無線接入層各基站通過承載網(wǎng)采用GE接口就近高速接入對應變電站MSTP設備，通過承載網(wǎng)與核心層進行互聯(lián)互通。

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