LTE230电力无线通信专网研究

【摘要】随着我国经济的快速发展，各行各业都得到了前所未有的进步，尤其是无线通信行业，伴随着智能电网技术的出现，对电力系统中各种信号的安全性和可靠性提出了更高的要求，电力无线专用网应运而生，基于LTE230的电力无线通信专网具有结构简单、传输效果好等优点，受到了国内外学者的广泛关注。本文首先介绍了电力无线专网的发展现状，然后结合实际案例给出了基于LTE230系统的电力无线通信专网，希望本文的工作能为从事相关工作的人员提供一定的指导和帮助。

【关键词】电力无线通信技术；LTE230；安全性；可靠性

引言

LTE技术即为4G长期演进技术，该技术为无线专网中处于关键位置，现阶段共包含两种传输制式，分别为FDD-LTE、TD-LTE无线系统标准，国内应用最广泛的为第二种，因此在该点的研究也非常的多，虽然取得了一定的成果，但仍然存在着值得研究的点。电力专网按照覆盖范围的不同分为三种：分别为电力广域网、局域网、家庭域网电力专网，对于广域网包含控制、测量、保护功能，电价变更、自动化装置分布和数据读取均为双向传输，实际的网络应用中常将无线通信和有线通信结合在一起，从而获得较大的效益，

1电力无线专网发展现状分析

智能配电网业务终端分布广，在通信领域，我们知道光纤通信方式非常有优势，但是它部署的难度比较大，且会花费大量的资金，并不能满足海量配用终端覆盖，伴随着无线宽带通信技术的发展，电力有线光纤通信成为了重要通信手段，在电力配电、用电等业务应用无线通信技术已经得到了广泛关注，现在的电力通信业务更多会考虑无线通信来作为传输载体。配电和用电网络中多租赁电信运营商的无线通信手段，如GPRS、CDMA，虽然电力部门采用这种通信方式，不需要进行网络部署和维护工作，仅仅需要给运营商缴纳一些租赁费用，然而该数据传输业务是具有优先级，不能满足电力各类信号的传输，尤其是在国网要求信息的时效性、准确性背景下，采用这类技术已经不能满足实际的需求，建设无线专用智能电力通信已经成为了发展的方向。LTE230系统是一种比较常用的通信系统，该频段为230MHz，其具有覆盖距离远、后期维护成本低等。此外，值得一提的是采用该频段有国家无线电管理委员会的特殊政策，根据《关于印发民用超短波遥测、遥控、数据传输业务频段规划的通知》的规定，电力行业可以拥有230MHz的频点有40多个，为此，该系统应用在电力行业具有非常明显的优势，结合4GLTE技术和优势，电力配用电领域有很高的价值。物联网包括传感网络、传输网络、应用网络三部分。传感网络由各种具有感知能力的设备组成，包括摄像头、GPS、传感器和M2M终端、传感器网络和传感器网关等设备，在这一部分主要实现感知和识别物体，采集和捕获电力使用场景所产生的相关信息。传输网络将传感网络所获取的相关数据信息通过嫁接了智能电表的电力载波通讯网络与互联网形成的融合网络，实现信息传递和处理。应用网络通过物联网综合处理平台与行业专业应用结合，实现广泛智能化的解决方案集。

2基于LTE230系统的电力无线通信专网

目前的电力无线通信专网系统包含数传电台、LTE230系统、无线宽带通信等技术，电力无线专网技术则需要深入考虑以下几个方面，即单基站覆盖半径、电力业务的适用性、各通道的传递速率。传统意义的230数传电台和LTE230系统并不一致，然而却只能支持低速率数据传输，并不能满足现阶段智能电网的发展需求，现阶段，大部分无线通信宽带工作的频率为1800MHz，其传输能力非常强，但也存在很多缺点如运行维护费用太高、单站覆盖能力偏弱等，由于设计采用的是通用标准，和电力业务的结合度偏低。为了这类问题的出现，LTE230系统从以上缺点考虑，充分结合电力行业的需求，其具有覆盖范围广、传输能力强，可以满足电力行业定制等优点，因此在电力配用电系统中应用广泛。

2.1230MHz专网采用的230MHz专网终端，具有运行费用比较低、安全系数比较高、保密性强等，不仅有控制终端设备的关键点，且为通信网络资源。对于230MHz的无线专网来说，对于专用频点而言选用的频谱范围为233~235Hz，这段频率不仅仅应用在采集信息系统中，而且还能够应用在配电自动化业务中。230MHz的信道组网划分采用两种形式，分别为自组网微蜂窝、宏蜂窝，后一种方式时目前组网中最常用的一种，对于单个基站来说，它的发射功率一般低于50W，通常为25W，具备覆盖面积广，经过科学测算，该面积可以达到4万m，相对于一些大中型的用户终端则相应的选用负荷监控。而前者的功率非常小，通常为3W，这类方式虽然覆盖范围不大，但降低了信通网络维护技术要求，极大地缩短了组网的费用，加上应用了GPRS等一系列通信网，因此具备了组网简单灵活、安装方便，这两种组网方式都有一定的优点和缺点，在实际采用的过程中往往需要根据实际的需求，因地制宜，以此采取科学合理的方法，保证电力无线通信专网传输既快速、又方便，从而在电力系统通信系统中的应用将更加受欢迎。

2.2LTE技术所谓的LTE则是由3GPP组织根据需要制定的，这个标准为UMTS技术稳步持续演进，它的核心构架是4G技术，与此同时也是电力无线专网最常用的技术，通过扁平化网络、MIMO、OFDM等技术的应用可以明显提升其服务效果。正交频分系统技术应用的信号调制方式和多地址模式，不但能够使频域调度自适应，且有非常强的频谱效率，可以消除无线网络，并灵活的应用各种资源。多天线技术可以实现用户数据的自动分解，通过设置多个状态的数据，使其在一定的宽带范围内，采用多个天线同时进行发送，经过无线电通道以后，通过多个天线进行同时发射，这样就会被多个天线动态接收，后期便逐渐形成了源数据流。在LTE内置多个接入网来说，它的网络构架呈现扁平化，在多个功能模块中进行了集成操作，方便同时管理多个小区，同时改善了用户的体验感觉，除此之外，有效的降低了系统复杂程度，网络节点也逐渐降低，系统时延性明显减少，同时降低了系统的总体成本，使电力无线通信专网更加经济。

2.3FDD-LTE230技术在标准的分类中，LTE标准主要支持两种模式，包含TD-LTE、FDD-LTE，这里所说的频分双工即为TD-LTE，本质上就是处在两个方向之上，采用差异频率来达到信号的发射模式，而采用后者FDD-LTE为两个方向的发射，通过应用不同的时间，根据使用的频率来实现信号的双工发射。当然，由于采用电力专用230MHz的频段仅为离散状态下的几个单频和30个双频点，此时的宽带为25kHz，在实际的应用中，为了满足相应的要求，通常会将公用频段733~2170MHz的上下行链路分别结合，达到相互促进补充的目的，让整个电网工程保持稳定的运行。大量的实践表明，在系统中广泛应用FDD-LTE技术可以对各地区进行大范围的覆盖，这样来使各种增值业务稳步实现，在智能电网中信号覆盖的范围往往比较大，需要及时的进行调整和补充，这类内容包括智能电网的众多基础性业务，如可视化移动资产、用电信息采集、各类配网装置和负荷管理。为了使电力无线通信网技术的优点得到比较充分的发挥，常常将混合组网和专网频段进行充分的结合，才可以保证智能电网的安全性和可靠性，从而实现整体的覆盖，为后期网络的顺利进行提供一定的基础。

3案例分析

普天技术将新一代移动信息通信技术、网络和终端产品与电力信息化应用紧密结合，基于电网授权使用的230MHz频段，深度定制出具有知识产权的“TD-LTE230无线宽带通信系统”，为用户大幅度降低建设和维护投入、提供灵活高效的无线传输方案以及多业务集成解决方案，应用于智能电网工业监测等多个领域，使电力突破发展瓶颈。该系统采用OFD-MA、载波聚合、频谱感知、自适应编码调制、同频组网、HARQ、软件无线电、空口头压缩、动态资源分配等关键技术，承载配用电计量自动化、配网自动化等主营业务，同时顺应未来发展趋势，可扩展承载视频传输、移动办公等增值业务，广泛用于发电、输电、变电、配电、用电和调度等各个环节，有效解决电力生产的技术问题。2013年，张家口地区LTE230无线宽带专网试点建设项目正式启动，工程同时对试点区域内原运行在无线公网上的采集终端通信方式进行改造，逐步把相关采集业务转移到LTE230无线专网上。系统包括了核心网、网管系统各一套，基站设备三套。在公司营销大楼顶建一个基站，实现城区核心区域覆盖；在宣化县公司楼顶建一个基站，覆盖以该站点为中心，方圆5～6km的县城区域；市区人头山顶建一个基站，覆盖周边9km内山区区域。基站通过电力光纤直拉方式、电力光纤专网和数字微波等多种通信方式接入位于公司营销大楼通信机房的核心网和网管系统。LTE230宽带专网通过覆盖城区、县城、山区等不同地形，验证LTE230无线专网系统在不同地域支撑电力业务的特性。

4结束语

通过应用LTE230技术，可以衍生出一系列的无线专用网技术如FDD-LTE230，利用公用无线通信频段和230MHz的电力网络频段混合应用，不但可以到达预期的效果，而且能够使LTE230技术得到充分的发挥，随着该终端应用的领域越来越宽，其终端数量规模化程度越来越大，在电力业务中的智能化建设更加明显，未来该技术将变得更加广泛，在使用LTE230技术中，需要给与高度重视，加强研究。

作者:孙司予 单位:四川电力设计咨询有限责任公司