關于變電所建設初期移動通信的實現方式

2011-09-20 08:20:32陜西太平洋網絡技術有限公司田向娟

智能建筑與智慧城市 2011年9期

關鍵詞：系統

文｜陜西太平洋網絡技術有限公司周元徐斌田向娟

1 概述

長期以來，在建變電所基建項目，缺乏基礎的通信設施，也缺乏必要的遠程監測手段。有關主管部門必須到現場才能了解基建項目的實時建設情況，基建工程一旦出現疑難問題，有關專家也必須到現場才能了解到第一手的資料，無疑，原有的施工方法耽誤了許多時間，這些都嚴重影響了基礎建設項目的工程進度和工程質量。

由于通信光纜的建設滯后于整體工程，而投產前設備的調試，往往要由最近的變電所鋪設臨時光纜以作為調試通信通道，待通信光纜正式建設完畢后再拆除臨時光纜，這對人力、物力都是一種浪費。

在某種特殊或應急情況下，同樣有利用通信系統實現現場圖像的錄制回放、測試數據傳送等多方面的需求。

隨著無線移動通信技術的飛速發展，通過建設高速率的無線移動通信站，基本上能滿足上述情況的需求。移動式的無線通信方式即裝即用、機動靈活，等到項目建設完畢，再拆除無線移動通信系統，可實現重復利用。這套具有高度機動系統的建設能提高工作效率，更好地為電力安全生產服務。

2 主要研究內容及性能指標要求

2.1 主要研究內容

本系統是在一座未接入光纖通信的變電所（或一處重要的場所）與相鄰的電力通信站之間建立起快速穩定的無線通信傳輸通道。通過前端的信號處理設備獲取各種需要傳送的圖像信息、數字信號等，并完成各種協議之間的轉換和信號調制，再通過無線通信模塊傳輸。相鄰的電力通信站完成信號接收后，再接入本地電力光纖通信網。

后臺的主控平臺進行數據配置，電路分配，并能實現與既有各種應用系統的接口對接，平滑過渡。這樣就能實現本地電力通信網在既有光纖通信網的基礎上，實現電力通信覆蓋范圍的延伸。

這種短期的無線移動通信站用無線傳播方式與電力光纖通信網互聯，達到傳送各種數據、（圖像數據、測試數據等）電力安全生產、提高企業經濟效益的目的。

2.2 系統性能指標要求

（1）每一用戶站至中心局之間的無線傳輸帶寬不低于20Mbps。

（2）傳輸距離遠，帶寬利用率高。

（3）可擴展性強，在傳輸數據的同時，可傳輸語音和視頻。

（4）實現數據的實時性傳輸。

（5）采用集中式管理模式。

（6）系統采用高度集成的設計方案，設備運行相當穩定，可靠性高。

2.3 現有的幾種無線傳輸方式

要完成本系統的最大難點在于無線傳輸通道。由于站點距離不定（應該有一定的距離），傳輸帶寬、保密性要求高，所以采用何種無線技術至關重要。

所謂“無線技術”是指利用非物理線路來進行數據交換的數據傳輸鏈路。利用無線技術來組建網絡，最大的特點及好處是可以擺脫光纖及有線網絡的困擾，可以在很短的時間內建設好數據網絡，同時易維護、擴展性好。當前，常用的無線傳輸技術主要包含有UWB、WLAN、WiMax、藍牙、3G等。

2.4 UWB是一種“特立獨行”的無線通信技術

它能為無線局域網LAN和個人局域網PAN的接口卡和接入技術帶來低功耗、高帶寬的無線通信技術。UWB解決了困擾傳統無線技術多年的有關傳播方面的重大難題，具有對信道衰落不敏感、發射信號功率譜密度低、被截獲的可能性小、系統復雜度低、厘米級的定位精度高等優點。

2.5 WiMAX是IEEE802.16d/e技術標準

理論上，它能夠實現50km的覆蓋距離，并支持高達70Mbps的峰值速率。正是由于其大范圍覆蓋和超高速性能，WiMAX曾一度被部分媒體稱之為3G的終結者。利用這種技術來實現高速的大范圍面積覆蓋有其獨特優勢。

WiMAX系統結構拓撲圖，如圖1所示。

2.6 WLAN

利用電磁波在空氣中發送和接收數據，而無需線纜介質。通過架設無線網橋，WLAN的數據傳輸速率現在已經達到11Mbps，傳輸距離可遠至20km以上。無線聯網方式是對有線聯網方式的一種補充和擴展，使網上的計算機具有可移動性，能快速、方便的解決有線方式不易實現的網絡聯通問題。

圖1

WLAN網絡結構圖，如圖2所示。

圖2

針對上述各種無線傳輸技術的總結如表1所示。

表1

3 關鍵技術分析

根據上述分析，在本方案可選擇的無線接入方式主要有WiMAX和無線網橋兩種方式，主要涵蓋以下幾種關鍵技術：WiMAX、MIMO/OFDM。

3.1 應用WiMAX組網方案

WiMAX組網方案，如圖3所示。

圖3

（1）傳輸速率高：可實現高達74.81Mbps的傳輸速度。

（2）容量高：WiMAX的一個基站可以同時接入數百個遠端用戶站。

（3）靈活的信道寬度：WiMAX能在信道寬度和連接用戶數量之間取得平衡，其信道寬度由1.5MHz～20MHz不等。

（4）QoS性能：可向用戶提供具有QoS性能的數據、視頻、語音業務。

（5）豐富的多媒體通信服務：能夠實現電信級的多媒體通信服務。

（6）保密性：支持安全傳輸，并提供鑒權與數字加密等功能。

（7）傳輸距離遠：無線信號傳輸距離最遠可達50km，并能覆蓋半徑達1.6km的范圍，是3G基站的10倍。

由于上述特點及其建網快、見效早的優點，WiMAX具有重要現實意義與戰略價值。而且就覆蓋環境限制及部暑成本考慮，對于用xDSL、CableModem方式不能有效覆蓋、不便于和不值得部署有線網絡的區域，WiMAX更是大有用武之地。

3.2 應用無線網橋組網方案

無線網橋顧名思義是網絡的橋接，它在兩個或多個網絡之間搭起通信的橋梁。無線網橋工作在2.4G或5.8G的免申請無線執照的頻段，因而比其他無線數傳輸設備更方便部署。這里所指的網橋有別于一般的室內和室外幾百米之內覆蓋范圍的AP、無線寬帶路由器等，而指的是傳輸距離在幾公里以上的無線網橋。

3.2.1 無線網橋的連接方式

無線網橋應該可以支持點對點、點對多點等多種形式的橋接方式，可將那些難以接線的場所、辦事處、學校、公司、經常變動的工作場所、臨時局域網、醫院和倉庫、大型廠區內的多個建筑連接起來。如SMC EliteConnect無線網橋采用WDS技術來實現橋接功能。

WDS（無線熱點分布系統）是無線局域網中連接AP和AP的主干網絡，通常都利用傳統有線的以太網來實現。WDS其實就是利用無線網橋的橋接功能來進行AP間的互聯，實現無線傳輸。因此，利用多個支持WDS功能的無線網橋和相應的天線配合，可以做較大規模的無線覆蓋，比如覆蓋體育場或者一個公共的廣場。

3.2.2 點對點型

該類型常用于固定的要連網的兩個位置之間，是無線連網的常用方式，使用這種連網方式建成的網絡，優點是傳輸距離遠，傳輸速率高，受外界環境影響較小。這種類型結構一般由一對橋接器和一對天線組成，如圖4所示。

3.2.3 橋接中繼型

當需要連接的兩個局域網之間有障礙物遮擋而不可視時，可以考慮使用無線中繼的方法繞開障礙物，來完成兩點之間的無線橋接。如圖5、圖6所示，無線中繼點的位置應選擇在可以同時看到網絡A與網絡B的位置，中繼無線網橋連接的兩個定向天線分別對準網絡A與網絡B的定向天線，無線網橋A與無線網橋B的通信通過中繼無線網橋來完成。