遠動無線通道延時及優化

摘 要：與調度主站四遙信息聯調，是新建變電站最為重要的工作之一。傳統的變電站遠動通道長期依賴于光纖專用通道，而光纖專用通道的敷設完成及開通遠滯后于遠動業務的調試驗收，嚴重影響變電工程的投產時間及驗收的效率質量。因此，遠動無線通道具有一定的使用價值。結合第四代移動通信技術（4G）的遠動無線通道，其使用為四遙信息聯調和遠動業務的驗收提供了便捷

關鍵詞：遠動無線通道；4G；延時；優化

中圖分類號：TN911 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0070-02

從第一代移動通信技術（簡稱1G）發展到如今的第四代（4G）甚至是第五代，移動通信技術的迅猛發展為社會的生產和發展提供更快的速度。基于4G移動通信技術的遠動無線通道能使新建變電工程四遙信息驗收不再依賴于光纖通道，能在敷設光纖通道的同時開展四遙驗收業務。

1 遠動無線通道的組成及特點

無線遠動通道網絡結構圖，如圖1所示。從終端來看，遠動機與調度主站服務器通過串口進行通信，通信規約為101規約。串口服務器將串口數據轉換成以太網通過TCP進行通信，通過 DDNS服務映射至互聯網。變電站端通過無線路由器接入，主站端通過有線、無線方式接入互聯網。

遠動機、調度主站通過RS232串口接入串口服務器，兩臺串口服務器互聯采用client/server方式。變電站端采用無線3G或4G網絡，不需向電信公司申請VPN業務，實際測試中，聯通、電信、移動等無線網絡均可使用。新建變電站通常位置較為偏僻，某些電信公司網絡沒有覆蓋，只需根據當地電信公司信號強，可靈活選用3G或4G網絡。與VPN網相比，不需主站與變電站采用同一電信服務，通用性強。

2 遠動無線通道通信速度的優化

調度主站與變電站之間的四遙驗收，要求遠動通道的延時在規定的范圍之內，遠動通道延時過長，會導致調度主站與子站之間的通信滯后，數據上送速度緩慢，失去實時性，因此，解決遠動無線通道的延時問題十分關鍵。本文從以下幾個方面闡述影響遠動無線通道通信速度的因素。

2.1 移動通信網絡的選擇

移動通信網絡從2G到3G到4G的演變發展，這里我們對2G、3G和4G的無線蜂窩制式進行對比，它們包括：GSM、CDMA 2000、TD-SCDMA、WCDMA、TD-LTE、FDD-LTE，傳輸速度見表1。

由表1的數據可以看出，理論上4G網速已經達到3G的七倍以上。4G技術需滿足如下條件：靜態傳輸速率達到1 Gbps，用戶在高速移動狀態下可以達到100 Mbps。因此，為減少延時，遠動無線通道優先選用4G移動網絡。

2.2 網絡制式的選擇

4G網絡國際標準共包含TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。4G網絡制式決定速度，它們使用的制式不同，決定了它們的速度也是有差別的。FDD，即頻分雙工，也稱為全雙工，是目前全球最主流最成熟的4G LTE通信標準。FDD上下行數據同時傳輸，操作時需要兩個獨立的信道。

與FDD相對應的TD-LTE，即時分雙工，是在幀周期的下行線路操作中及時區分無線信道以及繼續上行線路操作的一種技術。在TDD制式的移動通信系統中，接收和傳送在同一頻率信道（即載波）的不同間隙（時段1、時段2），用保證時間來分離接收和傳送信道。

FDD通過不同頻譜，上下行數據同時傳輸；TDD通過控制，上下行數據在不同時段單向傳輸，模式上FDD與TDD相似度達90%。從4G的兩種制式的理論傳輸速度看來，FDD-LTE網絡的速度更快，更適合運用于遠動無線通道。

2.3 運營商的選擇

在中國大陸三大運營商中，電信和聯通4G網絡使用的是FDD-LTE制式， 移動使用的是TD-LTE制式。根據目前FDD-LTE商用網絡的發展，聯通和電信的FDD 4G峰值網速為150 Mbps，移動TD-LTE 4G峰值網速則為100 Mbps，理論值來看FDD網速是超過了TD-LTE，聯通4G、電信4G速度比移動4G快。

本遠動無線通道是通過TCP進行通信的。一個運行TCP/IP協議接入因特網的計算機必須擁有一個唯一的IP地址，才能與網上的其他計算機進行網絡通訊。由于上網用戶每次上網都要自動獲得一個動態的IP地址，使兩臺計算機之間建立直接、方便的點對點TCP/IP連接存在一定障礙。解決的辦法是通過間接的方式進行連接，即通信雙方同時登錄到某個提供服務的服務器上，由該主機建立雙方的間接連接。要使通信雙方同時登陸到某個提供服務的服務器上，必須雙方都使用同一運營商的網絡，原理如圖2所示。

假設主站與子站之間使用不同運營商，雙方之間的通信路徑如虛線所示。在這種情況下，不同運營商的服務器在不同的地點，獲得的動態IP地址也就在不同的地點，甚至是不同的城市，兩地相差幾十上百公里。主站與子站要完成通信，必須要經過比較長的通信路程，如此以來使用的時間也會更多，延時就更長。假設子站與主站之間使用同一運營商，那么雙方的IP地址就會從同一服務器獲得，通信的全程只經過用一個服務器，如此節省了不同服務器之間通信的路程，延時從而縮短。

綜上，要使遠動無線通道的延時縮到最短，需同過以下幾方面來實現：

①選擇站內信號強度符合遠動無線通道通信要求的通信網絡；

②優先選用現時最快的技術成熟的4G移動網絡；

③從4G的兩種制式的理論傳輸速度看來，FDD-LTE網絡的速度更快，優先選擇FDD-LTE制式的4G網絡運營商。

④在符合信號強度要求的前提下，變電站選擇與主站相同的運營商，以減少因服務器在不同地區所帶來的通信延時。

3 結 語

本文就幾個不同的方面闡述基于串口服務器技術、DDNS技術和4G無線技術的遠動無線通道的延時與優化，著重討論如何縮短移動通信網絡的延時。由于許多變電站地理位置偏僻，相當一部分變電站還未被4G無線網絡覆蓋所覆蓋，又或是不同的變電站各個運營商的網絡信號強度不同，因此，基于各種局限性實現遠動無線通道的延時最優化還具有一定的難度，需要結合移動通信技術的進步而不斷優化。

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