電力終端通信接入網中TD-LTE無線技術的應用前景及建議

易德輝

【摘要】 文章通過分析電力通信終端接入網建設中存在的問題、TD-LTE無線技術具有的技術優勢和和采用該技術組建電力專網中存在的瓶頸，建議加快電力無線專網技術標準制定、頻率申請和對外合作等工作，推進TD-LTE無線接入網技術應用。

【關鍵詞】 接入網 技術 應用 建議

終端通信接入網在電力系統通信網中的比重將逐年上升，我國電力終端通信接入網特別是10kV通信接入網目前規模還不大，今后技術方向的選擇事關網絡建設、運維成本和網絡的安全穩定性能。因此，研究終端通信接入網建設中存在的問題，探討TD-LTE無線技術的應用前景具有重要意義。

一、電力終端通信接入網概念及現狀

終端通信接入網是電力系統通信網的重要組成部分，電力系統骨干通信網絡的延伸，提供配電與用電業務終端與電力骨干通信網絡的連接，具有業務承載和信息傳送功能，分為10kV通信接入網和0.4kV通信接入網兩部分[1]。

10kV通信接入網是指覆蓋10kV（20千伏、6千伏）配電網的開關站、配電室、環網單元、柱上開關、配電變壓器、分布式能源站點、電動汽車充換電站和配電線路等的通信網絡，主要承載配電自動化、配變監測等業務[2]。0.4kV通信接入網是指覆蓋變壓器的0.4kV出線至低壓用戶表計、電力營業網點、電動汽車充電樁和分布式電源等的通信網絡，主要承載用電信息采集、用電營業服務、用戶雙向互動等業務[1]。目前我國各地已建的10kV通信接入網主要是為實現配網自動化而建設的，采用了電力以太網無源光網絡（EPON）、工業以太網、中壓載波、無線通信4種通信技術，其中EPON和工業以網技術應用最廣泛。無線通信又分無線公網和無線專網，最近幾年不少省份開展了無線專網試點建設，MacWill、WiMAX、230MHz數傳、TD-LTE技術均有涉及。0.4kV通信接入網主要采用無線公網方式，主要是為實現用電集抄租用運營商的GPRS網絡。

二、電力通信終端接入網建設中存在的問題

終端通信接入網中需傳送的各類業務因具有分布范圍廣、站點多、通信設備工作環境較差的特征，網絡建設難度相對較大。目前10kV通信接入網建設中以有線建設為主，在具體建設中面臨一些極為困難的挑戰。

（1）部分區域有線不可達。有線網絡的建設受地理環境影響很大，部分區域施工困難，一些老舊城區開發較早，甚至根本無法施工敷設線路。（2）租用公網無線安全性低，成本高，業務承載質量差。公網具有私密性差、租賃費用高、業務資源無法保證等各種缺陷，使用效果無法達到預期。（3）短距離無線通信技術帶寬低，受環境影響大，傳輸距離有限，僅適于簡單業務在小范圍的應用，無法滿足配網全業務需求。（4）已建通信網絡基本無法滿足集群、重點區域視頻監控、現場作業回傳等新增業務的需求。（5）終端通信網建設中沒有統籌考慮10kV通信接入網和0.4kV通信接入網的業務接入需求，而是各建各的，10kV通信接入網以生產線為主建設，0.4kV通信接入網營銷線為主建設，造成重復建設和多頭管理。

三、TD-LTE具有的技術優勢

TD-LTE是我國主導的4G主流技術，繼承和發展了TD-SCDMA的獨有特點和技術優勢的同時，實現了與FDD LTE的融合發展，集成了適應于寬帶移動通信傳輸的眾多先進技術，如MIMO、OFDM、自適應調制編碼、頻率選擇性調度、小區間干擾協調、更加扁平的網絡架構、控制面和用戶分離等技術，實現了系統容量和用戶體驗的極大提升，已經成為未來TDD技術發展的全球唯一標準。TD-LTE可以實現靈活的上下行時隙配比，滿足未來移動互聯網發展需要的靈活上下行業務比例，最大限度地充分利用有限的頻率資源[3]。在眾多的通信方式中，TD-LTE寬帶無線技術以其頻帶寬、傳輸速率高、覆蓋范圍廣、業務支撐能力強、可靠、安全等特點，成為國際電力界公認的電力無線通信技術發展趨勢。

（1）容量大。配用電網中的終端分布廣且數量巨大，網絡容量需求大。TD-LTE網絡的大容量特點能夠滿足電力專網需求，并且，隨著TD-LTE技術的不斷演進，未來速率可達到1Gbps。

（2）安全性高。配電網絡、用電網絡都有高度安全需求，TD-LTE是多種技術融合演進的結果，在繼承已有技術安全性的特點外，還在設備自恢復、業務QoS自保障、網絡及業務層面數據加密鑒權方面得到了提升，能夠滿足電力專網安全性要求。

（3）業務配置靈活。電力專網業務以遙控、計量、數據采集、視頻監控等為主，這些業務有上行帶寬高、終端位置固定等特點。TD-LTE具備上行業務帶寬可調、低時延、系統扁平等特點，并且對業務質量分等級進行保障，可以解決電力專網業務應用的諸多難題。

四、電力TD-LTE無線接入網建設中存在的問題

TD-LTE技術是當前最佳的無線接入網技術，但是在電力TD-LTE無線接入專網建設中還存在不少問題。

1、TD-LTE公網業務模型無法滿足電力終端通信網的特殊需求。TD-LTE技術標準是為滿足公眾通信網需求而制定的，雖然采用國際統一標準，接口高度開放，不同廠家之間的產品可以互聯互通，但僅僅進行簡單的技術移植并不能完全滿足電力終端通信接入網的部分特殊需求。如配電網保護類、控制類（遙控）信號的安全、QoS方面問題，如集群中的調度、脫網直通功能等等。

2、覆蓋范圍問題。無線接入網信號覆蓋范圍是網絡建設可行性最關鍵的指標，基站信號如果覆蓋半徑為1公里，那么信號覆蓋面積為3.14平方公里，而如果信號能覆蓋1.5公里半徑，那么信號覆蓋面積就能到達7.065平方公里。目前允許電力申請使用的1800MHz頻段，由于頻率較高，在密集城區覆蓋距離僅在1公里左右。

3、基站布點設置問題。電網在城區變電站、辦公樓等自有物業較多，但要不一定都是基站設置的最佳位置，如果要實現信號全城覆蓋，會存在需要租用機房和設置天線問題，這增加了網絡建設的難度。

五、應用TD-LTE技術建設電力專網建議

1、盡快制定出電力終端通信接入網的技術標準。設備生產廠家往往根據自己的理解設計生產產品，而這些產品不一定完全滿足我們的需要，電網公司應該盡快出臺無線專網設備功能、技術要求、檢驗方法等技術標準，引導設備廠家生產適合電網需求的產品，由技術的追隨者轉變成技術的引領者。

2、申請電力專用無線頻段。1.8GHz頻段由于過高，信號衰減過快，導致覆蓋較差。230MHz頻段是電力專用頻段雖然好，但它是離散的頻點，帶寬受限。電力行業應該統一向工信部提出申請，爭取一個1G以內20MHz以上帶寬的專用頻段，如果成功將極大地減少建網成本。

3、開展與鐵塔公司合作，低成本解決基站布點問題。電力系統在上世紀八、九十年代建設了大量的微波站，這些站點占據不少高點資源，而且目前設施完好，可與鐵塔公司合作共享資源，將部分微波站和其他物業開放給鐵塔公司使用，同時利用鐵搭公司設施合理布設基站，爭取低成本解決無線基站布點問題。

六、結束語

TD-LTE技術是中國具有知識產權的技術。由于頻譜資源的獨特優勢，吸引了全球主流產業資源和主流運營商[4]，網絡規模和用戶數量高速增長，產業鏈已非常完整，為電力終端通信接入網采用該技術提供了產業保障，通過制定技術標準引導設備生產廠家能生產出滿足電力系統需求的產品，以TD-LTE獨有的技術優勢，必然提升電力終端通信接入網的覆蓋面和可靠性，有力推動智能電網發展。

終端通信接入網建設中采用TD-LTE技術，努力解決建設中存在的瓶頸問題，可以實現10kV通信接入網、0.4kV通信接入網、應急通信三網合一，相比有線網絡降低建設和運行維護成本。TD-LTE無線技術在電力終端通信接入網中有良好的運用前景。

參 考 文 獻

[1]國家電網公司企業標準.通信管理系統技術基礎 第3部分：術語和定義（3.2.6）.Q/GDW 1871.3-2014

[2]國家電網公司企業標準.電力通信網規劃設計技術導則（3.7）.Q/GDW 11358-2014

[3]李正茂、王曉云主編.TD-LTE技術與標準.北京：人民郵電出版社，2013.

[4]郭寶、張陽等編著.LTE學習筆記.北京：機械工業出版社，2016.