基于LTE230的電力無線專網(wǎng)

孔為為+魏星琦+于佳倩

摘 要 本文基于智能電網(wǎng)對信號覆蓋區(qū)域強度的各類需求及所存業(yè)務特性，探討了運用LTE技術的無線專網(wǎng)方案。此方案有效應用了公用頻段與230MHz電力專用頻段，互為補充，將LTE系統(tǒng)的技術優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，相比于TDD系統(tǒng)，能夠為智能電網(wǎng)提供的覆蓋范圍更大，另外還提供有FDD支持對稱業(yè)務，能夠為智能電網(wǎng)的可靠性與安全性提供保障。規(guī)避系統(tǒng)之間的互相干擾。

【關鍵詞】LTE230 電力無線專網(wǎng) 智能電網(wǎng)

4G長期演進（LTE）技術作為今后將會被廣泛應用到電力無線專網(wǎng)建網(wǎng)當中的關鍵技術，其具有兩種傳輸制式，即頻分雙工（FDD）與時分雙工（TDD），分別與FDD-LTE、TD-LTE無線系統(tǒng)標準相對應。當前，國內(nèi)多對TD-LTE制式的應用開展研究，然而，此制式應用于電力無線專網(wǎng)中存在著諸多問題。

1 電力專網(wǎng)構架

電力專網(wǎng)依據(jù)網(wǎng)絡覆蓋范圍的差異，劃分為三個網(wǎng)絡層，即電力廣域網(wǎng)（WAN）、局域網(wǎng)（LAN）及家庭域網(wǎng)（HAN）。對于廣域網(wǎng)而言，主要包含有測量功能與廣域控制、保護；而對于局域網(wǎng)，則進行智能測量，如電價變更、軟硬件設施升級、分布自動化、測量數(shù)據(jù)讀取及需求響應等信息的雙向傳輸，此網(wǎng)絡層與電力專網(wǎng)當中的各功能模塊均有涉及，需要將無線通信與有線通信方式相結(jié)合，以此來最大化獲取成本效益；對于家庭域網(wǎng)而言，其主要涉及到樓宇自動化、家庭自動化等，需升級智能終端。因電力局域網(wǎng)以及廣域網(wǎng)中所涉及的電力輸配電核心功能的實現(xiàn)，所以上述兩網(wǎng)絡層當中的通信方案設計，已成為對電力專網(wǎng)開展研究的重點。

2 無線專網(wǎng)通信技術分析

2.1 230MHz頻段專網(wǎng)

對于230MHz專用終端，其所運用的是230MHz專用信道通信，此信道具有多種優(yōu)點，如無運行費用、安全性高、保密性好及實時性突出等，不僅是具備控制功能的終端設備的關鍵通信信道，而且還是整個電力系統(tǒng)的專用通信網(wǎng)絡資源。針對230MHz無線專網(wǎng)而言，其專用頻點比較常用的是10個半雙工頻點與15對雙工頻點，頻譜區(qū)間為233.024Hz～235.000MHz。除了承載有用電采集信息的業(yè)務，而且還有配電自動化的業(yè)務。230MHz信道組網(wǎng)方式有兩種劃分，即自組網(wǎng)微蜂窩與宏蜂窩，對于宏蜂窩組網(wǎng)而言，其乃是當前最為常用的組網(wǎng)方式。針對單個宏蜂窩基站來講，其發(fā)射功率25W，具有廣闊的覆蓋半徑，通常達4萬米，對于大中型專變用戶終端相應用電信息采集與負荷監(jiān)控較為多用。而對于自組網(wǎng)微蜂窩而言，其運用的是3W的小功率電臺，不僅克服了通信網(wǎng)維護技術要求高的缺點，而且還降低了組網(wǎng)成本，盡管其具有較小的信號覆蓋范圍，但其囊括了GPRS等通信組網(wǎng)的主要優(yōu)點，不僅組網(wǎng)靈活，而且還安裝方便。兩種組網(wǎng)方式優(yōu)劣均沾，在實際應用中，可結(jié)合實際需求，酌情進行選擇。

2.2 LTE技術

LTE乃為3GPP組織所制定，即為UMTS技術標準的持續(xù)性演進，乃是一種將OFDM/FDMA為其核心架構的4G技術，同時也是進行電力無線專網(wǎng)組網(wǎng)操作中最為常用且關鍵的技術類型，其運用扁平化網(wǎng)絡、多天線技術（MIMO）及正交頻分系統(tǒng)（OFDM）。OFDM技術所具有的信號調(diào)制方式以及上下行多址接入方式，不僅可實現(xiàn)頻域調(diào)度與自適應，而且還具有較強的帶寬擴展性與較高的頻譜效率，能夠?qū)o線網(wǎng)絡的自干擾予以消除，還能靈活分配資源。MIMO技術能夠分解用戶數(shù)據(jù)，設置呈現(xiàn)為多個處于并行狀態(tài)的數(shù)據(jù)流，在特定的帶寬內(nèi)，由多個發(fā)射天線同發(fā)，當所發(fā)射的信號經(jīng)無線信道后，便會被多個天線實時接收，最終便成為源數(shù)據(jù)流。對于LTE內(nèi)置的E-UTRAN接入網(wǎng)而言，其由E-NO-DEB網(wǎng)絡構成，其網(wǎng)絡架構為全IP扁平化，在eNB中有多個功能模塊集成，可對多個小區(qū)進行同時管理，對用戶體驗予以改善，不僅減少了系統(tǒng)復雜度，而且還使網(wǎng)絡節(jié)點相應減少，使系統(tǒng)時延得以減少，另外，還降低了維護成本與網(wǎng)絡部署成本。

2.3 FDD-LTE230技術

LTE標準能夠支持兩種模式，即時分雙工（TD-LTE）與頻分雙工（FDD-LTE）。所謂頻分雙工實際就是在兩個方向上，運用差異頻率，實現(xiàn)信號的同時發(fā)射的雙工方式；所謂時分雙工實際就是基于兩個方向，使用不相同的時間，但所使用頻率相同，以此來發(fā)送信號的雙工方式。

由于電力專用230MHz頻段僅為處于離散狀態(tài)的10個單頻頻點與15對雙頻頻點，并且寬帶為25kHz，為了與FDD-LTE蜂窩組網(wǎng)要求相滿足，現(xiàn)實當中，可與公用頻段的上下行鏈路733～2170MHz部分頻段相結(jié)合，還可與230MHz電力專用頻段相結(jié)合，促使兩者互為補充，實現(xiàn)電網(wǎng)業(yè)務始終處于正常運行狀態(tài)。本文所運用的FDD-LTE技術，能夠?qū)Υ蠓秶貐^(qū)予以覆蓋，以此來承載增值業(yè)務，對于智能電網(wǎng)當中的業(yè)務對信號覆蓋區(qū)域廣度相應需求，能夠及時給予滿足，包含智能電網(wǎng)各類基礎性業(yè)務，如移動資產(chǎn)可視化管理、用電信息采集、配網(wǎng)自動化、應急搶修及負荷管理等。

電力無線專網(wǎng)技術FDD-LTE230，通過將公網(wǎng)頻段混合組網(wǎng)與電力專網(wǎng)頻段充分結(jié)合與運用，使FDD-LTE230得技術優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，為智能電網(wǎng)提供更高的可靠性與安全性，提供更加廣闊的覆蓋面積。

3 結(jié)語

本文基于LTE230技術，提出了一種新型的電力無線專網(wǎng)技術，即FDD-LTE230，通過對公用無線通信頻段混合組玩與230MHz電力專網(wǎng)頻段的有效應用，充分發(fā)揮出LTE230技術所具有的內(nèi)在優(yōu)勢。伴隨終端數(shù)量的日漸增加以及多種電力業(yè)務的廣泛開展，規(guī)模化、智能化及多樣化的智能電網(wǎng)建設，將會變得更為廣泛與深入，至此，LTE230及FDD-LTE230技術也將在此潮流中，得到廣泛性應用。

參考文獻

[1]沈明星.基于TD-LTE230MHz電力無線寬帶的用電信息采集系統(tǒng)互聯(lián)研究[D].北京郵電大學，2011.

[2]周建勇，田志峰，李艷，等.廣覆蓋LTE230系統(tǒng)在電力配用電應用中的研究與實踐[J].電信科學，2014，30（03）：168-172.

作者單位

1.南京南瑞集團公司信息通信技術分公司 江蘇省南京市 210000

2.國網(wǎng)淮安供電公司 江蘇省淮安市 223001

3.南京大學 江蘇省南京市 210000