面向電力1.8G LTE無線專網的智能干擾分析系統研究

張棟 李璨

摘要：本文提出一種面向電力1.8G LTE無線專網的智能電磁干擾分析系統，具有設備管理、頻率監測、數據分析和干擾分析四大功能，實現對電力1.8G LTE無線專網相關頻段干擾信號的檢測、識別和定位。

Abstract： This paper proposes an intelligent electromagnetic interference analysis system for power 1.8G LTE wireless private network， which has four functions： equipment management， frequency monitoring， data analysis and interference analysis. It can detect， identify and locate interference signals in the relevant frequency bands of the power 1.8G LTE wireless private network.

關鍵詞：電力無線專網;干擾分析系統;干擾定位

Key words： electric power wireless private network;interference analysis system;interference location

中圖分類號：TM73? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）27-0207-02

0? 引言

目前，國家電網已經在多個網省公司建設了基于LTE 技術的電力無線專網，有效支撐了電力業務的通信承載需求，實現了電網終端側業務的靈活泛在接入，提升了電網業務的智能化水平[1-5]。無線專網在電力行業取得應用成果的同時，存在的一些問題也逐步暴露，其中干擾問題對電力無線專網的性能影響尤為突出，比如各類非法電臺的干擾等，干擾嚴重時甚至可能會影響到專網所承載的電力業務的安全穩定運行，特別是對于1.8GHz頻段的電力無線專網來說，由于1.8GHz頻段屬于多行業共用的頻段，非電力專用頻段，所以干擾問題更加突出。因此，迫切需要對面向電力1.8GLTE無線專網進行電磁干擾方面的研究，實現對干擾信號的分析、識別和定位，保證電力無線專網的安全穩定運行。針對以上問題，本文提出一種面向電力1.8G LTE無線專網的智能電磁干擾分析系統，為電力1.8G LTE無線專網建成后的電磁干擾分析、識別和定位提供一種思路與架構。

1? 面向電力1.8G LTE無線專網的智能電磁干擾分析系統功能架構設計

面向電力1.8GLTE無線專網的智能電磁干擾分析系統主要包括四大功能，分別是：設備管理、頻率監測、數據分析和干擾分析。功能架構圖如圖1所示。

2 面向電力1.8G LTE無線專網的智能電磁干擾分析系統功能設計

2.1 設備管理功能

系統主要通過設備監控接口來實時監控各干擾監測設備的工作狀態。監測狀態在形式上以兩種方式提供：第一，以列表方式給出所有監測設備的概略工作狀態（主要是設備名/標識、位置、是否在工作、工作模式、工作狀態）;第二，以詳細信息方式給出特定單個監測設備的詳細工作狀態、工作模式、工作參數。系統可以對電力無線專網干擾監測設備進行管理，能夠監控設備運行狀態，是否脫網等。另外能夠控制監測設備隨時接入或脫離干擾分析系統。

①組網配置。系統通過接口整合電力1.8G LTE無線專網干擾監測設備，對設備進行網絡管理，實現遠程控制設備，實現對監測設備工作狀態的實時監控和報警。具有網絡節點故障的自動檢測和報警能力。

②節點配置。實現對干擾監測設備的控制。通過系統連接監測設備，可配置監測設備的參數、對監測設備下達相應的工作指令等。同時可實現對各監測設備的狀態管理、資源管理和監測定位數據管理等功能。

監測設備節點維護：監測設備節點有自檢、及一定的自我恢復能力;分組與合并：能夠實現監測設備節點分組執行任務或合并執行任務，能夠實時根據監測的要求將工作組的控制權交回。

③用戶權限管理功能。系統提供不同的用戶權限，保證系統的安全，對用戶應提供不同的操作權限，包括管理員、訪問權限等。由超級管理員審批用戶注冊的信息和權限，審批通過后將用戶信息及操作權限添加到用戶數據庫;將輸入的用戶名和密碼到用戶數據庫中查詢，如用戶信息不在用戶數據庫中，則提示用戶為不合法用戶;用戶操作相應功能時與用戶數據庫返回的操作權限進行對比，如操作已授權，則開始操作相應功能，否則提示未授權信息。用戶權限配置分類如表1所示，其中A級為最高權限，依次遞減。

2.2 頻率監測功能

①固定頻率監測功能。對某個或多個已知固定頻率信號進行詳細測量，對信號的頻率、電平、場強等按照ITU規范進行測量，以圖形方式顯示測量結果。

1）固定頻率監測主要請求參數：

掃描模式：選擇固定頻率測量;起始時間：指定開始監測的時間;結束時間：指定結束監測的時間;中心頻率：指定被監測頻率，例：frequency=230MHz;帶寬：指定被監測頻率的中頻帶寬（也稱濾波帶寬），例：帶寬=120kHz。

注：監測設備提供的中頻帶寬與請求指令不一致時，應取不小于它的最接近的值。

2）頻率監測。固定頻率監測可以實現對單個頻點的信號測量，主要根據設備能力測量信號強度以及部分ITU電聯規定的信號相關指標，同時可以顯示測量頻率隨時間變化的占用度和電平值統計情況。系統支持一個或多個頻點進行監測，設置好要測試的中心頻率和帶寬，可以顯示測試信號的頻率、電平值等，同時也可以顯示信號的波形圖。

3）信號統計。實時值指的是信號瞬間時刻的值，這個值根據信號的強度會不斷變化。最大值只是信號中電平的最大值，一般信號都有一個電平最大值和最小值。平均值是根據積分計算出來的，電平在一段時間中的平均值。計算平均值的基本原理是在信號波形圖上先計算出面積，然后除以時間。系統可以對固定頻率進行信號統計，通過鼠標移動到想要了解的頻率，會顯示實時值、最大值、平均值、最小值等，另外也可以通過固定頻率測量，直接分析某一固定頻率的所有信息。

4）實時存儲。監測數據在測量過程中能夠進行實時存儲，能夠對存儲的文件大小進行切割，實時存儲的數據能夠回放。

②頻段掃描監測功能。

1）頻段掃描主要請求參數：

掃描模式：指定頻段掃描模式;起始時間：指定開始監測的時間;結束時間：指定結束監測的時間;監測頻段起始頻率：指定被監測頻段的起始頻率，例：startfreq=230.0MHz;監測頻段終止頻率：指定被監測頻段的終止頻率，例：stopfreq=235.0MHz;步進頻率：指定被監測頻段的各個頻率步長，例：step=100000Hz;掃描帶寬：指定掃描分辨率帶寬，例：bw=100kHz。

注：監測設備提供的掃描帶寬與請求指令不一致時，應取不小于它的最接近的值;如果監測設備不支持該參數，可以不處理該參數。

2）頻段掃描。測量一段或多段連續的帶寬一致的頻率，可查看各頻率信號的強弱、占用度等信息。同時可以與臺站或樣本庫比對，發現異常信號。系統提供多種數據分析功能，包括實時信號、頻率掃描數據（最大、最小、均值）、頻率掃描瀑布圖分析等。

3）參數顯示。在頻段掃描時，可通過移動鼠標實時拾取測試電平、頻率、測試時間等相關參數。

4）信號監聽。在頻段掃描時，可用鼠標拾取方式選擇單個信道進行“監聽”，查看當前信號的變化情況，也可通過添加頻標的方式，添加需要監聽的頻率，顯示監聽頻率的實時信號強度。

5）信號分析。在頻段掃描時，用戶根據實際監測頻段狀況設定某一門限值，當信號電平超過此門限值并持續一定的時間，可判別此信號有異常，用戶可直接切換到對應頻點的中頻進行測量。

6）實時存儲。存儲功能和固定頻率監測存儲功能一樣，通過勾選存儲按鈕，就可對當前采集的數據進行實時存儲。

2.3 數據分析功能

①占用度統計。設定頻率占用門限值，統計分析一段時間頻率的占用情況，以統計超過門限的時間占總時間的百分比表示。

②信號統計。對監測數據進行科學計算并加以統計分析，由此實現對電磁環境及其態勢的分析，可以了解電力無線專網頻譜資源和電磁環境的真實狀況，為查找干擾提供科學依據。系統提供包括：頻域統計、時域統計、信道占用度統計等統計功能。

③數據回放。系統支持對已存監測數據進行回放，用戶可以查看一段時間內監測設備的掃頻數據、瀑布圖等，實現數據再現和再分析。

2.4 干擾分析

①干擾識別。系統能夠通過電平門限，首先判別某一頻點是否有信號，當電平超過門限且時間占用度高于門限時判別此頻率有信號。其次，根據臺站數據庫數據進行比對，當臺站數據庫內有相應的頻率臺站，且位置相符可判別此信號為正常合法信號;當信號電平比較強同時占用度也比較高，臺站數據庫中沒有查詢到相應的臺站，判別此信號為干擾信號，需要對此信號進行進一步觀察和分析，以此最終確定是否為干擾信號，針對干擾信號，可以進行定位分析。

②干擾定位。計算定位區域的發射源位置，通過分析信號強度，當信號強度比較強，同時占用度也是最高區域，此位置區域為信號源位置概率比較大的位置，統計符合概率統計的最大概率的位置為信號源發射位置。

3? 結語

本文提出的面向電力1.8G LTE無線專網的智能電磁干擾分析系統有助于電力無線專網運維管理人員及時準確掌握無線專網覆蓋區域的電磁干擾情況，快速獲取干擾的位置和類型等信息，及時處理干擾信號;有利于提高1.8G LTE電力無線專網的科學化智能化管理水平，對保障電力無線專網安全穩定運行具有重要意義。

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