無線通信技術在電力通信專網建設中的應用研究

李國君，駱 光

（廣東電網有限責任公司惠州供電局，廣東 惠州 516001）

0 引 言

隨著我國電力行業的發展，電力通信專網的建設成為當前電網建設的重要內容之一。由于無線通信技術具備覆蓋范圍廣、傳輸距離遠、抗干擾能力強、保密性好等特點，在電力通信專網建設中具有廣闊的應用前景。文章主要結合目前幾種無線通信技術類型及其在電力通信專網建設中的應用進行分析，以期為推進電力通信專網的建設提供參考意見。

1 無線通信技術概述

1.1 無線通信技術的含義

無線通信技術是一種使用電磁波信號實現信息交換的通信技術，與傳統的電網鋪設方式有重大區別。目前，無線通信技術主要分為2 種技術手段：微波通信和衛星通信。微波通信技術的傳輸距離較短，受限制因素較多，一般只能傳輸幾千米的距離，且在數據傳輸中需要中繼站完成信息傳輸。但隨著微波通信技術的發展，其傳輸技術日益成熟，可以實現大量數據的傳輸，目前已經得到廣泛應用。衛星通信技術是通過衛星作為中繼站傳輸數據信息，其覆蓋范圍廣、傳輸距離遠，已成為無線通信技術中的顯著成果之一。

1.2 無線通信技術的應用優勢

當前電力系統為了保障信息通信的速度和安全，一般通過電力通信專網進行建設。在具體的建設過程中，光纖通信是一種常見的組網方式[1]。然而，自然災害的發生可能會嚴重影響光纜的正常運轉，導致通信失效，且修復光纜需要較長時間。與此相比，無線通信技術不受電網網架的限制，較強的自然災害抵抗能力以及通信覆蓋范圍廣的特點，可以彌補傳統光纖通信的短板，使得處理突發情況時更加可靠。

無線通信技術相比光纖通信技術電網鋪設成本更低，效果更好。通過無線通信技術可以實現連續實時控制，從而減輕供電公司的工作負擔。此外，無線通信技術還可以為變電站提供臨時通信，在變電站正式使用之前，電力通信專網建設可以確保其正常運行。同時，由于光纖鋪設需要較長時間，無線通信技術可以在臨時通信過程中發揮其優勢。當光纖鋪設工作完成后，無線通信技術也可以作為備用通信技術，以防止光纜損壞影響電力通信專網的正常使用。

2 常見的無線通信技術種類

2.1 衛星通信技術

衛星通信技術是一種采用地球人造衛星作為通信傳輸中繼站，實現不同中轉站之間無線電信息有效傳輸的通信技術。該通信技術由衛星站和地面站2 個部分組成，人造衛星可以放大地面站的信號，并將其發送到其他地面站。地面站可以對人造衛星進行控制，并與其他信號連接。人造衛星分為2 種類型：同步衛星和非同步衛星。同步衛星運行方向和周期與地球同步，即以地球作為參照物，衛星是靜止的。非同步衛星與地球相反，并且其軌道需要根據地面站的需求進行調整。衛星通信技術具有廣泛的覆蓋范圍、高質量的通信、不受地理條件的限制、不需要線路通信成本等優勢。這些優勢使其在通信技術領域中占有重要地位。然而，該技術也有一些缺點，如長距離通信時可能會出現通信延遲。此外，衛星通信的價格較高，使用過程較復雜。因此，該技術更適用于軍事、航海以及航空等領域，不是日常通信的最佳選擇[2]。

2.2 無線網橋技術

無線網橋技術是一種將有線網橋和無線射頻相結合的新型通信技術。無線網橋技術的傳輸速率可以達到百兆甚至千兆級別，相比傳統有線網絡其傳輸速度更加迅速，且不會受網絡線路限制而出現局限性問題。同時，無線網橋技術還具有易于安裝和維護的優點，能夠有效解決骨干網之間遠距離傳輸信息數據的問題。雖然無線網橋技術在傳輸速率、使用和維護等方面具有較多優勢，但還存在一些問題，如天氣因素、電磁干擾等都可能影響數據傳輸的穩定性，因此在使用過程中需要注意一些技術細節。

2.3 短波通信技術

短波通信技術使用短波傳輸信息數據，由于短波具有高頻特點，因此也被稱為高頻通信技術。這種技術主要有2 種形式，即天波傳輸和地波傳輸。天波傳輸通過電離層的反射完成遠距離信息數據傳輸，可以實現全球通信，但由于天波傳播中的反射頻率和次數較大，因此其信號頻率穩定性較差。地波傳輸主要用于短距離信息傳輸，相比于天波傳輸，其頻率較低，具有更好的穩定性。雖然短波通信技術具有可靠性較高的優點，但是短波通信技術傳輸是依靠電離層反射完成，因此在空中出現大規模干擾時，其傳輸效率會下降。

2.4 集群通信技術

集群通信技術具有用戶容量高、頻譜利用率高的優勢。相比其他通信技術，集群通信技術的信號抗衰落能力更強，可以提高無線傳輸質量。除此之外，集群通信技術運用的是比較成熟的數字加密技術，具有較優的系統安全保障效果。因此，集群通信技術在實現傳輸數字和圖像信息目的的同時還提高了服務水平。

2.5 數字電臺通信

數字電臺是一種無線傳輸數據電臺，利用數字信號完成數字調制、前向糾錯以及均衡軟判決等目的。數字電臺具有通信兼容性和數據傳輸效率較高的優勢，使其能夠在惡劣環境條件下實現數據信息傳遞。同時，數據電臺覆蓋頻率較高，覆蓋范圍可達數十公km，因此數字電臺在航空、鐵路以及氣象等領域得到廣泛應用。

3 無線通信技術在電力專網中的技術應用

3.1 主要無線通信技術的對比

目前，應用較為廣泛的幾種無線通信技術的具體參數對比如表1 所示。無線廣域網和低功耗廣域網均能夠實現遠距離通信。其中，無線廣域網在手機和物聯網中應用廣泛，而無線局域網主要應用于家庭和公共場所的網絡連接，如醫院、企業、學校等網絡連接以及無線傳感器網絡等。因此，無線通信技術的發展改變了人們的生產和生活方式，可以有效提高日常工作的生產效率和生活能力。

表1 主要無線通信技術參數對比

3.2 WLAN 技術

WLAN 技術是一種利用無線通信技術在一定范圍內完成網絡構建的技術，在無線通信技術和信息技術的基礎上將2 種技術有效結合，主要使用無線多址信道作為媒介進行無線通信，具備有線局域網的功能[3]。用戶可以通過WLAN 連接寬帶網絡，使用方便。WLAN 由4 個部分構成：接入的控制點、接入點、無線網卡和網絡管理。實際上，WLAN 技術即為日常生活中常用的Wi-Fi 技術，但其傳輸距離有限，主要應用于家庭和工作場所，其傳輸速率可以滿足人們生活和辦公的需求。由于受到傳輸距離的限制，其通常的傳輸距離為10 ～600 m。

WLAN 主要是通過空氣中的射頻技術完成信息傳輸，因此從穩定性角度來說，其具有一定的局限性，容易受到外部干擾和攻擊，在安全性上存在一定風險。但是，隨著WLAN 技術的不斷發展，對電力通信專網建設具有較大幫助。

3.3 WiMAX 技術

WiMAX 技術是電力通信專網建設中應用范圍較廣的一種無線通信技術，在互聯網高速連接通道中，可以實現半靜止或完全靜止的網絡訪問，并且傳輸速率可以達到10 ～70 Mb/s，完全能夠滿足寬帶上網的要求。WiMAX 技術主要有802.16d 和802.16e 這2 種標準，在實際應用中WiMAX 技術的傳輸范圍可以達到50 km，是傳輸距離最遠的一種無線信號。

WiMAX 無線通信系統的組網結構主要包括WiMAX 終端、WiMAX 無線接入網和WiMAX 核心網3 個部分。在不同的使用場景和標準下，WiMAX 有固定式、便攜式和移動式3 種形式，需要根據使用要求選擇最佳組網形式。WiMAX 的接入網指的是一種基站，需要具備無線管理功能，以實現與其他網絡的互聯和授權認證。WiMAX 的核心網主要用于解決用戶問題和連接其他網絡接口。對于電力通信站點分散、覆蓋范圍廣且容量要求較低的特點，WiMAX 無線通信技術的覆蓋面廣，傳輸速率高，且同時支持一點對多點的傳輸優勢，符合電力通信專網建設需求，并且應用成本遠低于光纖通信。

3.4 WMN 技術

WMN 技術是一種分布式無線網狀網技術，具有較高的容量和傳輸速率[4]。與傳統無線網絡不同，WMN技術結合了WLAN和AdHoc網絡，兼具二者優點，可以及時發現問題且不占用有限網絡資源，同時能夠實現寬帶無線匯聚連接的目的。WMN 技術不僅適用于連接無線寬帶，還可用于圖像和數據采集，此外在環境監測和交通行業等領域也有廣泛應用[5,6]。

3.5 MMDS 技術

MMDS 技術使用的頻率較高，其傳輸路徑相對較復雜，容易導致在數據傳輸過程中出現信號被阻塞的情況。同時，MMDS 技術容易受到天氣環境的影響，因此針對非視距信息傳輸效果在現有技術中表現較差。很多城市的MMDS 系統會受到多種因素的限制，其正常運行均會受到一定影響[7]。

3.6 LMDS 技術

LMDS 技術具有一點對多點的優勢，可實現對固定型無線寬帶的接入。LMDS 技術利用毫米波傳輸信息數據，在一定范圍內可實現數字雙工通信、分析數據以及視頻等應用目的[8]。然而，LMDS 技術也存在較大局限性，容易受到天氣因素的影響，在極端天氣（如雨、雪）中，信號傳輸距離會受到影響，通常只能達到理論最遠距離的1/4。因此，在實際應用中，LMDS 技術需要不斷發展和優化[9,10]。

4 結 論

無線通信技術是未來信息化的重要方向，與傳統的通信技術相比，具有傳輸距離長、組網靈活以及維護便捷等優點，使其在生活中有較為廣泛的應用。在電力通信專網建設中，無線通信技術可以用作應急通信，在自動化配網和無光纜覆蓋的廠站節點臨時通信中承擔重要作用。