配網(wǎng)通信中無線通信論文

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1前言

電力系統(tǒng)配網(wǎng)與骨干電網(wǎng)相比較，具有配電設(shè)備多、分支多、分布廣、電網(wǎng)等級(jí)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)繁瑣的特點(diǎn)，所以配網(wǎng)通信接線復(fù)雜，監(jiān)控點(diǎn)分散，通信點(diǎn)多，這不僅要求提高無線通信的安全性和可靠性，而且要有較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向通信功能。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，首先對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了概述，然后講述了配網(wǎng)通信中無線通信技術(shù)的分類，然后著重介紹了LTE無線通信技術(shù)，最后為提高LTE無線通信技術(shù)的安全可靠性提出了幾條措施，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和參考價(jià)值。

2配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)概述

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)作為一種遠(yuǎn)程監(jiān)控、協(xié)調(diào)、操作配電設(shè)備的自動(dòng)化系統(tǒng)，集合了控制技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，主要目的是提高配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性，在改進(jìn)供電質(zhì)量的前提下，降低資金投入，最大限度的提高安全性和可靠性。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要由四個(gè)部分組成：配電主站、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、通信網(wǎng)絡(luò)和配電子站。其中通信網(wǎng)絡(luò)的主要功能是提供現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備和配電主站之間的通信通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控和交流的功能。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建立主要是為了提高供電可靠性和電壓質(zhì)量。按照信息流向的不同，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動(dòng)化可以分為上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)，其中上行數(shù)據(jù)是終端設(shè)備采集的數(shù)據(jù)向主站發(fā)送，而下行數(shù)據(jù)是主站向終端設(shè)備發(fā)送控制數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)控制功能。

3配網(wǎng)通信中無線通信技術(shù)的分類

電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)需要在主站和終端設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞、控制和調(diào)節(jié)，而配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造成了通信節(jié)點(diǎn)多、節(jié)點(diǎn)相對(duì)分散、節(jié)點(diǎn)之間距離短的特點(diǎn)。無線通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通常情況下，配網(wǎng)通信中無線通信技術(shù)可以分為：無線公網(wǎng)通信和無線專網(wǎng)通信。無線公網(wǎng)通信技術(shù)和無線專網(wǎng)通信技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是從當(dāng)前的發(fā)展模式來看，無線公網(wǎng)通信技術(shù)具有更為廣闊的發(fā)展前景和發(fā)展市場(chǎng)，特別是在LTE無線通信技術(shù)問世之后，極大的推動(dòng)了配網(wǎng)通信的安全性和可靠性，將電網(wǎng)推向“信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化”的智能電網(wǎng)方向。

4LTE無線通信技術(shù)

LTE無線通信技術(shù)作為公網(wǎng)通信技術(shù)3G的一個(gè)延伸，改進(jìn)增強(qiáng)了3G空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO標(biāo)準(zhǔn)，大大改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高了小區(qū)容量，并且降低了系統(tǒng)延遲時(shí)間。LTE無線通信技術(shù)定位于2G、3G、LTE移動(dòng)業(yè)務(wù)的綜合承載，以網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性為出發(fā)點(diǎn)，致力于建立高速率、高可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。LTE無線通信技術(shù)和其他無線通信技術(shù)相比較具有多方面的優(yōu)點(diǎn)：

（1）優(yōu)化了空中接口技術(shù)，強(qiáng)化了數(shù)據(jù)傳送速率；

（2）采用頻分多址技術(shù)和多輸入輸出功能，作為無線網(wǎng)進(jìn)化的準(zhǔn)則；

（3）大大提高了上行速率和下行速率，能夠分別達(dá)到50Mbps和100Mbps；

（4）優(yōu)化了小區(qū)容量，小區(qū)之間切換性能大幅度提高；

（5）整體構(gòu)架是在數(shù)據(jù)分組交換的基礎(chǔ)進(jìn)行的，能夠最大限度提高數(shù)據(jù)傳送效率；

（6）靈活性高，支持“配對(duì)”和“非配對(duì)”頻譜分配，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延較低，用戶面時(shí)延不大于5ms，信令面時(shí)延小于100ms。TD-LTE核心網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括標(biāo)識(shí)管理、節(jié)點(diǎn)選擇、移動(dòng)性管理、切換管理、IP地址分配和PDN連接服務(wù)和會(huì)話管理等，此外，為了提高通信的安全性和可靠性，系統(tǒng)還采用了NAS信令和RRC信令進(jìn)行加密[3]，進(jìn)一步提高了可靠性。

5加強(qiáng)LTE無線通信技術(shù)可靠性的措施

LTE無線通信技術(shù)可靠性并不是傳統(tǒng)意義上面的通信可靠性，指的是設(shè)備可靠性、網(wǎng)絡(luò)可靠性和業(yè)務(wù)可靠性。TCP連接吞吐量和端時(shí)延成反比，當(dāng)傳輸路徑發(fā)生故障的時(shí)候，系統(tǒng)有兩種反應(yīng)機(jī)制：?jiǎn)⒂弥貍鳈C(jī)制或者倒轉(zhuǎn)路徑，無論哪種機(jī)制，對(duì)于信息傳遞而言都會(huì)大大降低其可靠性和安全性，所以可靠性技術(shù)勢(shì)在必行。通常情況下，提高LTE無線通信技術(shù)可靠性的方法有兩種：快速檢測(cè)和保護(hù)倒換技術(shù)，兩者相互結(jié)合，互相補(bǔ)充，全面提高配電網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。

5.1快速檢測(cè)技術(shù)

LTE無線通信利用相鄰系統(tǒng)之間的通信故障進(jìn)行快速檢測(cè)，進(jìn)而快速建立起替代通道或者倒轉(zhuǎn)到其他鏈路。當(dāng)前，某些硬件設(shè)備（如SDH）提供了網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)功能。典型的快速檢測(cè)技術(shù)包括BFD、EthOAM、MPLSOAM，這些典型的快速檢測(cè)技術(shù)能夠檢測(cè)相鄰設(shè)備之間的報(bào)文發(fā)送和接收速率，如果在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)收不到相應(yīng)的報(bào)文，則進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)議倒換。以BFD快速檢測(cè)技術(shù)為例，BFD快速檢測(cè)技術(shù)不僅能夠快速檢測(cè)通信故障，而且可以快速將故障通知應(yīng)用層。BFD快速檢測(cè)技術(shù)又可以分為BFDforPW機(jī)制和BFDforTE機(jī)制，前者主要是利用BFD完成隧道引導(dǎo)承載業(yè)務(wù)快速切換，達(dá)到業(yè)務(wù)保護(hù)的目的；后者是一種端到端的快速檢測(cè)機(jī)制，能夠檢測(cè)通信隧道的鏈路和節(jié)點(diǎn)，提高通信可靠性。此外，在通信隧道LSP上面建立起B(yǎng)FD回話，能夠利用快速檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)出隧道故障，比如轉(zhuǎn)發(fā)路徑上的數(shù)據(jù)平面故障等等，為數(shù)據(jù)通信提供端到端的保護(hù)。

5.2保護(hù)倒換技術(shù)

保護(hù)倒轉(zhuǎn)技術(shù)在快速檢測(cè)技術(shù)之后，在事先建立好的通道上面，針對(duì)不同承載技術(shù)進(jìn)行快速倒轉(zhuǎn)，切換相關(guān)協(xié)議。在LTE網(wǎng)絡(luò)中，保護(hù)倒轉(zhuǎn)技術(shù)能夠按照業(yè)務(wù)部署進(jìn)行分類：L2VPN類、L3VPN類、網(wǎng)關(guān)類、鏈路類保護(hù)倒換技術(shù)。L2VPN類保護(hù)倒換技術(shù)主要是指PW冗余，L3VPN類保護(hù)倒換技術(shù)主要是指VPNFRR，網(wǎng)關(guān)類保護(hù)保護(hù)技術(shù)為E-VRRP，鏈路類保護(hù)倒換技術(shù)包括LDPFRR、混合FRR、TEFRR和TEHSB。其中不同保護(hù)技術(shù)相互結(jié)合可以提高通信可靠性，比如PW+L3VPN。按照保護(hù)倒轉(zhuǎn)模式的不同可以分為三類：隧道保護(hù)、業(yè)務(wù)保護(hù)及網(wǎng)關(guān)保護(hù)。①隧道保護(hù)，主要保護(hù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部鏈路和節(jié)點(diǎn)，能夠保證倒換前后業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)不變，及采用保護(hù)技術(shù)包括LDP快速收斂、LSP、TEFRR三種技術(shù)；②業(yè)務(wù)保護(hù)，主要保護(hù)前后業(yè)務(wù)源宿節(jié)點(diǎn)，能夠匯聚匯聚路由器、RANER以及EPCCE節(jié)點(diǎn)故障，主要采用的保護(hù)技術(shù)包括PWRedun-dancy、VPNFRR、BFDforPW、BFDforTunnel；③網(wǎng)關(guān)保護(hù)，用于EPCCE及EPC與EPCCE之間的鏈路故障檢測(cè)，相應(yīng)的保護(hù)技術(shù)為E-VRRP。

6結(jié)語

綜上所述，隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，用戶對(duì)于電力系統(tǒng)供電可靠性和安全性逐步提高，配電網(wǎng)絡(luò)中無線通信技術(shù)引起了社會(huì)廣泛關(guān)注。LTE無線通信技術(shù)以其高效性、可靠性被應(yīng)用到配電通信過程中，不但降低了資金投入，而且能夠最大限度的取得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

作者：傅強(qiáng) 單位：廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司來賓供電局