单位文秘网 2022-02-13 08:12:56 点击: 次
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摘要:本文通过简单的介绍无线通信电力专网的背景与简单框架,为无线通信专网的建设提供初步参考。
关键词:LTE 230系统;无线通信电力专网
引言
随着社会的快速发展,能源危机、环境恶化等问题日益突出。为保证社会的可持续发展、确保能源安全,国家积极推动新能源开发、清洁能源替代、能源互联网等战略。在能源领域开展信息化和精细化管理,确保能源供应安全及能源领域信息安全。
在能源领域开展的通信电力专网主要开展在223—235MHz低频段,且该频段有多个领域在开展实验网,因次统称为LTE 230系统。LTE 230系统主要也是用于无线通信, 区别于无线通信公网,LTE 230系统主要用于无线通信专网,仅提供专用,以保证各个能源系统自身的信息安全,这对企业乃至国家的能源信息安全都是至关重要的。
1无线电力通信专网起源的背景
无线电力通信专网起源主要考虑2个层面:
其一:随着智能电网的发展和国家电网公司本身业务需求的延伸,现有的国家电网公司有线网络无法满足国网公司相关的移动互联业务需求,如远程抄表、高清视频监控、移动办公等。因此需要选择合适的无线通信技术,依靠高速、可靠的无线网络来满足国家电网公司的业务需求。
其二:原有职能电网设备大多依赖于无线通信公网,与千千万万用户公用通信网路,不仅仅网络安全性得不到保障,甚至有可能是的电力能源的信息泄露。从国家宏观来看, 能源安全问题得不到充分保障。
近年来通信技术的快速发展为“能源互联网+”和行业通信提供了技术上可行性,由于经济效益等原因近二十年来无线通信专网的发展明显落后于无线公网,能源领域现有无线通信专网已难以满足能源通信和信息化需求。亟需采用新技术、新产品对能源领域的无线通信专网进行功能完善和性能提升,满足能源信息化需求。
在此背景下,国家无线电管理委员会特印发《关于印发民用超短波遥测、遥控、数据传输业务频段规划的通知》,规定223-235MHz频段作为遥测、遥控、数据传输等业务使用的频段。目前主要被能源、军队、气象、地震、水利、地矿、轻工等行业使用。该频段的特点是属于行业应用,并分配给了8个部委,其中有40个频点是分配给了能源部用于电力负荷监控系统。在此背景下,无线电力通信专网顺应时代潮流,便提上了日程。
2無线电力通信专网系统简介
2.1 无线电力通信专网频段的选取
在无线电力专网初期,对于无线电力通信专网的选取一直有很大争议,根据无线电频谱使用规划,可供使用的频段有1800MHz、1400MHz和230MHz。
然而3个频段通过对比发现,1800MHz频段上与现有无线通信专网频段同频,会存在干扰问题,1400MHz频段上现有业务繁多,而且清理复杂,需要长时间清理腾出该频段,短期无法部署无线电力通信专网。而230MHz频段主要用于遥测、遥控、数据传输,目前主要被能源、军队、气象、地震、水利、地矿、轻工、建设等行业使用,有现成空余频段使用,而且,低频段的优势能使得无线电力通信专网能够快速部署。真是1800MHz和1400MHz频段的现状问题,使得230MHz系统很快得到认可。国家无线电管理委员会还特印发《关于印发民用超短波遥测、遥控、数据传输业务频段规划的通知》,给无线电力通信专网分配了频段,同时分配40个频段用于无线电力专网建设。
另一方面,230MHz覆盖半径优势非常显著,1800MHz和1400MHz覆盖半径仅为11.6km以下,而230MHz频段覆盖能到达30km,几乎能达到前2个频段的3倍距离。230MHz在密集城区覆盖可达3km,乡村覆盖可达30km,能明显减少基站数量,对于建设投资能大幅减少。
2.2 LTE 230系统架构
无线电力通信专网频段为223-235MHz,具体工作频率为223.025~235.000MHz,采用OFDM多址方式,支持QPSK,16QAM和64QAM。系统射频信道带宽为离散8.5MHz,单小区吞吐量的峰值速率能达到14.96Mbps,单小区支持在线用户数2000户,终端峰值速率1.76MHz。
无线通信专网与通信公网网络架构基本相同,采用扁平化网络架构,均为核心网+基站设备构成LTE 230系统的网络构成。
电力通信专网主要由5个主要组成单元:
1、业务平台:业务平台主要与核心网对接,提供业务数据统计、查询、分析,实现视频监控等;
2、核心网设备:核心网设备主要处理业务数据的传输,接入网络的控制管理,提供全网数据的交换;
3、网管系统:网管系统主要对网元进行统一集中管理;
4、接入设备:接入设备主要提提供无线覆盖,终端设备的接入控制等,在形式上主要体现为信号发射基站;
5、终端设备:终端设备主要处理业务数据的汇聚和上传,控制信息的下发,在无线通信
公网中,终端设备最主要的是用户手机,部分为物联网设备,但是在电信通信专网中,终端设备不仅仅局限于用户手机。
2.3 无线电力通信专网LTE 230系统的简单分析
2.3.1 高容量:LTE 230系统单扇区支持2000个通信终端,按正常三扇区来算,单站容量可支持超过6000个终端,极大满足了终端数量的问题;
2.3.2 覆盖广:LTE 230系统采用低频段建设,密集城区覆盖可达3km,乡村覆盖最大可达30km,极大的降低了专网基站建设密度,同时也保证专网覆盖范围。
2.3.3 频谱效率高:LTE 230系统上行14.96Mbps,下行峰值5.8Mbps,总带宽仅为8.5MHz,频谱效率大于2.4bps/Hz,比数传电台提高3~4倍;
2.3.4 频谱适应性强:LTE 230支持多制式调制,能根据需求自适应选择QPSK,16QAM和64QAM调制方式。
3无线电力通信专网应用
3.1 现有应用
现有部分无线电力通信专网开展,目前海盐县实验网已经已经进入运行阶段。海盐县面积534平方公里,共采用7个基站,塔型采用地面站和楼面站相结合的方式,通过测试结果,可以发现,外场实测平均传输速率最高达1.6 Mbps,可适应远程抄表、用电信息采集、配变监测、复核控制、以及部分地区视频监控等效果。
测试结果测试结果如下,虽然理论上农村覆盖能达到30km,但实际应用中,因为地形复杂等其他原因,超过12km覆盖效果达不到理想效果。
3.2 应用展望
基于现有理论,可推算出安庆市建设基站数量。安庆市区面积821平方公里,密集城区約120平方公里,农村约701平方公里。全市地形较为平坦,除了杨桥镇以及山口乡有山区,其余皆为平坦地形,对基站覆盖影响较小,适合低频广域覆盖。
按照海盐县组网测试方案,按照12km覆盖半径,考虑具体的地形情况,采用15个基站,分别在罗岭镇、五横乡、杨桥镇、白泽湖乡、长风乡、老峰镇、山口乡、海口镇和大龙山镇共9个乡镇各采用一个基站覆盖,可共享现有无线通信公网基站,能大幅减少覆盖建设投资。城区范围采用6个基站,基本上采用楼顶基站,按照城区的建设经验,建设落地塔桅的可能性很低,因此基本上选择楼顶基站,站间距基本上考虑在2-3km左右。
按照该组网方案,农村区域基本上按照5-8公里部署,由于海口全区域无遮挡,按照10km覆盖,城区基本按照2-3km覆盖,据此本次的覆盖应该能满足安庆市区的无线通信电力专网的网络覆盖要求。
3.3 无线通信电力转网中不可忽视的问题
目前海盐县的低频无线通信专网的部署是该领域应用比较成熟的网络,可以供该领域各类无线通信专网提供参考依据,但是电力无线通信专网的建设同时的部分问题不可忽视。电力通信专网在共享现有通信基站,考虑的问题相对较少,但是现阶段或者在可预见的将来,这些专网的建设极有可能在现有营业厅、现有变电局站、乃至现有电力塔上,这都将破坏原有建筑的承重、和防雷结构,必然会对原有建筑有所影响。因此在这些建筑上的专网建设就尤为复杂,需要更重点注意。
4结束语
社会发展,能源危机问题越来越受国家重视,在可持续发展的原则下,精细化、集约化开发利用能源是大势所趋,因而在能源领域开展信息化管理,能使得咋能源领域高效性,有效性开发。
无线电力通信专网目前仅仅在起步阶段,建设初期都是以稳为主,在可预见的将来,因此初期可能基站建设以及业务发展肯定都比较慢,但是在可预见的将来,随着科技的发展,技术的进步,更高效、更科学的建设方式肯定会得到应用,那时候,电力能源信息化的发展能达到顶峰。
参考文献
[1]《LTE 230系统简介》——中国普天[EB].不详.2018.2
[2]普天LTE230产品及解决方案——耿鹏飞[EB].通信世界网.2016.12.
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