基于McWiLL無線寬帶技術(shù)的縣域電力通信網(wǎng)建設(shè)方案

楊 鑫徐 剛荀思超錢君霞馬鴻娟

（1.江蘇科能電力工程咨詢有限公司，南京 210036；2.淮安供電公司信通分公司，江蘇 淮安 223002；3.鹽城供電公司信通分公司，江蘇 鹽城 224000）

基于McWiLL無線寬帶技術(shù)的縣域電力通信網(wǎng)建設(shè)方案

楊 鑫1徐 剛2荀思超3錢君霞1馬鴻娟1

（1.江蘇科能電力工程咨詢有限公司，南京 210036；2.淮安供電公司信通分公司，江蘇 淮安 223002；3.鹽城供電公司信通分公司，江蘇 鹽城 224000）

通過分析縣域無線通信網(wǎng)的通信業(yè)務(wù)需求，結(jié)合McWiLL無線寬帶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，闡述了縣域無線電力通信網(wǎng)的架構(gòu)與建設(shè)方案。本文提出了基于McWiLL的無線寬帶電力通信專網(wǎng)基站系統(tǒng)、接地及防雷、基礎(chǔ)設(shè)施、通信設(shè)備安裝等的建設(shè)方案，并根據(jù)某縣域無線通信網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用情況驗(yàn)證了該套無線寬帶專網(wǎng)的使用，可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃裕榭h域供電公司提高工作效率和服務(wù)質(zhì)量提供了高效可靠的通信保障和支撐。

McWiLL；無線寬帶；電力通信；電網(wǎng)建設(shè)

縣域電力通信網(wǎng)是推進(jìn)農(nóng)網(wǎng)智能化建設(shè)，保障電網(wǎng)生產(chǎn)、運(yùn)行、管理和服務(wù)的重要基礎(chǔ)。當(dāng)前，部分縣域電力通信網(wǎng)缺乏系統(tǒng)規(guī)劃，建設(shè)及運(yùn)營成本偏高，通信網(wǎng)整體水平落后于農(nóng)電發(fā)展要求，技術(shù)裝備落后，重要業(yè)務(wù)的信息傳輸盲目租用公網(wǎng)通道資源，應(yīng)用效果不明顯，投入與產(chǎn)出不匹配，這些都給農(nóng)網(wǎng)運(yùn)行和經(jīng)營服務(wù)帶來了一定的隱患。因此，加強(qiáng)和完善縣域電力通信網(wǎng)建設(shè)就顯得十分必要和緊迫［1］。

McWiLL是我國自主創(chuàng)新的SCDMA無線接入技術(shù)寬帶演進(jìn)版SCDMA V5的俗稱，其充分考慮了農(nóng)村地區(qū)市場需求的特征，包括系統(tǒng)容量、覆蓋面、組網(wǎng)模式等因素，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)寬窄帶業(yè)務(wù)高效融合的移動(dòng)寬帶無線接入系統(tǒng)。

由于縣域配電網(wǎng)絡(luò)普遍存在網(wǎng)架復(fù)雜、規(guī)模大、覆蓋廣，對應(yīng)終端多且分散，但每臺(tái)終端傳送信息量較小，對實(shí)時(shí)的要求較低等特點(diǎn)，根據(jù)區(qū)域條件，建設(shè)成本的不同，無線通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方案也各不相同。McWiLL無線寬帶技術(shù)采用“大基站小終端”的設(shè)計(jì)思路，憑借基站覆蓋廣，成本低，安全可靠的特點(diǎn)，受到了人們越來越多的關(guān)注［2］。

1 縣域無線電力通信網(wǎng)建設(shè)方案

目前縣域供電公司的用電信息無線采集主要使用公網(wǎng)的GPRS無線通信方式和230MHz無線專網(wǎng)方式。GPRS通道屬于公網(wǎng)通道，其傳輸?shù)奈锢硗ǖ?、?shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器等暴露在公眾網(wǎng)絡(luò)之中，存在著一定的信息泄露隱患。而租用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)模塊按月繳納租用費(fèi)，累計(jì)費(fèi)用高。因此采用無線專網(wǎng)，一方面將在很大程度上保障縣域供電公司的安全效益，另一方面也更為節(jié)省費(fèi)用。

本文所介紹的江蘇省某縣域供電公司無線寬帶專網(wǎng)項(xiàng)目由該縣域供電公司自建一套寬帶無線寬帶通信專網(wǎng)系統(tǒng)。在縣域供電公司核心機(jī)房建設(shè)無線寬帶系統(tǒng)核心網(wǎng)系統(tǒng)1套，根據(jù)實(shí)際情況分別在縣供電公司大樓、電力生產(chǎn)樓以及各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)供電所建設(shè)全向McWiLL基站和定向McWiLL基站共計(jì)11座［3］。某縣域供電公司McWiLL無線寬帶系統(tǒng)設(shè)備連接圖如圖1所示。

圖1 某縣域McWill無線寬帶系統(tǒng)設(shè)備連接圖

作為縣域供電公司自建的一套無線寬帶數(shù)據(jù)通信專網(wǎng)，McWiLL無線寬帶專網(wǎng)可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?，并且可以根?jù)實(shí)際業(yè)務(wù)開展的需要對網(wǎng)絡(luò)布設(shè)、規(guī)模、組網(wǎng)形式等進(jìn)行調(diào)整，有很強(qiáng)的擴(kuò)展性和定制能力，系統(tǒng)具有提供用電信息采集、無線視頻、指揮調(diào)度等多業(yè)務(wù)功能的綜合服務(wù)能力，其核心組成部分如下。

1）核心網(wǎng)

McWiLL核心平臺(tái)包括McWiLL核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備業(yè)務(wù)接入控制器 SAC5000S、集群調(diào)度平臺(tái)DCS1000以及核心網(wǎng)交換機(jī)。SAC與基站之間基于TCP/IP的專用協(xié)議 SAbis1實(shí)現(xiàn)語音業(yè)務(wù)的匯聚和控制。SAC配合集群調(diào)度平臺(tái)DCS完成終端的集群調(diào)度功能，實(shí)現(xiàn)群呼、組呼、強(qiáng)插、強(qiáng)拆等服務(wù)。

SAC內(nèi)有網(wǎng)管系統(tǒng)，通過網(wǎng)管客戶端進(jìn)行管理和操作。主要完成McWiLL核心網(wǎng)和接入網(wǎng)的維護(hù)以及用戶開戶燒錄、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)等功能。網(wǎng)管系統(tǒng)需要在IP網(wǎng)絡(luò)中和各個(gè)基站設(shè)備以及語音接入平臺(tái)進(jìn)行互通，完成對終端、基站、SAC等設(shè)備的維護(hù)管理。

SAC接口:對外提供10/100/1000M以太網(wǎng)口和E1接口。E1接口支持No.7/ISUP信令，通過該接口與PSTN交換機(jī)互聯(lián)。

2）基站系統(tǒng)

McWiLL網(wǎng)絡(luò)匯聚層設(shè)備主要為基站設(shè)備，包括基帶控制單元WBBU、射頻拉遠(yuǎn)單元WRRU及天線?；鞠到y(tǒng)提供無線終端的接入、空中資源分配、IP業(yè)務(wù)的透明承載、數(shù)據(jù)安全、QoS保證等服務(wù)。將終端的業(yè)務(wù)通過McWiLL無線空中接口接入到有線網(wǎng)絡(luò)中，承載集群調(diào)度語音、視頻、上網(wǎng)等業(yè)務(wù)。

基站接口:對外提供10/100M以太網(wǎng)口。

3）終端

McWiLL終端接入解決的業(yè)務(wù)模式有:各類電力業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集、集群/語音調(diào)度業(yè)務(wù)、視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)等。其對應(yīng)的終端形式包括數(shù)傳模塊、IP調(diào)度電話、手持調(diào)度終端、手持PDA、手持雙模終端以及McWiLL無線對講車載臺(tái)、無線視頻設(shè)備、CPE桌面終端等。

1.1 基站系統(tǒng)建設(shè)方案

McWiLL光纖拉遠(yuǎn)基站分為基帶控制單元WBBU和射頻拉遠(yuǎn)單元WRRU兩部分，WBBU安裝在19英寸的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜里，和IP網(wǎng)絡(luò)通過標(biāo)準(zhǔn)的10/100M以太網(wǎng)口進(jìn)行連接，與WRRU通過單模光纖連接，標(biāo)準(zhǔn)配置拉遠(yuǎn)距離為 2km，最大拉遠(yuǎn)距離為10km。WBBU提供光接口與WRRU連接，提供100M以太接口與核心網(wǎng)連接。

McWiLL智能天線分全向天線和定向天線兩類。全向天線單天線可覆蓋的角度為 360°，定向天線單天線可以覆蓋的角度為 120°?；鞠到y(tǒng)連接方式如圖2所示。

圖2 基站系統(tǒng)連接示意圖

1.2 接地及防雷方案

基站系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)應(yīng)該采用三級防護(hù)，即:室外到室內(nèi)為第一級，室內(nèi)走線到機(jī)柜；在機(jī)柜進(jìn)線口處為第二級；在設(shè)備的單板上做第三級防護(hù)。三級防護(hù)是最終保證聯(lián)合接地（即一點(diǎn)接地）的措施。

對于第一級防護(hù)要求如下:

1）給WBBU提供電源的交流電力線宜采用具有金屬護(hù)套的電纜或采用具有絕緣護(hù)套的電纜并穿鋼管埋地引入移動(dòng)通信基站，金屬護(hù)套的兩端應(yīng)就近可靠接地；電力電纜在入機(jī)房前應(yīng)加氧化鋅防雷器。

2）電力電纜接口處的保護(hù)接地及電力變壓器（100kVA以下）保護(hù)接地的接地電阻值應(yīng)小于10Ω。

3）WRRU鐵塔應(yīng)有完善的防止雷擊及二次感應(yīng)雷擊的防雷裝置。

4）WBBU的建筑物應(yīng)有完善的防止雷擊及抑制二次感應(yīng)雷的防雷裝置（避雷網(wǎng)、避雷帶和接閃器等）。

對于機(jī)房內(nèi)的第二級基站防雷防護(hù)，其要求如下:

1）直流配電設(shè)備的機(jī)殼應(yīng)從接地匯集線上引入保護(hù)接地。直流配電設(shè)備應(yīng)有相應(yīng)的分級防雷電浪涌吸收裝置。交流配電的中性線匯集排應(yīng)與機(jī)架絕緣。配線架應(yīng)從接地匯集線上引入保護(hù)接地，同時(shí)配電線架與機(jī)房通信機(jī)架間不應(yīng)通過走線架形成電氣連通。當(dāng)配線架的保護(hù)接地排與機(jī)架絕緣時(shí)，應(yīng)引入兩根接地線并分別與保護(hù)地和機(jī)架相連。

2）WBBU除了接到工作地外，其機(jī)殼應(yīng)接到保護(hù)地裝置上。機(jī)房內(nèi)的空調(diào)等金屬設(shè)施應(yīng)從接地匯集線上引入保護(hù)接地線。

3）在機(jī)柜的進(jìn)線口處應(yīng)加氧化鋅防雷器，并且機(jī)柜內(nèi)所有的保護(hù)地及其工作地在整個(gè)接地體系中應(yīng)最終接到一起。

1.3 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方案

經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和實(shí)際勘測，該縣域供電公司無線專網(wǎng)工程需自建通信塔站址11座，縣供電公司大樓已有60m高鐵塔可以利用。本次無線專網(wǎng)一期工程建設(shè)鐵塔4座，二期建設(shè)鐵塔7座，一期建設(shè)鐵塔站址選擇見表1。

表1 鐵塔站址表

通信塔等基礎(chǔ)設(shè)施站址建設(shè)要求如下:

1）為保證覆蓋效果，各基站天線有效掛高要求至少45m。

2）通信塔主體為鋼管塔，地面至少1.5m直徑的空地澆筑基礎(chǔ)。

3）通信塔就近需配套有通信機(jī)房，通信塔至通信機(jī)房建設(shè)光纜，機(jī)房內(nèi)安裝新增的通信設(shè)備，并提供可靠的-48V通信電源，以及可靠的設(shè)備運(yùn)行環(huán)境。

1.4 終端設(shè)備安裝方案

終端設(shè)備在用電和配電的無線傳輸中用的是MEM136終端和嵌入式模塊MPE158。

MEM136終端接口有RJ45以太網(wǎng)和RS232口。MPE158嵌入式模塊為標(biāo)準(zhǔn)對接接口，直接插接到第三方集中器、采集器中即可。

終端設(shè)備天線根據(jù)現(xiàn)場情況定，可采用全向天線和定向天線。全向天線可采用吸頂天線，吸到配電柜上。定向天線可以安裝在桿上。

2 應(yīng)用成果分析

使用 McWiLL無線寬帶技術(shù)建立電力通信網(wǎng)后，可以從以下5個(gè)方面為該縣域供電公司帶來顯著的效益:

1）減少租用GPRS產(chǎn)生費(fèi)用帶來的效益

McWiLL無線專網(wǎng)建成后，在公網(wǎng)GPRS上開展的業(yè)務(wù)可以逐漸轉(zhuǎn)移到無線專網(wǎng)上，將減少租用GPRS的費(fèi)用。目前該縣域供電公司已經(jīng)安裝使用GPRS模塊約3820個(gè)，后期計(jì)劃再安裝3560個(gè)，GPRS模塊共7380個(gè)，目前租用GPRS網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用約為20元/月/模塊，按照10年期計(jì)算，該縣域供電公司租用 GPRS網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用為 7380×20×12×10= 1771.2萬元；加上預(yù)計(jì)新增 GPRS模塊 3560個(gè)× 2000元/個(gè)=712萬元，共可以為該縣域供電公司節(jié)省 GPRS模塊租用及流量產(chǎn)生的費(fèi)用約 2483.2萬元。而該縣域供電公司無線專網(wǎng)工程一期二期全覆蓋后的總投資費(fèi)用僅為2000萬元左右。這種效益隨著業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，各類終端設(shè)備數(shù)量的增加，將更加明顯。

2）提高通信傳輸速率帶來的效益

相較于的GPRS無線公網(wǎng)的100kbps左右的傳輸速率，McWiLL無線終端的傳送已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了2Mbps的速率，其在配電監(jiān)控管理（配變及線路監(jiān)測、配用電視頻監(jiān)控）、遠(yuǎn)抄業(yè)務(wù)、移動(dòng)辦公、移動(dòng)巡檢（移動(dòng)語音、移動(dòng)圖片上傳、移動(dòng)人員定位、移動(dòng)視頻回傳）、現(xiàn)場搶修（移動(dòng)應(yīng)急集群調(diào)度，移動(dòng)單兵應(yīng)急）等業(yè)務(wù)中的實(shí)時(shí)性與高速性，將為該縣域供電公司帶來更多的效益［4］。

3）增加業(yè)務(wù)安全帶來的效益

把使用無線公網(wǎng)的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到McWiLL無線專網(wǎng)將大大增加電力業(yè)務(wù)的安全性。根據(jù)國家農(nóng)網(wǎng)1800號文件中提到“縣公司重要業(yè)務(wù)的信息盲目租用公網(wǎng)通道資源，給農(nóng)網(wǎng)運(yùn)行和經(jīng)營服務(wù)帶來一定隱患。這些于發(fā)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)不相適應(yīng)”的相關(guān)要求，采用無線專網(wǎng)將在很大程度上保障企業(yè)的安全效益。

4）提高搶修、施工效率帶來的效益

基于McWiLL無線專網(wǎng)的智能巡檢系統(tǒng)可以在線路有施工、搶修需求時(shí)，向現(xiàn)場巡檢、施工人員無線終端推送工單，巡線、施工人員通過無線視頻或圖片的方式把線路故障點(diǎn)和施工情況傳送到后臺(tái)。這種高效的信息傳遞方式，能夠大大提高現(xiàn)場施工、搶修效率，效益明顯［5］。

5）減少運(yùn)行維護(hù)和管理帶來的效益

實(shí)現(xiàn)了基于McWiLL無線專網(wǎng)的安全生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)等功能后，大部分操作等都不需要人工到場進(jìn)行，這樣一方面可以減少相關(guān)運(yùn)行操作人員的數(shù)量，另一方面減少了運(yùn)維班組出車次數(shù)，相應(yīng)的減少了車輛配備和日常開支。

3 結(jié)論

目前來講，McWiLL已經(jīng)是一種非常成熟先進(jìn)的無線寬帶接入技術(shù)，完全有能力滿足電力通信網(wǎng)絡(luò)所要求的實(shí)時(shí)性、可靠性、雙向性的要求。目前，該技術(shù)的應(yīng)用在遼寧、重慶、海南、湖南、江蘇等省市進(jìn)行積極的探索，也在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)方面進(jìn)行了大量的研究與分析。

本文從某縣域無線電力通信網(wǎng)的建設(shè)項(xiàng)目出發(fā)，闡述了基于McWiLL無線寬帶技術(shù)的電力通信網(wǎng)建設(shè)的主要方案，通過McWiLL無線寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)，進(jìn)一步深化了智能配電網(wǎng)的建設(shè)，在該縣投入使用后，逐步擺脫了對于傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的依賴性。應(yīng)用成果證明，該系統(tǒng)的使用大大提高了電力系統(tǒng)的管理水平，提高了電網(wǎng)的管控效率，在對電網(wǎng)的實(shí)時(shí)控制、可靠性、擴(kuò)展性及運(yùn)行成本的控制等方面都取得了很好的效果，同時(shí)也產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］國家電網(wǎng)公司.關(guān)于加強(qiáng)縣域電力通信網(wǎng)建設(shè)的指導(dǎo)意見［Z］.北京，2011.

［2］溫斌，林波.McWiLL寬帶無線接入技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

［3］戴鴻林，陶尊群.無線寬帶系統(tǒng)在通信網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用［J］.農(nóng)村電氣化，2013（5）：37-38.

［4］董勇，張浩，倪谷平，等.McWiLL寬帶無線組網(wǎng)技術(shù)及其在黃山電力的應(yīng)用［J］.電力信息化，2012（2）：40-43.

［5］楊潤平，盛潔.McWiLL無線寬帶技術(shù)在電力通信接入網(wǎng)中的應(yīng)用［J］.中國電力教育，2009（S2）：536-538.

County Electric Power Communication Network Construction Program based on McWiLL Wireless Broadband Technology

Yang Xin1Xu Gang2Xun Sichao3Qian Junxia1Ma Hongjuan1
（1.Jiangsu Keneng Electric Power Engineering Consulting Co.，Ltd，Nanjing 211102；2.Jiangsu Huai'an Power Supply Company，Huai'an，Jiangsu 223002；3.Jiangsu Yancheng Power Supply Company，Yancheng，Jiangsu 224000）

This paper analyzes the business needs of county wireless communication network，combined with the advantages of McWiLL wireless broadband technology，expounded the architecture and construction programs of county wireless power communication network.This paper presents the construction program of base station，grounding and lighting protection，infrastructure and communication device installation that based on McWiLL wireless broadband powerline communications special network.According to the practical application of county wireless communication network，using this set of wireless communication private network can improve the security and reliability of data transmission，and provides an efficient and reliable communications security and support to improve efficiency and quality of service for county power company.

McWiLL； wireless broadband； power communication； power grid construction

楊 鑫（1987-），男，碩士，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)通信與調(diào)度自動(dòng)化專業(yè)的設(shè)計(jì)工作。