無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用研究

劉翔宇

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司豐縣供電分公司 江蘇 徐州 221700）

0 引言

無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)屬于一種新興通信技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)較多，相比以往的通信系統(tǒng)傳輸方式，無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)更有利于降低成本，大大提升了通信傳輸?shù)睦寐?，還有著極高的穩(wěn)定性。在電力通信中應(yīng)用無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)，有利于幫助電力通信創(chuàng)造更高的通信標(biāo)準(zhǔn)，有利于提升電力通信的價(jià)值。傳統(tǒng)通信技術(shù)需要投入的成本過(guò)高，并且電力通信技術(shù)也難以滿足社會(huì)日益增長(zhǎng)的發(fā)展需求，因此應(yīng)用無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)很有必要，無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)使電力通信傳輸安全性更高，更具穩(wěn)定性，由此可見(jiàn)，在電力通信中應(yīng)用無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)有較高價(jià)值，能夠幫助電力通信處理復(fù)雜性的數(shù)據(jù)，使網(wǎng)絡(luò)更高效平穩(wěn)。

1 無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)概念及特點(diǎn)

1.1 無(wú)線專網(wǎng)的概念

NFC（Near Field Communication）是指近距離的無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)，也是一種非接觸式識(shí)別的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在13.56 MHz的短距離內(nèi)，高頻無(wú)線通信技術(shù)，電子設(shè)備可以在規(guī)定距離之內(nèi)進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)傳輸，并且在移動(dòng)設(shè)備、PC設(shè)備當(dāng)中進(jìn)行無(wú)線通訊。NFC能夠讓人們更加直觀、安全、便捷的傳遞信息。對(duì)于NFC而言，在應(yīng)用中主要分為三種模式，分別為卡模式、讀卡器模式以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式。在非接觸式的智能卡終端和設(shè)備之間建立信息傳輸路線，可在以下四個(gè)類型當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用：付款以及購(gòu)票、電子票證、智能媒體、數(shù)據(jù)傳輸。一般來(lái)說(shuō)，大部分的手機(jī)都含有NFC功能，這些手機(jī)被稱為NFC手機(jī)，在使用了NFC功能之后，人們會(huì)突破時(shí)間和地點(diǎn)的束縛，在設(shè)備當(dāng)中能夠?qū)蕵?lè)服務(wù)與其聯(lián)系，從而進(jìn)行付款、獲取信息等等。

1.2 無(wú)線專網(wǎng)的特點(diǎn)

NFC技術(shù)在近場(chǎng)通信技術(shù)當(dāng)中，最主要的特點(diǎn)體現(xiàn)就是便捷。具有NFC的手機(jī)可以很方便的進(jìn)行無(wú)線信息交互，并且讓配件配對(duì)，從而完成支付，對(duì)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行訪問(wèn)。相較于RFID技術(shù)，NFC雖然距離沒(méi)有那么遠(yuǎn)，但是也具有自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，NFC的有效距離大概為30 m，可在短時(shí)間內(nèi)完成大部分的數(shù)據(jù)信息交互，且不容易受到外部因素的影響。當(dāng)前關(guān)于NFC技術(shù)的傳輸速度最快可達(dá)到424kbps。除此之外，NFC的安全性可以得到保障，在硬件方面進(jìn)行安全傳輸，能夠在安防、金融業(yè)當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用。當(dāng)前人們已經(jīng)離不開(kāi)智能手機(jī)了，將NFC與手機(jī)進(jìn)行綁定就等于與人進(jìn)行了綁定。所以說(shuō)，NFC在所有場(chǎng)合都可以進(jìn)行使用，定位的精確度甚至可以與GPS進(jìn)行比較。

2 無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景

無(wú)線專網(wǎng)具有較多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，光纖網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線公網(wǎng)施工比較復(fù)雜，組網(wǎng)缺乏靈活性，而無(wú)線專網(wǎng)能夠有效避免這些問(wèn)題，如圖1 所示，無(wú)線專網(wǎng)不僅有較高的服務(wù)質(zhì)量保障，組網(wǎng)靈活性較高，同時(shí)可以有效控制傳輸資源。近年來(lái)，我國(guó)智能電網(wǎng)取得一定的建設(shè)成就，建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，有更高的自動(dòng)化需求，在電力通信網(wǎng)中運(yùn)用光纖網(wǎng)絡(luò)無(wú)法滿足通信覆蓋需求，這時(shí)可以將無(wú)線專網(wǎng)應(yīng)用在電力通信網(wǎng)中，可有效促進(jìn)智能電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，使網(wǎng)絡(luò)發(fā)展更加穩(wěn)定[1]。無(wú)線公網(wǎng)的容量并不是無(wú)限的，當(dāng)用戶數(shù)量逐漸上升，在同一時(shí)間內(nèi)，無(wú)線公網(wǎng)難以滿足用戶的通信需求，而無(wú)線專網(wǎng)能夠避免這些問(wèn)題，因此應(yīng)用無(wú)線專網(wǎng)能夠有效提高電力通信的安全性。

圖1 無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

3 無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用價(jià)值

電力通信系統(tǒng)與電網(wǎng)運(yùn)行有重要聯(lián)系，電力通信系統(tǒng)穩(wěn)定、高效能夠保障電網(wǎng)運(yùn)行更加安全可靠，而在電力通信系統(tǒng)中運(yùn)用無(wú)線專網(wǎng)能夠使電力通信系統(tǒng)更具智能化，因此也能保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全性[2]。無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)能夠提高電力通信的工作效率，同時(shí)硬件資源得到充分利用，運(yùn)用無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)也可以有效降低設(shè)備投入，比傳統(tǒng)的配用電通信更加方便，布線系統(tǒng)簡(jiǎn)單，所提供的通信網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定，提高了信息通道傳輸速度，守電站不需要工作人員值班，同時(shí)也可實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)輸電線路的狀況，對(duì)許多信息進(jìn)行加密。

3.1 無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)支持大量用戶信息互聯(lián)

在電力通信技術(shù)中應(yīng)用無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)可支持大量用戶信息互聯(lián)，無(wú)線資源的運(yùn)用效率和電力通信質(zhì)量大幅提高，如果將TD-LTE技術(shù)與無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)同時(shí)運(yùn)用在電力通信系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線功能，因此無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)能夠有效提高電力通信業(yè)務(wù)效率[3]。

3.2 無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)可以優(yōu)化頻譜水準(zhǔn)

將無(wú)線專網(wǎng)應(yīng)用在電力通信系統(tǒng)中可有效優(yōu)化頻譜水準(zhǔn)，這是無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)的主要價(jià)值，電力通信網(wǎng)絡(luò)頻譜資源儲(chǔ)備量偏低，運(yùn)用無(wú)線公網(wǎng)難以處理頻譜資源儲(chǔ)備量偏低的情況，因此需要在電力通信系統(tǒng)中應(yīng)用無(wú)線專網(wǎng)，可以有效處理此問(wèn)題，由于頻譜的寬度中存在一定的差異，因此無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)可以利用此差異，在使用高頻譜資源時(shí)，無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)使頻譜更具靈活性，從而優(yōu)化頻譜水準(zhǔn)。

3.3 提高客戶身份信息的安全性

由于無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用性能比無(wú)線公網(wǎng)高，能夠有效保障客戶身份信息的安全性。例如TD-LTE體系中，可以有效運(yùn)用加密技術(shù)，客戶身份安全信息有保障。并且在運(yùn)用無(wú)線專網(wǎng)加密技術(shù)中，具有極強(qiáng)的靈活性，可以對(duì)信息加密的時(shí)效進(jìn)行選擇。當(dāng)用戶數(shù)量較多時(shí)，無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)也能最大程度將信息實(shí)施標(biāo)記，為用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸提供保障。同時(shí)在進(jìn)行信息傳輸過(guò)程中能夠短時(shí)將身份進(jìn)行標(biāo)識(shí)，所以盡管在對(duì)接口工作中不斷變換身份標(biāo)識(shí)也能有效識(shí)別并保障了客戶信息。

4 無(wú)線專網(wǎng)在電力通信系統(tǒng)中應(yīng)用領(lǐng)域

當(dāng)前我國(guó)信息技術(shù)不斷發(fā)展，無(wú)線通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中有著廣泛運(yùn)用，如圖3所示，可以運(yùn)用在配電自動(dòng)化領(lǐng)域中，也可以運(yùn)用在電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)中。詳細(xì)內(nèi)容如下：

4.1 應(yīng)用在配電自動(dòng)化領(lǐng)域中

如表1所示，配電網(wǎng)由多個(gè)電氣設(shè)備組成，比如開(kāi)關(guān)、開(kāi)閉所，配電網(wǎng)的種類非常多，運(yùn)行具有復(fù)雜性。對(duì)這些電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí)需要將大量的終端設(shè)備實(shí)施安裝，比如RTU、FTU。

表1 配電網(wǎng)的組成

針對(duì)規(guī)模較大的配電網(wǎng)需要配置子站才能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，為了給電力用戶提供更好的寬帶平臺(tái)，可以在電力系統(tǒng)中采用 LTE230無(wú)線寬帶，如圖2 LTE230系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架圖所示，LTE230無(wú)線寬帶更有能力滿足配電自動(dòng)化，能夠與光纖資源互補(bǔ)，將其運(yùn)用在配電自動(dòng)化中能夠更好的提升數(shù)據(jù)傳輸效率。

圖2 LTE230系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架圖

4.2 應(yīng)用在電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)終端、通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測(cè)中心組成，不同組成部分所負(fù)責(zé)的內(nèi)容不同，首先是監(jiān)測(cè)終端，監(jiān)測(cè)終端是一種高性能的分析儀器，可以有效解決電力負(fù)荷異常的問(wèn)題，而通信網(wǎng)絡(luò)則是能夠?qū)⒈O(jiān)測(cè)終端分析儀器測(cè)量所得數(shù)據(jù)直接向監(jiān)控中心傳輸，同時(shí)監(jiān)控中心會(huì)反作用于監(jiān)測(cè)終端，通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)將監(jiān)控命令下達(dá)到監(jiān)測(cè)終端，能夠使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)保持正常運(yùn)行。

4.3 應(yīng)用在用電信息采集領(lǐng)域中

電力公司想要提高電力用戶的覆蓋率與采集率，可以使用用電信息系統(tǒng)實(shí)施采集，以往電力企業(yè)難以將所有電力用戶的信息在短時(shí)間內(nèi)采集，所采集的信息缺乏完整性，因此需要采用電力無(wú)線虛擬專網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，電力無(wú)線虛擬專網(wǎng)具有較大優(yōu)勢(shì)，其遠(yuǎn)程傳輸功能安全性較高，可以將信息直接傳送到電力采集業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，同時(shí)也可以保障傳輸?shù)陌踩裕褂媒M網(wǎng)的方式能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，同時(shí)使其電力企業(yè)采集信息更具安全性與可靠性，能夠充分滿足電信息采集的需求。

5 無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)提升電力通信綜合業(yè)務(wù)的有效性

為了保證現(xiàn)有電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展的有效性，并促進(jìn)智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展，無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)被應(yīng)用于電力通信網(wǎng)諸多業(yè)務(wù)之中，并產(chǎn)生了巨大的影響。例如在某70平方千米區(qū)域內(nèi)建無(wú)線公網(wǎng)，其中選取TD-LTE無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)，并在接入系統(tǒng)方面通過(guò)TD-LTE制式建設(shè)，頻段采取 1 785 MHz～1 805 MHz。為了滿足智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，寬帶申請(qǐng)指標(biāo)制定為10 MHZ頻率且專網(wǎng)建設(shè)業(yè)目標(biāo)為集語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)為一體。該區(qū)域?qū)＞W(wǎng)建設(shè)必須在滿足內(nèi)部10 kV線路配電自動(dòng)化二遙、三遙業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，增加移動(dòng)巡檢和多媒體調(diào)度等業(yè)務(wù)，工程擬建電網(wǎng)核心網(wǎng)1套，基站4座，拉遠(yuǎn)單元2個(gè)，直流通信電源4套，安全接入裝置2套，其中該區(qū)域共有住宅區(qū)、工業(yè)區(qū)或配電基8處，選取其中4處建設(shè)基站，2處建設(shè)拉遠(yuǎn)單元。在設(shè)備選擇和選址工作確定之后，設(shè)計(jì)TD-LTE無(wú)線專網(wǎng)的組網(wǎng)方案，整個(gè)系統(tǒng)框架從用戶終端到系統(tǒng)主站共設(shè)計(jì)為四層，分別為終端層、TDLTE 接入層、安全接入層和業(yè)務(wù)層，其中業(yè)務(wù)層中的多媒體調(diào)度和移動(dòng)巡檢業(yè)務(wù)由無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)協(xié)助完成；在終端層匯集各類TD-LTE專網(wǎng)終端，其中主要包括TD-LTE模塊、TD-LTE專網(wǎng)CPE和TD-LTE手持終端等；TD-LTE接入層的設(shè)備主要為基站、核心層和回傳網(wǎng)，其中核心層必須安置在市局之中，利用其中的路由器分離不同業(yè)務(wù)采用的具體VPN。此外，回傳網(wǎng)使用原有光纜資源，并配合SDH通道的獨(dú)立性滿足基站與核心網(wǎng)間控制面的時(shí)延要求，基站主要部署在該區(qū)域所選變電站附近區(qū)域；安全接入層包括正反向隔離裝置和安全接入裝置等設(shè)備，裝置部署依據(jù)業(yè)務(wù)層設(shè)備情況進(jìn)行，采取就近原則為操作標(biāo)準(zhǔn)，其中生產(chǎn)業(yè)務(wù)和管理業(yè)務(wù)終端頻率相同，并對(duì)基站和天線實(shí)施共享作業(yè)[5-6]。

案例分析：某項(xiàng)目中建設(shè)LTE寬帶無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)，該項(xiàng)目所采用的頻段制式為1 785 MHz～1 805 MHz，將其建設(shè)用于無(wú)線接入系統(tǒng)中，將頻率帶寬設(shè)定在10 MHZ，以此達(dá)到智能電網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，此專網(wǎng)能夠滿足不同的業(yè)務(wù)需求，比如語(yǔ)音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及視頻業(yè)務(wù)等，也可以滿足10 kV線路配電自動(dòng)化的不同通信需求，為智能家居以及不同電信息提供良好的基礎(chǔ)環(huán)境，同時(shí)為調(diào)度業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供移動(dòng)業(yè)務(wù)[7]。在此項(xiàng)目中多條路段成為試點(diǎn)，為項(xiàng)目工程建設(shè)核心網(wǎng)同時(shí)建立合適的基站，具體如表2所示。

表2 工程范圍建設(shè)內(nèi)容

同時(shí)將此工程中的所有建設(shè)試點(diǎn)做出改變，選取5處建設(shè)基站，將其中1處作為建設(shè)拉遠(yuǎn)單元基地，在本項(xiàng)目中將接入不同數(shù)量的信息終端。具體如表3所示。

表3 項(xiàng)目接入終端

該項(xiàng)目中運(yùn)用TD-LTE無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)時(shí)的具體組網(wǎng)方案技術(shù)如圖3所示?？偟臉I(yè)務(wù)架構(gòu)分為四層。其中安全接入層包括兩個(gè)方面，根據(jù)相關(guān)電力監(jiān)控要求應(yīng)該將I、Ⅱ的主要系統(tǒng)采用特定的技術(shù)向無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)實(shí)施隔離，在LTE中接入層設(shè)備中包括多個(gè)內(nèi)容，LTE能夠通過(guò)回傳網(wǎng)絡(luò)充分利用當(dāng)前現(xiàn)有的光纜資源，并利用SDH的作用實(shí)現(xiàn)獨(dú)立通道，能夠滿足核心站的要求，并在變電站附近選擇合適的地址[8-9]。采用TD-LTE在配電自動(dòng)化中工程中的節(jié)點(diǎn)，業(yè)務(wù)規(guī)劃將其接入光纖中，通過(guò)多個(gè)終端接入，運(yùn)用LTE技術(shù)接入減少在電力通信中的光纖與公共網(wǎng)建設(shè)投資的，無(wú)線專用網(wǎng)絡(luò)能夠解決配電網(wǎng)中通信費(fèi)用高的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化同時(shí)滿足電力通信大數(shù)據(jù)發(fā)展的需求。

圖3 TD-LTE無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)時(shí)的具體組網(wǎng)方案技術(shù)

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電力通信網(wǎng)中應(yīng)用無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著，比傳統(tǒng)技術(shù)更能提高通信的效率，降低通信技術(shù)的成本，更能滿足當(dāng)前自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)的要求，使智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸效率更高，因此可大力推動(dòng)無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中運(yùn)用。