工科通信學術論文
工科通信學術論文
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工科通信學術論文篇一
淺談電力通信專網中無線通信技術
摘要：本文通過實際情況為出發(fā)點，結合目前電力通信專網技術，對當前幾種主流無線通信技術及其該技術在電力通信專網領域里的應用場景展開了探討，并提出了無線通信技術在電力通信專網中的應用及組網方案。
關鍵字：電力系統(tǒng);無線通信;專網技術;組網
1 前 言
隨著電力通信組網方案中光纖的大量引進，若遇到自然災害，將對光纜的正常運行造成嚴重的威脅，甚至有可能出現(xiàn)光纜中斷，而光纜搶修是需要在一定的條件下進行，且時間較長，這將對電網的安全、正常運行造成嚴重影響。經過實踐證明：無線通信技術正好能彌補這種情況下光纖通信網的不足，因此，對無線通信技術的研究，尋找一項適合電力通信專網的無線通信組網方式勢在必行。
2 Wi Max技術
2.1Wi Max技術簡介
Wi Max使用的標準有802.16d和802.16e兩個標準，無線信號傳輸距離最遠可達50公里。Wi Max是一項新興的無線通信技術，能提供面向互聯(lián)網的高速連接，適用于靜止和半靜止狀態(tài)訪問網絡，其傳輸速率可達10M-70M左右，能完全滿足寬帶上網的需求。802.16e標準定義了空中的物理層與MAC層， 802.16e接入IP核心網，也可以提供VoIP業(yè)務，支持一點對多點的結構。Wi Max是提供最后一英里的無線寬帶接入技術，可以替代現(xiàn)有的有線和DSL連接方式來。Wi Max將提供固定、移動、便攜形式的無線寬帶連接，并最終能夠在不需要直接視距基站的情況下提供無線寬帶連接。
2.2Wi Max組網方案
Wi Max系統(tǒng)的網絡結構包括Wi Max終端、Wi Max無線接入網和Wi Max核心網三部分，如圖1所示。
圖1Wi Max組網結構方案
根據所采用的標準以及應用場景不同，Wi Max終端包括固定(802.16-2004)、便攜和移動(802.16e)三種類型。而Wi Max接入網主要指基站，需要支持無線資源管理等功能，有時為方便和其他網絡互聯(lián)互通，還需要包含認證和業(yè)務授權(ASA)服務器。而核心網主要用于解決用戶認證、漫游等功能及作為與其他網絡之間的接口。
自動化的通信系統(tǒng)采用Wi Max電力專網具有很好的應用前景。配電終端數量大，分散，距離遠，一個中等城市的變壓器有上千個，配電終端有上萬個，Wi Max電力專網將配電終端直接無線接入到配電控制中心，將智能電表的大用戶的用電量，線路故障信息及時發(fā)送到調度中心。Wi Max技術的質量保證、點對多點，遠距離傳輸的特點得到了充分的發(fā)揮和應用。
3 WLAN技術
3.1WMN技術簡介
WMN即無線網狀網技術，是移動AdHoc網絡的一種特殊形態(tài)，它的早期研究均源于移動AdHoc網絡的研究與開發(fā)。它是一種高容量高速率的分布式網絡，不同于傳統(tǒng)的無線網絡，可以看成是一種WLAN和AdHoc網絡的融合，且發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢，作為一種可以解決“最后一公里”瓶頸問題的新型網絡結構。WMN具有寬帶無線匯聚連接功能、有效的路由及故障發(fā)現(xiàn)特性、無需有線網絡資源等獨特的優(yōu)勢。在實際網絡發(fā)展中，它可以與多種寬帶無線接入技術如802.11、802.16、802.20以及3G移動通信等相結合，組成一個多跳無線鏈路的無線網狀網絡。這種無線網狀網絡可以有效減少故障干擾、降低發(fā)射器功率、延長電池使用壽命、極大的提高頻率復用度，從而提高網絡容量、無線網絡的覆蓋范圍，并有效的提高通信可靠性。
3.2WMN組網方案
在使用無線網格網技術建設的網絡中，其拓撲結構呈格柵狀，整個網絡由下列組成部分構成：智能接入點(IAP/AP);無線路由器(WR);終端用戶/設備(Client)。
(1)WLAN組網方案，即由AC (接入控制點)+AP (接入點) +無線網卡+網絡管理組成。
(2)盡管W i-Fi技術已經在應用非常廣泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患， Wi-Fi采用的是射頻(RF)技術發(fā)送和接收數據。由于無線網絡使用無線電波傳輸數據信號，所以非常容易受到來自外界的攻擊。
(3)WLAN是利用無線通信技術在一定的局部范圍內建立的網絡，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，它以無線多址信道作為傳輸媒介，提供傳統(tǒng)有線局域網LAN的功能，能夠使用戶真正實現(xiàn)隨時、隨地、隨意的寬帶網絡接入。WLAN技術也稱為W i-Fi技術，目前有三個IEEE標準。W i-Fi的覆蓋范圍可達90m左右，傳輸速度快，802.11b的帶寬可以達到11Mbit/s，而802.11a及802.11g更可達54Mbit/s。該技術可以組建無線局域網，特別在同一層樓內的辦公室可以使用無線辦公，其傳輸速率可以有效的滿足寬帶聯(lián)網的需求。
3.3WMN優(yōu)勢和劣勢
從安全性看，目前802.11Mesh網的安全方案主要是Tropos的TroposMetroMesh方案和Nortel的方案。TroposMetroMesh方案，采用了多層安全架構，對客戶機提供WEP、WPA保護;對無線路由器間的數據采用64/128 bitWEP或128bitAES加密;同時使用來增強整體的安全性。鏈路層的保護是無線網絡安全機制的第一步，但是單獨的鏈路層保護不能提供對敏感數據的保護。Nortel在安全方面也別具特色。每個無線路由器間均建立經過加密的IPSec隧道，以便安全地傳送所有用戶的數據業(yè)務、內部信令處理和管理信息，也就是說數據在無線路由器之間的傳送都處于IPSec保護之下。
從成熟度看， WMN是正在研究中的技術，在研究中不斷在不同方面結合各種技術的特點進行融合，而且暫時沒有一個成熟的產品系列來支持該技術的大規(guī)模應用。從應用前景看， WMN這一新興網絡不僅在無線寬帶接入中有著廣闊的應用空間，在其他方面如結合數據、圖像采集模塊可以對目標對象進行監(jiān)控或數據采集，并廣泛應用到環(huán)境檢測、工業(yè)、交通等等領域。隨著其他技術的不斷更新完善， WMN更好的與之相融合、互補，從而能夠揚長避短發(fā)揮出各自的優(yōu)勢。
4在電力通信專網中的應用
4.1電力對無線通信網絡的需求
(1)災難時應急：采用無線通信系統(tǒng)是作為電網運行在災難時的通信網絡最佳選擇，當災害發(fā)生時或光纜故障不能及時維修時，無線通信網絡可作為應急通信方式。
(2)遠距離接入延伸：對于海島變電站、城域網遠距營業(yè)所節(jié)點，由于距離遠，敷設光纜費用昂貴，可考慮采用無線通信網絡技術進行電力通信網絡的覆蓋，解決因光纜敷設而產生的高額費用問題，同時可解決變電站、供電所等節(jié)點的覆蓋問題。
(3)用戶抄表：采用無線通信系統(tǒng)，將可以達到對用戶用電量進行實時監(jiān)控。隨著這種技術的延伸，還可以對用戶進行精確控制。
(4)配網自動化：目前我國的配網自動化上還很薄弱，采用無線通信技術可快速覆蓋各節(jié)點， 并節(jié)省大量的線纜投資，快速為用戶提供服務。
(5)新建變電站臨時通信方案：在變電站建設期間，由于電力通信網絡建設嚴重受限于變電站機房環(huán)境、線路施工條件，而電力通信網絡的開通又是變電站投產必不可缺少的前提條件，因此，通信工程的建設時間常常不多，還經常發(fā)生光纜無法按時投產的情況，因此，采用無線通信網絡技術進行光纜線路投產前的通信方案組織是一種快捷、方便的選擇。
(6)小范圍覆蓋：對于變電站、電廠、電力樓宇等區(qū)域，可以考慮采用無線通信系統(tǒng)進行數據網、語音網的無線覆蓋，在業(yè)務流量需求不太大的地方，采用這種方式，可以取代綜合布線系統(tǒng)，避免昂貴的布線費用，同時可以提供便捷、快速的接入方式。
4.2組網方案
綜上所述，電力通信專網對無線通信技術的需求主要體現(xiàn)在應急通信、配網通信、無光纜覆蓋的廠站等節(jié)點臨時通信幾個方面，而為避免網絡建設的重復投資，也避免出現(xiàn)應急網絡在日常情況下閑置的現(xiàn)象，通過各方面需求的建設方案的分別分析，達到各自的解決方案，并得到不同解決方案的交集，以此交集來進行電力通信專網的應急用心網絡建設和配網通信網絡的建設。
圖2無線技術在電力應用總況
從圖2分析也可以看出，適合電力通信專網應急通信的技術有WMi ax、WMN、衛(wèi)星通信等幾種技術，而適合配網通信的技術有WMi ax技術，各種需求的解決方案的交合點是WMi ax技術，因此，建議采用WMi ax技術進行電力通信專網無線通信技術的應用深化研究。而為避免網絡建設的重復投資，也避免出現(xiàn)應急網絡在日常情況下閑置的現(xiàn)象，可將WMi ax技術結合WLAN技術、衛(wèi)星技術進行綜合解決方案研究，并注意結合目前光纖傳輸網、數據網和微波網的現(xiàn)狀，充分利用光纖傳輸網和微波網的資源，使得無線通信技術在電網中不僅僅是為應急通信而建設，在平常情況下仍然可以作為生產網絡使用。
具體方案是在各個220kV/110kV變電站/供電所/高山上建設WMi ax基站，而各配網業(yè)務接入節(jié)點DTU、FTU、TTU以及搶修車輛、災變現(xiàn)場、應急通信需求現(xiàn)場配置WMi ax CPE終端進行回傳，而各基站則采用光纖傳輸網、IP數據網、微波網、衛(wèi)星通信接入配網中心、應急指揮中心等，使得該網絡在災變的適合可以利用微波網、衛(wèi)星通信等基礎平臺迅速建立電力生產業(yè)務網絡，滿足各災變現(xiàn)場的業(yè)務需求，而在日常中可以利用光纖傳輸網、IP數據網作為配網自動化的專用通信網絡，以滿足配網自動化對通信通道的需求。
在本方案中，各WMi ax基站采用光纖傳輸網、IP數據網、微波網、衛(wèi)星通信等技術組成電力通信專網的WMi ax網絡基礎平臺，形成WMi ax網絡的核心網絡部分。在實際應用中，由于應急通信需要解決語音指揮系統(tǒng)問題，因此，對于語音系統(tǒng)可結合NGN進行建設，通過NGN來實現(xiàn)語音指揮系統(tǒng)的功能。
5 結束語
綜上所述， Wi Max技術不只是適合用于建設電力系統(tǒng)應急通信網絡，也適合于建設配網通信系統(tǒng)，而且在經濟上是可行的。同時，該網絡并不會象通常的應急通信系統(tǒng)一樣處于閑置狀態(tài)，通過結合配網通信網絡的建設，可以將兩個網絡綜合考慮，充分的利用網絡資源。
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