公開發(fā)表通信學(xué)術(shù)論文

　　通信指需要信息的雙方或多方在不違背各自意愿的情況下采用任意方法，任意媒質(zhì)，將信息從某方準(zhǔn)確安全地傳送到另方。小編整理了公開發(fā)表通信學(xué)術(shù)論文，歡迎閱讀!

　　公開發(fā)表通信學(xué)術(shù)論文篇一

　　衛(wèi)星通信在電力系統(tǒng)應(yīng)急通信的應(yīng)用探討

　　摘要：自然或人為的突發(fā)性緊急情況，往往可能導(dǎo)致正常通信設(shè)施的破壞，建設(shè)應(yīng)急通信機(jī)制，有利于構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)可靠的電力通信網(wǎng)。本文結(jié)合衛(wèi)星通信技術(shù)的特性，探討衛(wèi)星通信在電力系統(tǒng)應(yīng)急通信的 應(yīng)用方案。

　　關(guān)鍵詞：應(yīng)急通信、電網(wǎng)通信、衛(wèi)星通信、應(yīng)用分析

　　作者信息：

　　羅瑤，廣東省電力設(shè)計(jì)研究院，研究方向：電力系統(tǒng)通信規(guī)劃和設(shè)計(jì)，廣東，廣州，510663

　　概述

　　電力系統(tǒng)應(yīng)急通信是指在出現(xiàn)自然或人為的突發(fā)性緊急情況，如臺(tái)風(fēng)、海嘯、暴雨、洪水、地震、冰雪或人為破壞，在原有變電站正常通信設(shè)施可能出現(xiàn)癱瘓或擁塞的情況下，為應(yīng)對(duì)緊急情況而綜合利用各種通信資源和設(shè)備， 組織建立的一種特殊的通信機(jī)制。應(yīng)急通信在發(fā)生緊急情況時(shí)，可以在原正常通信系統(tǒng)癱瘓情況下盡快恢復(fù)通信，保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行或盡快恢復(fù)運(yùn)行，最大限度減少對(duì) 社會(huì)和國家造成的損失，保障社會(huì)、國家各項(xiàng) 工作的順利執(zhí)行。

　　大多數(shù)情況下，無法確定預(yù)知什么時(shí)候會(huì)需要應(yīng)急通信，無法進(jìn)行事先準(zhǔn)備。有些情況下，雖然人們可以預(yù)知需要應(yīng)急通信的大致時(shí)間，但卻沒有充分的時(shí)間做好應(yīng)急通信的準(zhǔn)備。 大多數(shù)情況下，也不確定需要應(yīng)急通信的地點(diǎn)。僅少數(shù)情況下，可以大致確定需要應(yīng)急通信的地點(diǎn)。這些地點(diǎn)包括有天氣預(yù)報(bào)的臺(tái)風(fēng)影響的區(qū)域，有地震預(yù)報(bào)的地震影響區(qū)域等。

　　近年來衛(wèi)星技術(shù)得到很好的 發(fā)展，衛(wèi)星采用動(dòng)態(tài)功率 管理和動(dòng)態(tài)帶寬管理(DLA)等新技術(shù)，能根據(jù)天氣的變化自動(dòng)調(diào)整星上的功率分配，同時(shí)能自適應(yīng)地調(diào)整衛(wèi)星鏈路的調(diào)制和糾錯(cuò)編碼方式，以保證降雨時(shí)通信鏈路的暢通。目前衛(wèi)星新技術(shù)的采用，使系統(tǒng)的容量更大，在鏈路帶寬、可靠性和傳輸性能都得到了提高，終端站成本和衛(wèi)星鏈路成本也進(jìn)一步降低。目前采用基于IP 包交換技術(shù)的寬帶通信系統(tǒng)，能靈活的接入多種業(yè)務(wù)。新一代的衛(wèi)星通信地面站安裝簡單、快捷，更便于受災(zāi)情況下的設(shè)備迅速安裝。

　　本文將簡要介紹衛(wèi)星通信的技術(shù)，給出衛(wèi)星通信在電力系統(tǒng)應(yīng)急通信的推薦應(yīng)用方案，并綜合分析其 經(jīng)濟(jì)性等，并形成衛(wèi)星通信在電力應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)用的結(jié)論。

　　衛(wèi)星通信技術(shù)簡介

　　基本原理

　　衛(wèi)星通信設(shè)備包括射頻設(shè)備和中頻設(shè)備，射頻設(shè)備選用Ku波段≥16W ODU，中頻設(shè)備為衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器。其工作過程為：上行方向，來自通信終端設(shè)備如圖像編解碼器、 計(jì)算機(jī)、語音、圖像、數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)流經(jīng)過復(fù)接器傳給衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器，經(jīng)過編碼、糾錯(cuò)、調(diào)制后形成70MHz中頻信號(hào)，再傳輸送至ODU，通過變頻及信號(hào)放大，形成Ku波段信號(hào)，由衛(wèi)星天線發(fā)射上星;下行方向，由天線接收到的來自衛(wèi)星的Ku波段信號(hào)，經(jīng)ODU放大變頻后成為70MHz信號(hào)，傳送給衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器，信號(hào)被解調(diào)、解碼后形成基帶信號(hào)，再經(jīng)過復(fù)接器分發(fā)給各個(gè)通信終端。衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器可同時(shí)接收到自己發(fā)射的下行信號(hào)，通過顯示器監(jiān)控發(fā)射圖象信號(hào)的質(zhì)量。

　　組網(wǎng)方案

　　同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)(GEO)是終端在移動(dòng)，衛(wèi)星是靜止的(由于衛(wèi)星繞地球的運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)同步，而對(duì)地球應(yīng)相對(duì)靜止)，所以又稱為靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)。 GEO的衛(wèi)星距地約36,000Km，通常約三顆衛(wèi)星可以覆蓋全球。移動(dòng)站與衛(wèi)星間的移動(dòng)衛(wèi)星鏈路用L頻段，衛(wèi)星地面站與衛(wèi)星間的無線饋線鏈路采用C頻段(圖1)。目前較普遍采用的VSAT(小站衛(wèi)星系統(tǒng))也屬于這類系統(tǒng)。VSAT由主站、小站和衛(wèi)星組成，主站使用大型天線，用于Ku波段的天線直徑為1.2m-8m，用于C波段的天線直徑為7m-13m;小站天線的直徑為0.3m-2.4m。

　　圖1 VSAT通信系統(tǒng)示意圖

　　技術(shù)特點(diǎn)

　　衛(wèi)星通信的傳播距離遠(yuǎn)。同步通信衛(wèi)星可以覆蓋最大跨度達(dá)一萬八千公里的區(qū)域。在這個(gè)覆蓋區(qū)的任意兩點(diǎn)都可通過衛(wèi)星進(jìn)行通信，而微波通信一般是50公里左右設(shè)一個(gè)中繼站，一顆同步通信衛(wèi)星的覆蓋距離相當(dāng)于300多個(gè)微波中繼站。

　　衛(wèi)星通信路數(shù)多、容量大。一顆現(xiàn)代通信衛(wèi)星，可攜帶幾十個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，可提供幾十路電視和成千上萬路電話。

　　衛(wèi)星通信質(zhì)量好、可靠性高。衛(wèi)星通信的傳輸環(huán)節(jié)少，不受地理?xiàng)l件和氣象的影響，可獲得高質(zhì)量的通信信號(hào)。

　　衛(wèi)星通信運(yùn)用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)。它不僅能實(shí)現(xiàn)陸上任意兩點(diǎn)間的通信，而且能實(shí)現(xiàn)船與船、船與岸上、空中與陸地之間的通信，它可以組成一個(gè)多方向、多點(diǎn)的立體通信網(wǎng)。

　　衛(wèi)星通信成本低。在同樣容量、同樣距離的條件下，衛(wèi)星通信和其他通信設(shè)備相比，耗費(fèi)的資金少，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的造價(jià)并不隨通信距離的增加而提高，隨著設(shè)計(jì)和工藝的成熟，成本在不斷降低。

　　衛(wèi)星通信推薦應(yīng)用方案

　　衛(wèi)星通信解決方案

　　針對(duì)電力系統(tǒng)變電站為主的應(yīng)急通信需求，由于變電站位置固定，故暫不需要考慮可移動(dòng)的車載衛(wèi)星終端。采用衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成電力應(yīng)急通信系統(tǒng)，有以下3個(gè)方案：

　　衛(wèi)星手機(jī)方式

　　根據(jù)需要在變電站配置多套衛(wèi)星手機(jī)，租用運(yùn)營商的信道。

　　在應(yīng)急情況下需要優(yōu)先解決的是語音業(yè)務(wù)，目前衛(wèi)星運(yùn)營商已推出衛(wèi)星移動(dòng)手機(jī)的服務(wù)，它采用基于衛(wèi)星的GSM變種模式，衛(wèi)星上共有140個(gè)L波段點(diǎn)波束，系統(tǒng)采用7小區(qū)頻率復(fù)用模型(理論上與GSM相似)。在應(yīng)急情況下，由衛(wèi)星手機(jī)與調(diào)度中心建立語音通信，由調(diào)度中心對(duì)變電站進(jìn)行語音調(diào)度和指揮。

　　固定式衛(wèi)星終端

　　在調(diào)度中心設(shè)置一個(gè)衛(wèi)星通信固定中心站，在重要變電站或者臺(tái)風(fēng)易發(fā)生的變電站設(shè)立固定式衛(wèi)星終端。

　　應(yīng)急通信網(wǎng)采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，租用衛(wèi)星通信 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供的鏈路服務(wù)，組成衛(wèi)星寬帶網(wǎng)的電力調(diào)度應(yīng)急無線通信網(wǎng)，衛(wèi)星通信網(wǎng)可以作為光纖傳輸網(wǎng)的備用方式。衛(wèi)星通信網(wǎng)是基于IP協(xié)議的，同一平臺(tái)支持多種業(yè)務(wù)，包括話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，每條租用的衛(wèi)星鏈路不小于64K。其中要求衛(wèi)星中數(shù)據(jù)的雙向傳送應(yīng)能滿足調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備廠家及電力傳輸規(guī)約要求。

　　圖2 固定式衛(wèi)星終端結(jié)構(gòu)示意圖

　　便攜式衛(wèi)星終端

　　在調(diào)度中心設(shè)置一個(gè)衛(wèi)星通信固定中心站，配置兩套便攜式衛(wèi)星終端。

　　應(yīng)急通信網(wǎng)采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，租用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供的服務(wù)，組成衛(wèi)星寬帶網(wǎng)的電力調(diào)度應(yīng)急私有子網(wǎng)。各子站的設(shè)置位置既考慮地理上覆蓋均勻，又要考慮站點(diǎn)的重要性。便攜式衛(wèi)星終端平時(shí)不工作，出現(xiàn)突發(fā)災(zāi)難或事故時(shí)，將便攜式衛(wèi)星終端迅速運(yùn)往受災(zāi)變電站，進(jìn)行建議安裝便可使用，主要與調(diào)度指揮中心通信，可以把事故現(xiàn)場的視頻圖像傳回指揮中心，統(tǒng)一由指揮中心進(jìn)行語音調(diào)度，并與現(xiàn)場召開視頻會(huì)議，指揮搶險(xiǎn)救災(zāi)。根據(jù)災(zāi)難情況一般有一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)子站投入使用。衛(wèi)星通信網(wǎng)要求基于IP協(xié)議的，同一平臺(tái)支持多種業(yè)務(wù)，包括數(shù)據(jù)、話音、圖像以及多媒體業(yè)務(wù)，考慮到視頻的質(zhì)量，建議租用鏈路不小于2Mbps。

　　圖3 便攜式衛(wèi)星終端結(jié)構(gòu)示意圖

　　方案比較

　　方案二及方案三，調(diào)度中心需配置衛(wèi)星天線、解調(diào)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，中心交換機(jī)需采用高端的三層交換機(jī)，并配置VOIP網(wǎng)關(guān)與現(xiàn)有帶VOIP網(wǎng)關(guān)的行政交換機(jī)的連接，可提供多路電話和傳真。其中，第三種方案可利用H.323協(xié)議接入現(xiàn)有的會(huì)議電視系統(tǒng)，由交換機(jī)進(jìn)行VLAN的劃分和路由的指向。便攜式衛(wèi)星通信終端要求體積小，重量輕，安裝架設(shè)快速方便。它可以在衛(wèi)星通信車無法到達(dá)的現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信功能，為現(xiàn)場與指揮中心之間提供視頻、音頻、數(shù)據(jù)和語音通信。

　　衛(wèi)星通信頻段選擇

　　選擇Ku波段的優(yōu)點(diǎn)是：使VSAT小站的天線口徑小、便于便攜和車載。受變電所電磁諧波干擾影響也更小;但由于主要應(yīng)急通信區(qū)域基本上都在降雨量很大的南方亞熱帶和熱帶地區(qū)，雨衰問題必須考慮?？筛鶕?jù)鏈路計(jì)算，預(yù)留足夠余量，并將VSAT小站的發(fā)射功率按推到飽和狀態(tài)運(yùn)行。

　　選擇C波段的優(yōu)點(diǎn)是：雨衰特性比Ku波段要好，受降雨對(duì)VSAT通信的影響比Ku波段要小得多。但在C波段下，VSAT應(yīng)急臺(tái)站的天線口徑要比Ku的要大、不便于便攜，如果用于車載臺(tái)站，則勢必很大的增加車輛的造價(jià)。

　　如果選擇固定臺(tái)站采用C波段，而便攜和車載臺(tái)站選擇Ku波段，則會(huì)極大地增加臺(tái)站間各種業(yè)務(wù)互通之間的難度和質(zhì)量。因此，無論使固定臺(tái)站還是移動(dòng)臺(tái)站還是宜選擇同一波段的同一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

　　經(jīng)濟(jì)分析評(píng)價(jià)

　　衛(wèi)星通信三種方案在提供業(yè)務(wù)類型、技術(shù)特點(diǎn)及建設(shè)費(fèi)用等方面的比較如下：

　　衛(wèi)星手機(jī) 固定式衛(wèi)星終端 便攜式衛(wèi)星終端

　　提供的業(yè)務(wù)類型 語音 語音、數(shù)據(jù) 語音、數(shù)據(jù)、視頻

　　是否需要中心站 否 是 是

　　衛(wèi)星小站硬件費(fèi)用 最低 中等 最高

　　移動(dòng)性 好 不好 好

　　帶寬 (GSM)9.6kbps;

　　(衛(wèi)星)2.4kbps 64kbps至2Mbps 2Mbps/4Mbps可選

　　鏈路租用費(fèi)用計(jì)算方法 按分鐘計(jì)算 按帶寬及月計(jì)算 按小時(shí)計(jì)算

　　鏈路租用費(fèi)用 最低 中等 較高

　　綜合以上三種方案，如果考慮電力系統(tǒng)二次安全防護(hù)體系，調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)必須在電力專網(wǎng)上承載，那應(yīng)急情況下也只需恢復(fù)語音業(yè)務(wù)，那就采用衛(wèi)星手機(jī)方式。當(dāng)在應(yīng)急情況下如果能允許調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)由公網(wǎng)承載，固定式衛(wèi)星終端目前能解決語音和調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)的傳送，它可以作為光纖通信方式的備用，由于固定站的建設(shè)費(fèi)用和鏈路租賃費(fèi)用不高，可以在重要的500kV變電站采用這種方式進(jìn)行業(yè)務(wù)的保護(hù)，需要用的時(shí)候才打開設(shè)備進(jìn)行傳送。便攜式衛(wèi)星終端更傾向于解決變電站的搶險(xiǎn)救災(zāi)，由于硬件費(fèi)用較高，不建議大面積設(shè)立，而且由于視頻對(duì)帶寬要求高，只能實(shí)現(xiàn)中心站與最多兩個(gè)受災(zāi)點(diǎn)的 聯(lián)系。

　　結(jié)論

　　衛(wèi)星通信具有無縫覆蓋，覆蓋面廣，通信距離長，通信線路穩(wěn)定，通信頻帶寬、容量大等特點(diǎn)。對(duì)于受災(zāi)地點(diǎn)不確定和時(shí)間不確定等因素，衛(wèi)星通信具有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。建議電力系統(tǒng)可采用以上介紹的三種方案互相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)高效、快捷、靈活、可靠、經(jīng)濟(jì)的應(yīng)急通信。

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