配網通信中無線通信論文

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1前言

電力系統(tǒng)配網與骨干電網相比較，具有配電設備多、分支多、分布廣、電網等級復雜、結構繁瑣的特點，所以配網通信接線復雜，監(jiān)控點分散，通信點多，這不僅要求提高無線通信的安全性和可靠性，而且要有較強的抗干擾能力，能夠實現(xiàn)雙向通信功能。筆者根據(jù)多年的工作經驗，首先對配網自動化系統(tǒng)進行了概述，然后講述了配網通信中無線通信技術的分類，然后著重介紹了LTE無線通信技術，最后為提高LTE無線通信技術的安全可靠性提出了幾條措施，具有一定的現(xiàn)實意義和參考價值。

2配網自動化系統(tǒng)概述

配網自動化系統(tǒng)作為一種遠程監(jiān)控、協(xié)調、操作配電設備的自動化系統(tǒng)，集合了控制技術、通信技術和計算機技術，主要目的是提高配電網絡的可靠性和安全性，在改進供電質量的前提下，降低資金投入，最大限度的提高安全性和可靠性。配網自動化系統(tǒng)結構圖。配網自動化系統(tǒng)主要由四個部分組成：配電主站、現(xiàn)場監(jiān)控、通信網絡和配電子站。其中通信網絡的主要功能是提供現(xiàn)場終端設備和配電主站之間的通信通道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控和交流的功能。配網自動化系統(tǒng)的建立主要是為了提高供電可靠性和電壓質量。按照信息流向的不同，配網自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動化可以分為上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)，其中上行數(shù)據(jù)是終端設備采集的數(shù)據(jù)向主站發(fā)送，而下行數(shù)據(jù)是主站向終端設備發(fā)送控制數(shù)據(jù)，實現(xiàn)控制功能。

3配網通信中無線通信技術的分類

電力系統(tǒng)配網自動化系統(tǒng)需要在主站和終端設備之間進行數(shù)據(jù)傳遞、控制和調節(jié)，而配電網絡結構復雜，造成了通信節(jié)點多、節(jié)點相對分散、節(jié)點之間距離短的特點。無線通信技術應運而生。通常情況下，配網通信中無線通信技術可以分為：無線公網通信和無線專網通信。無線公網通信技術和無線專網通信技術各有優(yōu)缺點，但是從當前的發(fā)展模式來看，無線公網通信技術具有更為廣闊的發(fā)展前景和發(fā)展市場，特別是在LTE無線通信技術問世之后，極大的推動了配網通信的安全性和可靠性，將電網推向“信息化、自動化、互動化”的智能電網方向。

4LTE無線通信技術

LTE無線通信技術作為公網通信技術3G的一個延伸，改進增強了3G空中接入技術，采用OFDM和MIMO標準，大大改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高了小區(qū)容量，并且降低了系統(tǒng)延遲時間。LTE無線通信技術定位于2G、3G、LTE移動業(yè)務的綜合承載，以網絡可靠性和安全性為出發(fā)點，致力于建立高速率、高可靠的通信網絡。LTE無線通信技術和其他無線通信技術相比較具有多方面的優(yōu)點：

（1）優(yōu)化了空中接口技術，強化了數(shù)據(jù)傳送速率；

（2）采用頻分多址技術和多輸入輸出功能，作為無線網進化的準則；

（3）大大提高了上行速率和下行速率，能夠分別達到50Mbps和100Mbps；

（4）優(yōu)化了小區(qū)容量，小區(qū)之間切換性能大幅度提高；

（5）整體構架是在數(shù)據(jù)分組交換的基礎進行的，能夠最大限度提高數(shù)據(jù)傳送效率；

（6）靈活性高，支持“配對”和“非配對”頻譜分配，網絡時延較低，用戶面時延不大于5ms，信令面時延小于100ms。TD-LTE核心網的關鍵技術主要包括標識管理、節(jié)點選擇、移動性管理、切換管理、IP地址分配和PDN連接服務和會話管理等，此外，為了提高通信的安全性和可靠性，系統(tǒng)還采用了NAS信令和RRC信令進行加密[3]，進一步提高了可靠性。

5加強LTE無線通信技術可靠性的措施

LTE無線通信技術可靠性并不是傳統(tǒng)意義上面的通信可靠性，指的是設備可靠性、網絡可靠性和業(yè)務可靠性。TCP連接吞吐量和端時延成反比，當傳輸路徑發(fā)生故障的時候，系統(tǒng)有兩種反應機制：啟用重傳機制或者倒轉路徑，無論哪種機制，對于信息傳遞而言都會大大降低其可靠性和安全性，所以可靠性技術勢在必行。通常情況下，提高LTE無線通信技術可靠性的方法有兩種：快速檢測和保護倒換技術，兩者相互結合，互相補充，全面提高配電網絡通信的可靠性。

5.1快速檢測技術

LTE無線通信利用相鄰系統(tǒng)之間的通信故障進行快速檢測，進而快速建立起替代通道或者倒轉到其他鏈路。當前，某些硬件設備（如SDH）提供了網絡故障檢測功能。典型的快速檢測技術包括BFD、EthOAM、MPLSOAM，這些典型的快速檢測技術能夠檢測相鄰設備之間的報文發(fā)送和接收速率，如果在規(guī)定的時間間隔內收不到相應的報文，則進行相應的協(xié)議倒換。以BFD快速檢測技術為例，BFD快速檢測技術不僅能夠快速檢測通信故障，而且可以快速將故障通知應用層。BFD快速檢測技術又可以分為BFDforPW機制和BFDforTE機制，前者主要是利用BFD完成隧道引導承載業(yè)務快速切換，達到業(yè)務保護的目的；后者是一種端到端的快速檢測機制，能夠檢測通信隧道的鏈路和節(jié)點，提高通信可靠性。此外，在通信隧道LSP上面建立起B(yǎng)FD回話，能夠利用快速檢測技術檢測出隧道故障，比如轉發(fā)路徑上的數(shù)據(jù)平面故障等等，為數(shù)據(jù)通信提供端到端的保護。

5.2保護倒換技術

保護倒轉技術在快速檢測技術之后，在事先建立好的通道上面，針對不同承載技術進行快速倒轉，切換相關協(xié)議。在LTE網絡中，保護倒轉技術能夠按照業(yè)務部署進行分類：L2VPN類、L3VPN類、網關類、鏈路類保護倒換技術。L2VPN類保護倒換技術主要是指PW冗余，L3VPN類保護倒換技術主要是指VPNFRR，網關類保護保護技術為E-VRRP，鏈路類保護倒換技術包括LDPFRR、混合FRR、TEFRR和TEHSB。其中不同保護技術相互結合可以提高通信可靠性，比如PW+L3VPN。按照保護倒轉模式的不同可以分為三類：隧道保護、業(yè)務保護及網關保護。①隧道保護，主要保護網絡內部鏈路和節(jié)點，能夠保證倒換前后業(yè)務節(jié)點不變，及采用保護技術包括LDP快速收斂、LSP、TEFRR三種技術；②業(yè)務保護，主要保護前后業(yè)務源宿節(jié)點，能夠匯聚匯聚路由器、RANER以及EPCCE節(jié)點故障，主要采用的保護技術包括PWRedun-dancy、VPNFRR、BFDforPW、BFDforTunnel；③網關保護，用于EPCCE及EPC與EPCCE之間的鏈路故障檢測，相應的保護技術為E-VRRP。

6結語

綜上所述，隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，用戶對于電力系統(tǒng)供電可靠性和安全性逐步提高，配電網絡中無線通信技術引起了社會廣泛關注。LTE無線通信技術以其高效性、可靠性被應用到配電通信過程中，不但降低了資金投入，而且能夠最大限度的取得經濟效益和社會效益。

作者：傅強 單位：廣西電網有限責任公司來賓供電局