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配網(wǎng)通信中無線通信論文

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配網(wǎng)通信中無線通信論文

1前言

電力系統(tǒng)配網(wǎng)與骨干電網(wǎng)相比較,具有配電設(shè)備多、分支多、分布廣、電網(wǎng)等級復(fù)雜、結(jié)構(gòu)繁瑣的特點,所以配網(wǎng)通信接線復(fù)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(qiáng)的抗干擾能力,能夠?qū)崿F(xiàn)雙向通信功能。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗,首先對配網(wǎng)自動化系統(tǒng)進(jìn)行了概述,然后講述了配網(wǎng)通信中無線通信技術(shù)的分類,然后著重介紹了LTE無線通信技術(shù),最后為提高LTE無線通信技術(shù)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(wǎng)自動化系統(tǒng)概述

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)作為一種遠(yuǎn)程監(jiān)控、協(xié)調(diào)、操作配電設(shè)備的自動化系統(tǒng),集合了控制技術(shù)、通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù),主要目的是提高配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性,在改進(jìn)供電質(zhì)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(wǎng)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。配網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)和配電子站。其中通信網(wǎng)絡(luò)的主要功能是提供現(xiàn)場終端設(shè)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(wǎng)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(zhì)量。按照信息流向的不同,配網(wǎng)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(shè)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(shè)備發(fā)送控制數(shù)據(jù),實現(xiàn)控制功能。

3配網(wǎng)通信中無線通信技術(shù)的分類

電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)需要在主站和終端設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞、控制和調(diào)節(jié),而配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)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(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通常情況下,配網(wǎng)通信中無線通信技術(shù)可以分為:無線公網(wǎng)通信和無線專網(wǎng)通信。無線公網(wǎng)通信技術(shù)和無線專網(wǎng)通信技術(shù)各有優(yōu)缺點,但是從當(dāng)前的發(fā)展模式來看,無線公網(wǎng)通信技術(shù)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(shù)問世之后,極大的推動了配網(wǎng)通信的安全性和可靠性,將電網(wǎng)推向“信息化、自動化、互動化”的智能電網(wǎng)方向。

4LTE無線通信技術(shù)

LTE無線通信技術(shù)作為公網(wǎng)通信技術(shù)3G的一個延伸,改進(jìn)增強(qiáng)了3G空中接入技術(shù),采用OFDM和MIMO標(biāo)準(zhǔn),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(shù)定位于2G、3G、LTE移動業(yè)務(wù)的綜合承載,以網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)。LTE無線通信技術(shù)和其他無線通信技術(shù)相比較具有多方面的優(yōu)點:

(1)優(yōu)化了空中接口技術(shù),強(qiáng)化了數(shù)據(jù)傳送速率;

(2)采用頻分多址技術(shù)和多輸入輸出功能,作為無線網(wǎng)進(jìn)化的準(zhǔn)則;

(3)大大提高了上行速率和下行速率,能夠分別達(dá)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(gòu)架是在數(shù)據(jù)分組交換的基礎(chǔ)進(jìn)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括標(biāo)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(wù)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(jìn)行加密[3],進(jìn)一步提高了可靠性。

5加強(qiáng)LTE無線通信技術(shù)可靠性的措施

LTE無線通信技術(shù)可靠性并不是傳統(tǒng)意義上面的通信可靠性,指的是設(shè)備可靠性、網(wǎng)絡(luò)可靠性和業(yè)務(wù)可靠性。TCP連接吞吐量和端時延成反比,當(dāng)傳輸路徑發(fā)生故障的時候,系統(tǒng)有兩種反應(yīng)機(jī)制:啟用重傳機(jī)制或者倒轉(zhuǎn)路徑,無論哪種機(jī)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(shù)勢在必行。通常情況下,提高LTE無線通信技術(shù)可靠性的方法有兩種:快速檢測和保護(hù)倒換技術(shù),兩者相互結(jié)合,互相補(bǔ)充,全面提高配電網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。

5.1快速檢測技術(shù)

LTE無線通信利用相鄰系統(tǒng)之間的通信故障進(jìn)行快速檢測,進(jìn)而快速建立起替代通道或者倒轉(zhuǎn)到其他鏈路。當(dāng)前,某些硬件設(shè)備(如SDH)提供了網(wǎng)絡(luò)故障檢測功能。典型的快速檢測技術(shù)包括BFD、EthOAM、MPLSOAM,這些典型的快速檢測技術(shù)能夠檢測相鄰設(shè)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(nèi)收不到相應(yīng)的報文,則進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)議倒換。以BFD快速檢測技術(shù)為例,BFD快速檢測技術(shù)不僅能夠快速檢測通信故障,而且可以快速將故障通知應(yīng)用層。BFD快速檢測技術(shù)又可以分為BFDforPW機(jī)制和BFDforTE機(jī)制,前者主要是利用BFD完成隧道引導(dǎo)承載業(yè)務(wù)快速切換,達(dá)到業(yè)務(wù)保護(hù)的目的;后者是一種端到端的快速檢測機(jī)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(shù)檢測出隧道故障,比如轉(zhuǎn)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(hù)。

5.2保護(hù)倒換技術(shù)

保護(hù)倒轉(zhuǎn)技術(shù)在快速檢測技術(shù)之后,在事先建立好的通道上面,針對不同承載技術(shù)進(jìn)行快速倒轉(zhuǎn),切換相關(guān)協(xié)議。在LTE網(wǎng)絡(luò)中,保護(hù)倒轉(zhuǎn)技術(shù)能夠按照業(yè)務(wù)部署進(jìn)行分類:L2VPN類、L3VPN類、網(wǎng)關(guān)類、鏈路類保護(hù)倒換技術(shù)。L2VPN類保護(hù)倒換技術(shù)主要是指PW冗余,L3VPN類保護(hù)倒換技術(shù)主要是指VPNFRR,網(wǎng)關(guān)類保護(hù)保護(hù)技術(shù)為E-VRRP,鏈路類保護(hù)倒換技術(shù)包括LDPFRR、混合FRR、TEFRR和TEHSB。其中不同保護(hù)技術(shù)相互結(jié)合可以提高通信可靠性,比如PW+L3VPN。按照保護(hù)倒轉(zhuǎn)模式的不同可以分為三類:隧道保護(hù)、業(yè)務(wù)保護(hù)及網(wǎng)關(guān)保護(hù)。①隧道保護(hù),主要保護(hù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部鏈路和節(jié)點,能夠保證倒換前后業(yè)務(wù)節(jié)點不變,及采用保護(hù)技術(shù)包括LDP快速收斂、LSP、TEFRR三種技術(shù);②業(yè)務(wù)保護(hù),主要保護(hù)前后業(yè)務(wù)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(hù)技術(shù)包括PWRedun-dancy、VPNFRR、BFDforPW、BFDforTunnel;③網(wǎng)關(guān)保護(hù),用于EPCCE及EPC與EPCCE之間的鏈路故障檢測,相應(yīng)的保護(hù)技術(shù)為E-VRRP。

6結(jié)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(wǎng)絡(luò)中無線通信技術(shù)引起了社會廣泛關(guān)注。LTE無線通信技術(shù)以其高效性、可靠性被應(yīng)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(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

作者:傅強(qiáng) 單位:廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司來賓供電局

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