基于LTE230的电力无线专网

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摘 要 本文基于智能电网对信号覆盖区域强度的各类需求及所存业务特性，探讨了运用LTE技术的无线专网方案。此方案有效应用了公用频段与230MHz电力专用频段，互为补充，将LTE系统的技术优势充分发挥出来，相比于TDD系统，能够为智能电网提供的覆盖范围更大，另外还提供有FDD支持对称业务，能够为智能电网的可靠性与安全性提供保障。规避系统之间的互相干扰。

【关键词】LTE230 电力无线专网 智能电网

4G长期演进（LTE）技术作为今后将会被广泛应用到电力无线专网建网当中的关键技术，其具有两种传输制式，即频分双工（FDD）与时分双工（TDD），分别与FDD-LTE、TD-LTE无线系统标准相对应。当前，国内多对TD-LTE制式的应用开展研究，然而，此制式应用于电力无线专网中存在着诸多问题。

1 电力专网构架

电力专网依据网络覆盖范围的差异，划分为三个网络层，即电力广域网（WAN）、局域网（LAN）及家庭域网（HAN）。对于广域网而言，主要包含有测量功能与广域控制、保护；而对于局域网，则进行智能测量，如电价变更、软硬件设施升级、分布自动化、测量数据读取及需求响应等信息的双向传输，此网络层与电力专网当中的各功能模块均有涉及，需要将无线通信与有线通信方式相结合，以此来最大化获取成本效益；对于家庭域网而言，其主要涉及到楼宇自动化、家庭自动化等，需升级智能终端。因电力局域网以及广域网中所涉及的电力输配电核心功能的实现，所以上述两网络层当中的通信方案设计，已成为对电力专网开展研究的重点。

2 无线专网通信技术分析

2.1 230MHz频段专网

对于230MHz专用终端，其所运用的是230MHz专用信道通信，此信道具有多种优点，如无运行费用、安全性高、保密性好及实时性突出等，不仅是具备控制功能的终端设备的关键通信信道，而且还是整个电力系统的专用通信网络资源。针对230MHz无线专网而言，其专用频点比较常用的是10个半双工频点与15对双工频点，频谱区间为233.024Hz～235.000MHz。除了承载有用电采集信息的业务，而且还有配电自动化的业务。230MHz信道组网方式有两种划分，即自组网微蜂窝与宏蜂窝，对于宏蜂窝组网而言，其乃是当前最为常用的组网方式。针对单个宏蜂窝基站來讲，其发射功率25W，具有广阔的覆盖半径，通常达4万米，对于大中型专变用户终端相应用电信息采集与负荷监控较为多用。而对于自组网微蜂窝而言，其运用的是3W的小功率电台，不仅克服了通信网维护技术要求高的缺点，而且还降低了组网成本，尽管其具有较小的信号覆盖范围，但其囊括了GPRS等通信组网的主要优点，不仅组网灵活，而且还安装方便。两种组网方式优劣均沾，在实际应用中，可结合实际需求，酌情进行选择。

2.2 LTE技术

LTE乃为3GPP组织所制定，即为UMTS技术标准的持续性演进，乃是一种将OFDM/FDMA为其核心架构的4G技术，同时也是进行电力无线专网组网操作中最为常用且关键的技术类型，其运用扁平化网络、多天线技术（MIMO）及正交频分系统（OFDM）。OFDM技术所具有的信号调制方式以及上下行多址接入方式，不仅可实现频域调度与自适应，而且还具有较强的带宽扩展性与较高的频谱效率，能够将无线网络的自干扰予以消除，还能灵活分配资源。MIMO技术能够分解用户数据，设置呈现为多个处于并行状态的数据流，在特定的带宽内，由多个发射天线同发，当所发射的信号经无线信道后，便会被多个天线实时接收，最终便成为源数据流。对于LTE内置的E-UTRAN接入网而言，其由E-NO-DEB网络构成，其网络架构为全IP扁平化，在eNB中有多个功能模块集成，可对多个小区进行同时管理，对用户体验予以改善，不仅减少了系统复杂度，而且还使网络节点相应减少，使系统时延得以减少，另外，还降低了维护成本与网络部署成本。

2.3 FDD-LTE230技术

LTE标准能够支持两种模式，即时分双工（TD-LTE）与频分双工（FDD-LTE）。所谓频分双工实际就是在两个方向上，运用差异频率，实现信号的同时发射的双工方式；所谓时分双工实际就是基于两个方向，使用不相同的时间，但所使用频率相同，以此来发送信号的双工方式。

由于电力专用230MHz频段仅为处于离散状态的10个单频频点与15对双频频点，并且宽带为25kHz，为了与FDD-LTE蜂窝组网要求相满足，现实当中，可与公用频段的上下行链路733～2170MHz部分频段相结合，还可与230MHz电力专用频段相结合，促使两者互为补充，实现电网业务始终处于正常运行状态。本文所运用的FDD-LTE技术，能够对大范围地区予以覆盖，以此来承载增值业务，对于智能电网当中的业务对信号覆盖区域广度相应需求，能够及时给予满足，包含智能电网各类基础性业务，如移动资产可视化管理、用电信息采集、配网自动化、应急抢修及负荷管理等。

电力无线专网技术FDD-LTE230，通过将公网频段混合组网与电力专网频段充分结合与运用，使FDD-LTE230得技术优势充分发挥出来，为智能电网提供更高的可靠性与安全性，提供更加广阔的覆盖面积。

3 结语

本文基于LTE230技术，提出了一种新型的电力无线专网技术，即FDD-LTE230，通过对公用无线通信频段混合组玩与230MHz电力专网频段的有效应用，充分发挥出LTE230技术所具有的内在优势。伴随终端数量的日渐增加以及多种电力业务的广泛开展，规模化、智能化及多样化的智能电网建设，将会变得更为广泛与深入，至此，LTE230及FDD-LTE230技术也将在此潮流中，得到广泛性应用。

参考文献

[1]沈明星.基于TD-LTE230MHz电力无线宽带的用电信息采集系统互联研究[D].北京邮电大学，2011.

[2]周建勇，田志峰，李艳，等.广覆盖LTE230系统在电力配用电应用中的研究与实践[J].电信科学，2014，30（03）：168-172.

作者单位

1.南京南瑞集团公司信息通信技术分公司 江苏省南京市 210000

2.国网淮安供电公司 江苏省淮安市 223001

3.南京大学 江苏省南京市 210000