电力专网通信的技术——230MHz分布式无线蜂窝自组织网络

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《2014全球智能电网(中国)峰会》在国家会议中心举行，在4月1日主题为《智能电网国际标准与信息化》分会上，北极星电力网整理深圳市友讯达科技发展有限公司总工程师舒杰红做了“230MHz分布式无线蜂窝自组织网络”的演讲，全文如下：

代表人：各位来宾，各位朋友大家上午好。我们舒总因为有急事赶会深圳了，由我来代替他来做这个讲座。

题目是230MHz分布式无线蜂窝自组织网络，我们这一块是电力专网通信的技术，怎么把底层的电力设备信号，这些状态，所有的这些资料报到主站，报到显示的这一块。我们大家都知道电力系统最好的专网是部属光纤网，因为光纤便宜，带宽比较宽，设备比较成熟。最好的是光纤的主管网，成本很贵，容量很大。光纤发展到光纤的接入网，用分支的光纤接入到整个系统里面来，通过光纤的接入网降低整个光纤的主官网的成本。大家我都知道，从通信角度来说，无线通信比有线通信发展的更快，给大家提供了更好的方便性。同样，在电力系统上，除了光纤之外，我们需要用无线的技术解决电力系统的设备比较分散，很多设备的通信业务量比较低的这种问题。

所以我们友讯达公司提出来怎么利用电力系统的资源解决电力系统智能通信的问题，引用了一个230MHz无线自主网的概念。

1995年有一个规定频段的范围，主要是230兆的频段，我们可以通过这个频段很好的解决电力部门分散设备通信的需求。当然做无线通信，不管是在公网还是中网的，都是有一个发展趋势。从一个传统的大蜂窝的覆盖，到现在变成微和微微蜂窝的覆盖，为什么会有这样一个趋势呢?大蜂窝的覆盖是频段的利用率比较差的，频段的重复利用比较差以后，同样的资源进行通信的量就比较低了。

我们要根据电力系统不同的需求，进行一个微蜂窝的覆盖，这样一来就用一个有线的频点来达到更高的吞吐量，如果产生的数据量比较大的话，可以进行微微蜂窝的覆盖，我们按照这样的发展方式设计这样的系统。整个系统的架构是这样的架构，就是说在我们的主站系统，通过光纤的主干网传到便利站这种地方，再通过光纤的接入网在底下做分支。

通过光纤的接入网接到230MHz的基站设备，通过我们这种基站设备，通过全部的这种网络接入各种各样的电力设备。比如电力的终端设备，或者说一型、二型的设备，这种设备就是说大家可以看到我们是充分把传感器网络运行到专网来，可以对路由和网络的稳定性有一个很好的保证。
 

这是一个更详细的设备接入图，从主站下来以后整个是SDH的骨干网，后面是光纤的接入网，再接入我们230MHz的基站，再通过我们公司的无线网络技术，来把整个分散的电力设备解到整个智能的通信网上。这里面是对整个网络有一个很好的描述了，这个网络主要是通过光纤和无线混合网络来达到底层实时的稳定通信的功能。我们主要是采取4级3跳的方式，最远的是采取3级的方式，在4个点。每一级是根据电力设备分布的情况来决定通信距离。在现场部属的距离有10公里的，几公里的，也有20公里的，根据你的业务量大小部属网络蜂窝的容量，是这样的。默认的单个通信通道是19.2K的速率。

我们为什么要采取230MHz平台技术部属这个网络呢?大家可以看到同样的功率，用230MHz部属的话，通信距离是其他的5倍，因为频率本身的特性有它固有的优势。比如说这张图我们可以看到，采取230MHz平台，发送功率在农村的开阔地区21公里，楼层密集地区只能达到10公里。同样在城市，230MHz达到10公里，用其他的可能一公里都达不到，所以采取230MHz频段有它自己的优势。

这张图可以看到整个的架构，有一个基站，红的代表230MHz基站，蓝的代表我们具体的用电设备，像我们的集中区，或者说我们装备的终端，一型、二型装备终端这样的设备。大家可以看到这些设备网络是分层的，最远端的每一个网上的通信设备都是通信的路由点，通过这个路由点帮助邻居的电力设备信号集合，跟以前的传统电台方式不一样。传统的电台是大覆盖，利用率和通信率是很低的，这个是解决智能路由，安装施工不方便的问题，这种方式是能保证建一个专网。

除了230MHz技术，我们还可以用GPRS技术，我们部署系统的发现，其实电力系统有很多设备是很偏远的。比如说水电站和一些智能发电系统，现在安装的地区是很偏远的，物理的地质很偏远，信号是很不稳定的，给你带来将来做智能电网有很大的问题。公网这种首先保证语音的业务，电力系统控制性业务是比较低的，尽力而为的服务来服务。

这种方式如果我们用GPRS系统作为智能网基础的通信架构的话，这样就对我们实质的业务有很大风险，吞吐量和实施性有问题，另外安全也有问题。整个系统是公网系统，所有的客户都可以接入，对电力系统的安全是有问题的。咱们做一个电力系统，尽量的对重要的业务还是要部署自己的专网，这种情况下采用230MHz系统作为一个接入，光纤系统作为主干传输，是一个合理的方案。

这张图我们可以看到，它可以有最佳路由，最佳路由出现问题的时候，我们可以选用备用路由，因为有很好的路由网络自愈性和路由的可靠保证。我们这种技术根据你的业务量需求可以把蜂窝做的很小，让每一级变的很小，也可以把一个蜂窝变的很大，变的很小是我们的一个发展方向，很小以后光纤的接入网会密集。根据我们的通信容量聚集需求把蜂窝做的很小，你的设备比较分散，你用光纤接这些设备，造价、成本维护都是问题，我们可以把230MHz网眼做的很大，业务量提高业务，把整个蜂窝的半径变小，将来是可以调整的。

这样一来蜂窝变小以后，频率、利用率就会变高。现在投资的资源在未来得到保障，电力系统230MHz平台的资源是受到国家无委员保障的，这是电力系统非常宝贵的资源，我们要想一切办法充分利用这个资源形成国家专网。现在比较分散的，我们按照分散的部署方式，未来我们可以把蜂窝变小，提高整个频率的利用率。

230MHz技术还有很多别的技术，可以建一个高塔，建一个大蜂窝，当然对频率利用率和网络的维护、投资都是很大的问题。所以说实质过程中要综合考虑，能采用微蜂窝的技术尽量采用微蜂窝的技术，对投资和网络维护都是有好处的。

我们现在设计的系统默认是这样的，大约是78K，将近100K的系统。
 

这是微蜂窝和宏蜂窝具体的覆盖情况，微蜂窝可以增加覆盖率，因为电网大家讲一个全覆盖，你的蜂窝做的越小的覆盖越精细，通信技术更有保障吞吐量会更大一些。

这是微蜂窝和宏蜂窝的区别，如果你形成一个大蜂窝的，你建第二个蜂窝，采用大蜂窝会产生一个干扰。比如230MHz频段本来是一兆，采用一个集中的系统的话，建一个大蜂窝，另外一个系统还需要另外一个蜂窝，你还用一个频段的话，就会出现一些同名干扰，就会有问题。微蜂窝就不一样，七个频段就可以做重复覆盖，这一个是覆盖这个，另外一个是覆盖另外一个，重复利用同一个频段，就能提高频道利用率。随着业务量提高，把蜂窝变要，同样是七个频段，提高了整个电力系统传输的通道能力。

目前，我们公司的技术调制方式是4-GFSK，在25KHz单信道上数据传输速率高，达19.2Kbps。和GPRS有一点区别，比如说是100多K的，用的时候可以是，有可能永远不让你用，因为系统有拥塞什么的。这个是100多K你随时可以用，而且采取的是冗余的，如果有故障的话，可以进行选路，按照传感器网络设计的，有它很多的优势。

微蜂窝覆盖可以解决很多盲区的问题，一个大的宏蜂窝覆盖，有的边缘地方由于功率和城市建筑的地理环境传不过去，采用微蜂窝覆盖可以很好的解决这些盲区的问题。

整个造价的成本是比较低的，技术也比较成熟，我们微蜂窝的网络技术在国家电网用的数量也比较多，整个技术还是比较成熟的。体积也比较小，也可以有多种的供电方式，咱们有太阳能供电、220V供电和互感器，所以我们的基站设备尽量靠近激战。

整个网络趋势是由宏蜂窝变成微蜂窝，230微蜂窝也是顺应发展趋势研发这一套系统。整个系统可以提高吞吐量，可以建立一个安全可靠的通信系统，这样一个成熟技术可以在电力系统大力推广。

我们在靠门口有一个展台，里面有很多专家，大家有时间可以到我们展台上看一看我们的设备，有什么问题可以到展台上一起讨论一下。