文/吳笑 喻琰 章立偉

LTE 230M無(wú)線通信技術(shù)具有較強(qiáng)的安全性，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，并且通信網(wǎng)絡(luò)在今后能夠?qū)崿F(xiàn)靈活擴(kuò)展，故在電力行業(yè)中的應(yīng)用較為廣泛，尤其在配電網(wǎng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集及傳輸方面。本文分析的LTE 230M無(wú)線通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理及應(yīng)用，對(duì)于提高LTE 230M無(wú)線通信技術(shù)在電力企業(yè)中的應(yīng)用范圍具有一定的價(jià)值。

1 LTE 230M無(wú)線通信技術(shù)

1.1 LTE 230M無(wú)線通信概述

在LTE 230M無(wú)線通信技術(shù)中，所采用的頻段為223～235MHz，這是分配給電力行業(yè)采用的頻段，可以用在電力企業(yè)自動(dòng)化數(shù)據(jù)的傳輸中。在電力企業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)中，涉及到遙控、遙測(cè)等數(shù)據(jù)的傳輸，有的數(shù)據(jù)可以通過(guò)光纜進(jìn)行通信，而有些數(shù)據(jù)需要通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行采集，并傳輸?shù)较到y(tǒng)主站，采用LTE 230M無(wú)線通信技術(shù)可以很好地滿足電力企業(yè)的需求。采用低頻段具有一定的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)較廣的覆蓋面積，在網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建成本方面也能得到明顯的降低，故能夠廣泛應(yīng)用。LTE 230M無(wú)線通信技術(shù)在電力行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，在電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集中發(fā)揮了重要的作用。LTE 230M無(wú)線主要承載的是IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，承載以太網(wǎng)（含有線和無(wú)線）、RS232、RS485等非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，和語(yǔ)音、視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。LTE終端多個(gè)業(yè)務(wù)種類(lèi)接入后，通過(guò)以太網(wǎng)復(fù)用技術(shù)將其匯聚并復(fù)用，以IP包的形式在LTE 230M無(wú)線網(wǎng)中傳輸，并通過(guò)服務(wù)端將其分離和分別管理。

1.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

在分析LTE 230M無(wú)線通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理之前，首先需要確定該無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的整體架構(gòu)。在配電網(wǎng)中采用LTE 230M無(wú)線通信技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)整體規(guī)劃的過(guò)程中，應(yīng)該使無(wú)線通信數(shù)據(jù)網(wǎng)能夠符合電力通信數(shù)據(jù)網(wǎng)的整體規(guī)劃，并能夠與輸電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)可靠的銜接。在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)時(shí)，應(yīng)該采用開(kāi)放的規(guī)劃思路，在通信技術(shù)的選擇方面應(yīng)該考慮到網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的經(jīng)濟(jì)成本，并且滿足電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的需要，有利于對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展。在構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，應(yīng)該將通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行同步，使得相互能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)調(diào)。在系統(tǒng)的整體架構(gòu)方面，主要包括以下內(nèi)容：

圖1：系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

（1）業(yè)務(wù)平臺(tái)，通過(guò)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)中的業(yè)務(wù)平臺(tái)，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計(jì)功能，并對(duì)實(shí)際的電網(wǎng)運(yùn)行具有一定的指導(dǎo)作用。

（2）組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，數(shù)據(jù)的傳輸必須要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通道才能進(jìn)行傳輸，對(duì)電網(wǎng)中的各類(lèi)業(yè)務(wù)終端應(yīng)能實(shí)現(xiàn)兼容接入。

（3）網(wǎng)絡(luò)管理控制系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)能夠?qū)Ω黝?lèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一控制。當(dāng)網(wǎng)管系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在異常運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，應(yīng)能夠及時(shí)發(fā)出相關(guān)的告警信號(hào)，從而使得運(yùn)行人員能夠及時(shí)采取必要的措施加以解決網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障。

（4）網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需要依靠接入網(wǎng)設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，并上傳到網(wǎng)絡(luò)中，也需要對(duì)接入網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。

（5）終端設(shè)備，通過(guò)終端設(shè)備，能夠直接執(zhí)行主站下發(fā)的控制數(shù)據(jù)，也能夠?qū)⒉杉降臉I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳到網(wǎng)絡(luò)中。

以X86系統(tǒng)為硬件載體，在LINUX系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)軟件功能模塊，管理配置包括射頻單元、路由單元、安全策略單元和接入接口單元。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

從圖1中可知，系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)主要包括230射頻處理模塊、WLAN處理模塊、以太網(wǎng)接口模塊、RS485接口模塊和RS232模塊，可以看出該系統(tǒng)能夠支持的業(yè)務(wù)類(lèi)型較多，并通過(guò)系統(tǒng)總線實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。從圖中可以看出，系統(tǒng)總線是整個(gè)通信系統(tǒng)的核心部分，應(yīng)該保證系統(tǒng)中的各個(gè)模塊能夠協(xié)調(diào)運(yùn)行，提高網(wǎng)絡(luò)通信的性能。

2 LTE 230M無(wú)線通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理

2.1 LTE 230M無(wú)線通信協(xié)議

在電力企業(yè)中，使用的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)包括電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、無(wú)線通信數(shù)據(jù)網(wǎng)和外部公用數(shù)據(jù)網(wǎng)等，各種不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)網(wǎng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同加以使用。有線通信數(shù)據(jù)網(wǎng)一般是通過(guò)使用光纖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。無(wú)線通信數(shù)據(jù)網(wǎng)也是電力企業(yè)中的重要的通信方式，也需要根據(jù)一定的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。在LTE 230M無(wú)線通信中，也需要采用相對(duì)應(yīng)的通信協(xié)議才能夠?qū)崿F(xiàn)正常的數(shù)據(jù)通信功能。

2.2 LTE 230M無(wú)線通信的組網(wǎng)

LTE 230M無(wú)線通信需要按照一定的要求進(jìn)行組網(wǎng)，將無(wú)線通信終端和通信網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)正常的通信。目前在電力通信的過(guò)程中主要是采用沿架空地線架設(shè)的光纜作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹魍ǖ馈＝陙?lái)隨著配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)頁(yè)逐漸在網(wǎng)絡(luò)中得到了使用。采用LTE 230M無(wú)線通信技術(shù)，可以構(gòu)建相應(yīng)的無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，滿足電網(wǎng)發(fā)展的需求。LTE230具有較廣的覆蓋能力，并且能夠與移動(dòng)通信技術(shù)兼容，從而提高頻率資源的使用效率，可以滿足電網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的使用要求。在對(duì)LTE 230M無(wú)線通信進(jìn)行組網(wǎng)時(shí)，應(yīng)保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)都符合相關(guān)的運(yùn)行規(guī)范。

2.3 多業(yè)務(wù)的路由策略

當(dāng)電力通信數(shù)據(jù)網(wǎng)中同時(shí)接入了多種業(yè)務(wù)類(lèi)型之后，由于各個(gè)業(yè)務(wù)都使用同一個(gè)傳輸通道，故在路由策略方面需要進(jìn)行選擇，并可以根據(jù)條件實(shí)現(xiàn)路由策略的優(yōu)化。LTE終端可以承載多種不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)，當(dāng)利用以太網(wǎng)復(fù)用技術(shù)將其匯聚并復(fù)用之后，IP數(shù)據(jù)包就可以在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)傳輸。在路由策略方面，可以根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率、所花費(fèi)的成本和最短路徑等方法，實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)包的路由策略?xún)?yōu)化，保證各類(lèi)業(yè)務(wù)能夠順利實(shí)現(xiàn)傳輸和采集。

3 LTE 230M無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用

3.1 基于X86系統(tǒng)架構(gòu)的控制技術(shù)

控制技術(shù)為在硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)軟件程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備的控制。可以在LINUX系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)軟件功能模塊，對(duì)硬件設(shè)備中的各個(gè)單元進(jìn)行整體控制。硬件設(shè)備中的路由單元負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸路徑的選擇及優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸。安全策略單元負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)控制策略的管理，由于為了保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩枰拗品欠ㄔL問(wèn)，故在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中添加一定的安全策略，只有符合安全訪問(wèn)策略的網(wǎng)絡(luò)才能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)，否則會(huì)被安全策略單元攔截。接入接口單元負(fù)責(zé)接入多種類(lèi)型的業(yè)務(wù)，各類(lèi)業(yè)務(wù)之間應(yīng)能實(shí)現(xiàn)兼容。

3.2 業(yè)務(wù)接口的IP優(yōu)化研究

不同的電網(wǎng)業(yè)務(wù)，通過(guò)設(shè)置不同的IP地址加以區(qū)分，在IP地址的規(guī)劃中，要考慮到全網(wǎng)涉及到的業(yè)務(wù)，保證IP地址能夠高效利用。LTE 230M無(wú)線系統(tǒng)為無(wú)線IP承載網(wǎng)，故本項(xiàng)目所述的無(wú)線接入終端雖然具有多業(yè)務(wù)接入功能，但必須將RS232、RS485接口進(jìn)行IP化后再采用以太網(wǎng)復(fù)用技術(shù)進(jìn)行復(fù)用打包，并進(jìn)行管理和傳輸。

3.3 QOS的研究

QOS即服務(wù)質(zhì)量，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的服務(wù)質(zhì)量，有利于提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。評(píng)判網(wǎng)絡(luò)的性能，可以采用一定的評(píng)估指標(biāo)，如網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延、丟包率等，網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延越小、丟包率越低，網(wǎng)絡(luò)所具備的帶寬越大，則表明該網(wǎng)絡(luò)的性能越好，服務(wù)質(zhì)量越高。在無(wú)線通信數(shù)據(jù)網(wǎng)的通信基站，應(yīng)該能夠滿足不同的業(yè)務(wù)開(kāi)展需求。在提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，也應(yīng)該提高網(wǎng)絡(luò)的安全水平，可以從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的加密等方面提供網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全水平。在對(duì)信息的加密過(guò)程中，應(yīng)該保證具有較好的用戶體驗(yàn)，不能出現(xiàn)較長(zhǎng)的時(shí)延，也不能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的頻繁中斷，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。在電力行業(yè)中，一般需要采用電力專(zhuān)用的數(shù)據(jù)加密算法，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加解密操作。通過(guò)采用LTE230無(wú)線通信技術(shù)構(gòu)建無(wú)線通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，可以滿足未來(lái)智能電網(wǎng)發(fā)展對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。

4 小結(jié)

LTE230無(wú)線通信技術(shù)目前已經(jīng)在電網(wǎng)企業(yè)中得到了相關(guān)的應(yīng)用，本文對(duì)LTE230無(wú)線通信技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行了分析，并分析了業(yè)務(wù)接口的IP優(yōu)化方法，對(duì)于提高LTE230無(wú)線通信技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用范圍具有一定的意義。