遠(yuǎn)動無線通道延時(shí)及優(yōu)化

摘 要：與調(diào)度主站四遙信息聯(lián)調(diào)，是新建變電站最為重要的工作之一。傳統(tǒng)的變電站遠(yuǎn)動通道長期依賴于光纖專用通道，而光纖專用通道的敷設(shè)完成及開通遠(yuǎn)滯后于遠(yuǎn)動業(yè)務(wù)的調(diào)試驗(yàn)收，嚴(yán)重影響變電工程的投產(chǎn)時(shí)間及驗(yàn)收的效率質(zhì)量。因此，遠(yuǎn)動無線通道具有一定的使用價(jià)值。結(jié)合第四代移動通信技術(shù)（4G）的遠(yuǎn)動無線通道，其使用為四遙信息聯(lián)調(diào)和遠(yuǎn)動業(yè)務(wù)的驗(yàn)收提供了便捷

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)動無線通道；4G；延時(shí)；優(yōu)化

中圖分類號：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0070-02

從第一代移動通信技術(shù)（簡稱1G）發(fā)展到如今的第四代（4G）甚至是第五代，移動通信技術(shù)的迅猛發(fā)展為社會的生產(chǎn)和發(fā)展提供更快的速度。基于4G移動通信技術(shù)的遠(yuǎn)動無線通道能使新建變電工程四遙信息驗(yàn)收不再依賴于光纖通道，能在敷設(shè)光纖通道的同時(shí)開展四遙驗(yàn)收業(yè)務(wù)。

1 遠(yuǎn)動無線通道的組成及特點(diǎn)

無線遠(yuǎn)動通道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。從終端來看，遠(yuǎn)動機(jī)與調(diào)度主站服務(wù)器通過串口進(jìn)行通信，通信規(guī)約為101規(guī)約。串口服務(wù)器將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)通過TCP進(jìn)行通信，通過 DDNS服務(wù)映射至互聯(lián)網(wǎng)。變電站端通過無線路由器接入，主站端通過有線、無線方式接入互聯(lián)網(wǎng)。

遠(yuǎn)動機(jī)、調(diào)度主站通過RS232串口接入串口服務(wù)器，兩臺串口服務(wù)器互聯(lián)采用client/server方式。變電站端采用無線3G或4G網(wǎng)絡(luò)，不需向電信公司申請VPN業(yè)務(wù)，實(shí)際測試中，聯(lián)通、電信、移動等無線網(wǎng)絡(luò)均可使用。新建變電站通常位置較為偏僻，某些電信公司網(wǎng)絡(luò)沒有覆蓋，只需根據(jù)當(dāng)?shù)仉娦殴拘盘枏?qiáng)，可靈活選用3G或4G網(wǎng)絡(luò)。與VPN網(wǎng)相比，不需主站與變電站采用同一電信服務(wù)，通用性強(qiáng)。

2 遠(yuǎn)動無線通道通信速度的優(yōu)化

調(diào)度主站與變電站之間的四遙驗(yàn)收，要求遠(yuǎn)動通道的延時(shí)在規(guī)定的范圍之內(nèi)，遠(yuǎn)動通道延時(shí)過長，會導(dǎo)致調(diào)度主站與子站之間的通信滯后，數(shù)據(jù)上送速度緩慢，失去實(shí)時(shí)性，因此，解決遠(yuǎn)動無線通道的延時(shí)問題十分關(guān)鍵。本文從以下幾個方面闡述影響遠(yuǎn)動無線通道通信速度的因素。

2.1 移動通信網(wǎng)絡(luò)的選擇

移動通信網(wǎng)絡(luò)從2G到3G到4G的演變發(fā)展，這里我們對2G、3G和4G的無線蜂窩制式進(jìn)行對比，它們包括：GSM、CDMA 2000、TD-SCDMA、WCDMA、TD-LTE、FDD-LTE，傳輸速度見表1。

由表1的數(shù)據(jù)可以看出，理論上4G網(wǎng)速已經(jīng)達(dá)到3G的七倍以上。4G技術(shù)需滿足如下條件：靜態(tài)傳輸速率達(dá)到1 Gbps，用戶在高速移動狀態(tài)下可以達(dá)到100 Mbps。因此，為減少延時(shí)，遠(yuǎn)動無線通道優(yōu)先選用4G移動網(wǎng)絡(luò)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)制式的選擇

4G網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)共包含TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。4G網(wǎng)絡(luò)制式?jīng)Q定速度，它們使用的制式不同，決定了它們的速度也是有差別的。FDD，即頻分雙工，也稱為全雙工，是目前全球最主流最成熟的4G LTE通信標(biāo)準(zhǔn)。FDD上下行數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸，操作時(shí)需要兩個獨(dú)立的信道。

與FDD相對應(yīng)的TD-LTE，即時(shí)分雙工，是在幀周期的下行線路操作中及時(shí)區(qū)分無線信道以及繼續(xù)上行線路操作的一種技術(shù)。在TDD制式的移動通信系統(tǒng)中，接收和傳送在同一頻率信道（即載波）的不同間隙（時(shí)段1、時(shí)段2），用保證時(shí)間來分離接收和傳送信道。

FDD通過不同頻譜，上下行數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸；TDD通過控制，上下行數(shù)據(jù)在不同時(shí)段單向傳輸，模式上FDD與TDD相似度達(dá)90%。從4G的兩種制式的理論傳輸速度看來，F(xiàn)DD-LTE網(wǎng)絡(luò)的速度更快，更適合運(yùn)用于遠(yuǎn)動無線通道。

2.3 運(yùn)營商的選擇

在中國大陸三大運(yùn)營商中，電信和聯(lián)通4G網(wǎng)絡(luò)使用的是FDD-LTE制式， 移動使用的是TD-LTE制式。根據(jù)目前FDD-LTE商用網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，聯(lián)通和電信的FDD 4G峰值網(wǎng)速為150 Mbps，移動TD-LTE 4G峰值網(wǎng)速則為100 Mbps，理論值來看FDD網(wǎng)速是超過了TD-LTE，聯(lián)通4G、電信4G速度比移動4G快。

本遠(yuǎn)動無線通道是通過TCP進(jìn)行通信的。一個運(yùn)行TCP/IP協(xié)議接入因特網(wǎng)的計(jì)算機(jī)必須擁有一個唯一的IP地址，才能與網(wǎng)上的其他計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。由于上網(wǎng)用戶每次上網(wǎng)都要自動獲得一個動態(tài)的IP地址，使兩臺計(jì)算機(jī)之間建立直接、方便的點(diǎn)對點(diǎn)TCP/IP連接存在一定障礙。解決的辦法是通過間接的方式進(jìn)行連接，即通信雙方同時(shí)登錄到某個提供服務(wù)的服務(wù)器上，由該主機(jī)建立雙方的間接連接。要使通信雙方同時(shí)登陸到某個提供服務(wù)的服務(wù)器上，必須雙方都使用同一運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)，原理如圖2所示。

假設(shè)主站與子站之間使用不同運(yùn)營商，雙方之間的通信路徑如虛線所示。在這種情況下，不同運(yùn)營商的服務(wù)器在不同的地點(diǎn)，獲得的動態(tài)IP地址也就在不同的地點(diǎn)，甚至是不同的城市，兩地相差幾十上百公里。主站與子站要完成通信，必須要經(jīng)過比較長的通信路程，如此以來使用的時(shí)間也會更多，延時(shí)就更長。假設(shè)子站與主站之間使用同一運(yùn)營商，那么雙方的IP地址就會從同一服務(wù)器獲得，通信的全程只經(jīng)過用一個服務(wù)器，如此節(jié)省了不同服務(wù)器之間通信的路程，延時(shí)從而縮短。

綜上，要使遠(yuǎn)動無線通道的延時(shí)縮到最短，需同過以下幾方面來實(shí)現(xiàn)：

①選擇站內(nèi)信號強(qiáng)度符合遠(yuǎn)動無線通道通信要求的通信網(wǎng)絡(luò)；

②優(yōu)先選用現(xiàn)時(shí)最快的技術(shù)成熟的4G移動網(wǎng)絡(luò)；

③從4G的兩種制式的理論傳輸速度看來，F(xiàn)DD-LTE網(wǎng)絡(luò)的速度更快，優(yōu)先選擇FDD-LTE制式的4G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商。

④在符合信號強(qiáng)度要求的前提下，變電站選擇與主站相同的運(yùn)營商，以減少因服務(wù)器在不同地區(qū)所帶來的通信延時(shí)。

3 結(jié) 語

本文就幾個不同的方面闡述基于串口服務(wù)器技術(shù)、DDNS技術(shù)和4G無線技術(shù)的遠(yuǎn)動無線通道的延時(shí)與優(yōu)化，著重討論如何縮短移動通信網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)。由于許多變電站地理位置偏僻，相當(dāng)一部分變電站還未被4G無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋所覆蓋，又或是不同的變電站各個運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度不同，因此，基于各種局限性實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動無線通道的延時(shí)最優(yōu)化還具有一定的難度，需要結(jié)合移動通信技術(shù)的進(jìn)步而不斷優(yōu)化。

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