TD—LTE技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用與前景

牛昱辰

摘要：隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的逐漸發(fā)展和普及，對數(shù)據(jù)的傳輸提出了更高的要求。為了實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的技術(shù)功能，需要先進(jìn)的通信技術(shù)作為支撐。其中無線通信技術(shù)以其獨(dú)有的優(yōu)勢，在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用開始逐漸展開。本文主要介紹TD-LTE技術(shù)，展示了TD-LTE技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢，并與其他無線通信技術(shù)進(jìn)行了對比。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；TD-LTE；無線通信

中圖分類號：TM765 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）01-0023-01

作為一個(gè)新型的電網(wǎng)技術(shù)理念，智能電網(wǎng)相對于傳統(tǒng)電網(wǎng)，更強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，從而建設(shè)一個(gè)更加高效，經(jīng)濟(jì)，安全和可靠的電力網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)國家電網(wǎng)的規(guī)劃要求，國內(nèi)以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)建設(shè)新型的智能電網(wǎng)。隨著城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)的開展，將初步形成智能電網(wǎng)運(yùn)行控制和互動(dòng)服務(wù)體系[1]。

在這樣的大環(huán)境下，電網(wǎng)的運(yùn)行對通信技術(shù)有了更多的要求。由于電網(wǎng)的復(fù)雜性，存在不同的應(yīng)用場景和條件，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用相應(yīng)的技術(shù)。而TD-LTE技術(shù)作為一種先進(jìn)的無線通信技術(shù)，在很多情況下能夠作為光纖通信技術(shù)的補(bǔ)充，為智能電網(wǎng)的深入建設(shè)提供支撐。

1 智能電網(wǎng)與通信技術(shù)

高效，安全，實(shí)時(shí)的信息傳輸，是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的必要條件。光纖通信目前在電力通信系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位，承載著遠(yuǎn)動(dòng)、電話、繼電保護(hù)、電能量計(jì)費(fèi)、會議電視、視頻監(jiān)控、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)等多種信息通信業(yè)務(wù)。光纖通信在110kV及以上的骨干通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，通過多年的工程實(shí)踐已證明是非常適合的。 但是面對點(diǎn)多面廣、環(huán)境復(fù)雜的 35kV 及以下中低壓配售電通信網(wǎng)絡(luò)，光纖通信技術(shù)就顯示出了劣勢[2]。探索一種新型的、具有高可靠性、高適應(yīng)性和高可維護(hù)性的無線通信方式已成為了電力通信發(fā)展亟待解決的問題。

2 TD-LTE技術(shù)特性

TD-LTE 是的新一代無線寬帶技術(shù)，屬于無線廣域網(wǎng)的一種。該技術(shù)很多技術(shù)特點(diǎn)適用于智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸要求，主要優(yōu)勢如下[2]：

（1）數(shù)據(jù)吞吐率及頻譜利用效率高。電力無線寬帶專網(wǎng)的頻段有1790～1795MHz的5MHz帶寬，223-23MHz的40個(gè)25kHz離散頻點(diǎn)。頻譜資源作為的申請難度是比較大的，在帶寬資源受限情況下，更高的使用效率利用滿足電網(wǎng)用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率要求；

（2）TD-LTE 采用時(shí)分雙工模式，上下行使用同一頻段，同樣可有效節(jié)省帶寬資源，便于電網(wǎng)申請一段獨(dú)立的頻段；

（3）TD-LTE 上下行時(shí)隙子幀的配比可調(diào)，可根據(jù)用戶需求確定上下行數(shù)據(jù)的比例，適用于滿足智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)上行數(shù)據(jù)吞吐量大，下行數(shù)據(jù)吞吐量小的需求。

目前根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和仿真研究，在RSRP參考信號接收功率達(dá)到一定要求的情況下，TD-LTE的覆蓋范圍在城區(qū)約為2km，在郊區(qū)約為4km[3]。當(dāng)?shù)亟ㄖ锏母甙兔芗潭龋约安煌脑O(shè)備規(guī)格和數(shù)量都會對覆蓋范圍產(chǎn)生影響，可根據(jù)具體情況來配置TD-LTE的設(shè)備。

同時(shí)，TD-LTE系統(tǒng)為了滿足智能電網(wǎng)的特殊需求，采用了一些優(yōu)化的措施來提供TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的效率。由于LTE的基本架構(gòu)仍是基于蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而在智能電網(wǎng)的應(yīng)用環(huán)境下，大部分的接入點(diǎn)都是固定的。因此，基于這點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化：如精簡X2接口，不必讓eNodeB進(jìn)行互聯(lián)；簡化MME的漫游功能，可同時(shí)有效地降低時(shí)延[4]。

3 TD-LTE與其他無線通信技術(shù)比較

除TD-LTE技術(shù)以外，其他的無線通信技術(shù)也在應(yīng)用在了智能電網(wǎng)領(lǐng)域。目前主要應(yīng)用的技術(shù)有ZigBee以及WiFi技術(shù)。

為工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸量身打造的ZigBee技術(shù)主要用于傳輸智能電表在用戶端采集到的信息。相對于TD-LTE技術(shù)，Zigbee的配置難度更小，花費(fèi)更低，靈活度更高。如同TD-LTE技術(shù)可作為光纖通信的補(bǔ)充和延伸，將信息向上傳輸?shù)焦饫w傳輸網(wǎng)。Zigbee也可作為TD-LTE的補(bǔ)充，接入到TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中，完成信息的上傳。

對比WiFi技術(shù)，TD-LTE擁有更大的覆蓋范圍，更高的抗干擾性和安全性，更利于在電力系統(tǒng)這樣一個(gè)可靠性要求很高的應(yīng)用環(huán)境使用。但也有研究發(fā)現(xiàn)，在智能電表和智能監(jiān)測的信息傳輸需求中，TD-LTE相比WiFi系統(tǒng)在區(qū)域內(nèi)檢測設(shè)備數(shù)量較低（每平方公里低于70部設(shè)備）時(shí)，其誤碼率和延遲均高于WiFi系統(tǒng)。但如果設(shè)備的數(shù)量過高，那么WiFi系統(tǒng)的在誤碼率上的表現(xiàn)將會強(qiáng)于TD-LTE系統(tǒng)[5]。因此，在未來的實(shí)際應(yīng)用中，并不能完全斷定TD-LTE系統(tǒng)在任何環(huán)境下，表現(xiàn)都會優(yōu)于WiFi系統(tǒng)。

綜上所述，雖然TD-LTE技術(shù)有頻譜利用率高，時(shí)延低，數(shù)據(jù)傳輸靈活等特點(diǎn)，但由于電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，不一定在任何應(yīng)用環(huán)境下都適用。在特定的情況下，其他的無線通信技術(shù)可能有更優(yōu)的表現(xiàn)。因此，未來的智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，基于應(yīng)用場景可能會出現(xiàn)使用不同的無線通信技術(shù)情況。

4 結(jié)語

本文介紹了TD-LTE的技術(shù)特點(diǎn)，并將其與其他無線通信技術(shù)進(jìn)行了比較。結(jié)論是雖然TD-LTE技術(shù)在智能電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用有很多優(yōu)勢，但應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用場景配合其他無線通信技術(shù)，以達(dá)到更好的效果。不同的無線通信技術(shù)聯(lián)合部署的技術(shù)目前在嘗試應(yīng)用中，如3GPP TS 23.402中提出了WLAN等非3GPP系統(tǒng)接入演進(jìn)的分組核心（EPC）網(wǎng)的互通架構(gòu)，用戶終端可以S2a、S2b或S2c等接口方式通過WLAN接入LTE EPC核心網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)WLAN和TD-LTE網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合部署[6]。

參考文獻(xiàn)

[1]胡學(xué)浩.智能電網(wǎng)-未來電網(wǎng)的發(fā)展趨勢[J].電網(wǎng)技術(shù)2009，33（14）：1-5.

[2]李文偉，陳寶仁，吳謙，賴木波.TD-LTE電力無線寬帶專網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用研究[J].電力系統(tǒng)通信，2012，33（241）：82-86.

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[6]蔣軍.WLAN與LTE網(wǎng)絡(luò)融合部署研究[J].無線通信，2014（11）：30-34.