無線專網(wǎng)技術在電力通信網(wǎng)中的應用研究

劉翔宇

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司豐縣供電分公司 江蘇 徐州 221700）

0 引言

無線專網(wǎng)技術屬于一種新興通信技術，優(yōu)點較多，相比以往的通信系統(tǒng)傳輸方式，無線專網(wǎng)技術更有利于降低成本，大大提升了通信傳輸?shù)睦寐剩€有著極高的穩(wěn)定性。在電力通信中應用無線專網(wǎng)技術，有利于幫助電力通信創(chuàng)造更高的通信標準，有利于提升電力通信的價值。傳統(tǒng)通信技術需要投入的成本過高，并且電力通信技術也難以滿足社會日益增長的發(fā)展需求，因此應用無線專網(wǎng)技術很有必要，無線專網(wǎng)技術使電力通信傳輸安全性更高，更具穩(wěn)定性，由此可見，在電力通信中應用無線專網(wǎng)技術有較高價值，能夠幫助電力通信處理復雜性的數(shù)據(jù)，使網(wǎng)絡更高效平穩(wěn)。

1 無線專網(wǎng)技術概念及特點

1.1 無線專網(wǎng)的概念

NFC（Near Field Communication）是指近距離的無線專網(wǎng)技術，也是一種非接觸式識別的互聯(lián)網(wǎng)技術，在13.56 MHz的短距離內(nèi)，高頻無線通信技術，電子設備可以在規(guī)定距離之內(nèi)進行非接觸式的數(shù)據(jù)傳輸，并且在移動設備、PC設備當中進行無線通訊。NFC能夠讓人們更加直觀、安全、便捷的傳遞信息。對于NFC而言，在應用中主要分為三種模式，分別為卡模式、讀卡器模式以及點對點模式。在非接觸式的智能卡終端和設備之間建立信息傳輸路線，可在以下四個類型當中進行應用：付款以及購票、電子票證、智能媒體、數(shù)據(jù)傳輸。一般來說，大部分的手機都含有NFC功能，這些手機被稱為NFC手機，在使用了NFC功能之后，人們會突破時間和地點的束縛，在設備當中能夠將娛樂服務與其聯(lián)系，從而進行付款、獲取信息等等。

1.2 無線專網(wǎng)的特點

NFC技術在近場通信技術當中，最主要的特點體現(xiàn)就是便捷。具有NFC的手機可以很方便的進行無線信息交互，并且讓配件配對，從而完成支付，對相關的內(nèi)容進行訪問。相較于RFID技術，NFC雖然距離沒有那么遠，但是也具有自身獨特的優(yōu)勢，NFC的有效距離大概為30 m，可在短時間內(nèi)完成大部分的數(shù)據(jù)信息交互，且不容易受到外部因素的影響。當前關于NFC技術的傳輸速度最快可達到424kbps。除此之外，NFC的安全性可以得到保障，在硬件方面進行安全傳輸，能夠在安防、金融業(yè)當中進行應用。當前人們已經(jīng)離不開智能手機了，將NFC與手機進行綁定就等于與人進行了綁定。所以說，NFC在所有場合都可以進行使用，定位的精確度甚至可以與GPS進行比較。

2 無線專網(wǎng)技術應用場景

無線專網(wǎng)具有較多應用優(yōu)勢，光纖網(wǎng)絡與無線公網(wǎng)施工比較復雜，組網(wǎng)缺乏靈活性，而無線專網(wǎng)能夠有效避免這些問題，如圖1 所示，無線專網(wǎng)不僅有較高的服務質(zhì)量保障，組網(wǎng)靈活性較高，同時可以有效控制傳輸資源。近年來，我國智能電網(wǎng)取得一定的建設成就，建設規(guī)模逐漸擴大，有更高的自動化需求，在電力通信網(wǎng)中運用光纖網(wǎng)絡無法滿足通信覆蓋需求，這時可以將無線專網(wǎng)應用在電力通信網(wǎng)中，可有效促進智能電力網(wǎng)絡發(fā)展，使網(wǎng)絡發(fā)展更加穩(wěn)定[1]。無線公網(wǎng)的容量并不是無限的，當用戶數(shù)量逐漸上升，在同一時間內(nèi)，無線公網(wǎng)難以滿足用戶的通信需求，而無線專網(wǎng)能夠避免這些問題，因此應用無線專網(wǎng)能夠有效提高電力通信的安全性。

圖1 無線專網(wǎng)技術優(yōu)勢

3 無線專網(wǎng)技術在電力通信網(wǎng)中的應用價值

電力通信系統(tǒng)與電網(wǎng)運行有重要聯(lián)系，電力通信系統(tǒng)穩(wěn)定、高效能夠保障電網(wǎng)運行更加安全可靠，而在電力通信系統(tǒng)中運用無線專網(wǎng)能夠使電力通信系統(tǒng)更具智能化，因此也能保障電網(wǎng)運行的安全性[2]。無線專網(wǎng)技術能夠提高電力通信的工作效率，同時硬件資源得到充分利用，運用無線專網(wǎng)技術也可以有效降低設備投入，比傳統(tǒng)的配用電通信更加方便，布線系統(tǒng)簡單，所提供的通信網(wǎng)絡更加穩(wěn)定，提高了信息通道傳輸速度，守電站不需要工作人員值班，同時也可實時在線監(jiān)測輸電線路的狀況，對許多信息進行加密。

3.1 無線專網(wǎng)技術支持大量用戶信息互聯(lián)

在電力通信技術中應用無線專網(wǎng)技術可支持大量用戶信息互聯(lián)，無線資源的運用效率和電力通信質(zhì)量大幅提高，如果將TD-LTE技術與無線專網(wǎng)技術同時運用在電力通信系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)實時在線功能，因此無線專網(wǎng)技術能夠有效提高電力通信業(yè)務效率[3]。

3.2 無線專網(wǎng)技術可以優(yōu)化頻譜水準

將無線專網(wǎng)應用在電力通信系統(tǒng)中可有效優(yōu)化頻譜水準，這是無線專網(wǎng)技術的主要價值，電力通信網(wǎng)絡頻譜資源儲備量偏低，運用無線公網(wǎng)難以處理頻譜資源儲備量偏低的情況，因此需要在電力通信系統(tǒng)中應用無線專網(wǎng)，可以有效處理此問題，由于頻譜的寬度中存在一定的差異，因此無線專網(wǎng)技術可以利用此差異，在使用高頻譜資源時，無線專網(wǎng)技術使頻譜更具靈活性，從而優(yōu)化頻譜水準。

3.3 提高客戶身份信息的安全性

由于無線專網(wǎng)技術的應用性能比無線公網(wǎng)高，能夠有效保障客戶身份信息的安全性。例如TD-LTE體系中，可以有效運用加密技術，客戶身份安全信息有保障。并且在運用無線專網(wǎng)加密技術中，具有極強的靈活性，可以對信息加密的時效進行選擇。當用戶數(shù)量較多時，無線專網(wǎng)技術也能最大程度將信息實施標記，為用戶數(shù)據(jù)進行加密傳輸提供保障。同時在進行信息傳輸過程中能夠短時將身份進行標識，所以盡管在對接口工作中不斷變換身份標識也能有效識別并保障了客戶信息。

4 無線專網(wǎng)在電力通信系統(tǒng)中應用領域

當前我國信息技術不斷發(fā)展，無線通信技術在電力通信系統(tǒng)中有著廣泛運用，如圖3所示，可以運用在配電自動化領域中，也可以運用在電能質(zhì)量監(jiān)測中。詳細內(nèi)容如下：

4.1 應用在配電自動化領域中

如表1所示，配電網(wǎng)由多個電氣設備組成，比如開關、開閉所，配電網(wǎng)的種類非常多，運行具有復雜性。對這些電氣設備進行實時監(jiān)控時需要將大量的終端設備實施安裝，比如RTU、FTU。

表1 配電網(wǎng)的組成

針對規(guī)模較大的配電網(wǎng)需要配置子站才能進行實時監(jiān)控，為了給電力用戶提供更好的寬帶平臺，可以在電力系統(tǒng)中采用 LTE230無線寬帶，如圖2 LTE230系統(tǒng)網(wǎng)絡框架圖所示，LTE230無線寬帶更有能力滿足配電自動化，能夠與光纖資源互補，將其運用在配電自動化中能夠更好的提升數(shù)據(jù)傳輸效率。

圖2 LTE230系統(tǒng)網(wǎng)絡框架圖

4.2 應用在電能質(zhì)量監(jiān)測領域中

電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)測終端、通信網(wǎng)絡、監(jiān)測中心組成，不同組成部分所負責的內(nèi)容不同，首先是監(jiān)測終端，監(jiān)測終端是一種高性能的分析儀器，可以有效解決電力負荷異常的問題，而通信網(wǎng)絡則是能夠將監(jiān)測終端分析儀器測量所得數(shù)據(jù)直接向監(jiān)控中心傳輸，同時監(jiān)控中心會反作用于監(jiān)測終端，通信網(wǎng)絡會將監(jiān)控命令下達到監(jiān)測終端，能夠使監(jiān)測系統(tǒng)保持正常運行。

4.3 應用在用電信息采集領域中

電力公司想要提高電力用戶的覆蓋率與采集率，可以使用用電信息系統(tǒng)實施采集，以往電力企業(yè)難以將所有電力用戶的信息在短時間內(nèi)采集，所采集的信息缺乏完整性，因此需要采用電力無線虛擬專網(wǎng)與其他網(wǎng)絡組網(wǎng)，電力無線虛擬專網(wǎng)具有較大優(yōu)勢，其遠程傳輸功能安全性較高，可以將信息直接傳送到電力采集業(yè)務系統(tǒng)中，同時也可以保障傳輸?shù)陌踩裕褂媒M網(wǎng)的方式能夠有效降低網(wǎng)絡建設成本，同時使其電力企業(yè)采集信息更具安全性與可靠性，能夠充分滿足電信息采集的需求。

5 無線專網(wǎng)技術提升電力通信綜合業(yè)務的有效性

為了保證現(xiàn)有電力通信網(wǎng)業(yè)務發(fā)展的有效性，并促進智能電網(wǎng)業(yè)務的發(fā)展，無線專網(wǎng)技術被應用于電力通信網(wǎng)諸多業(yè)務之中，并產(chǎn)生了巨大的影響。例如在某70平方千米區(qū)域內(nèi)建無線公網(wǎng)，其中選取TD-LTE無線專網(wǎng)技術，并在接入系統(tǒng)方面通過TD-LTE制式建設，頻段采取 1 785 MHz～1 805 MHz。為了滿足智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢，寬帶申請指標制定為10 MHZ頻率且專網(wǎng)建設業(yè)目標為集語音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務為一體。該區(qū)域專網(wǎng)建設必須在滿足內(nèi)部10 kV線路配電自動化二遙、三遙業(yè)務的基礎上，增加移動巡檢和多媒體調(diào)度等業(yè)務，工程擬建電網(wǎng)核心網(wǎng)1套，基站4座，拉遠單元2個，直流通信電源4套，安全接入裝置2套，其中該區(qū)域共有住宅區(qū)、工業(yè)區(qū)或配電基8處，選取其中4處建設基站，2處建設拉遠單元。在設備選擇和選址工作確定之后，設計TD-LTE無線專網(wǎng)的組網(wǎng)方案，整個系統(tǒng)框架從用戶終端到系統(tǒng)主站共設計為四層，分別為終端層、TDLTE 接入層、安全接入層和業(yè)務層，其中業(yè)務層中的多媒體調(diào)度和移動巡檢業(yè)務由無線專網(wǎng)技術協(xié)助完成；在終端層匯集各類TD-LTE專網(wǎng)終端，其中主要包括TD-LTE模塊、TD-LTE專網(wǎng)CPE和TD-LTE手持終端等；TD-LTE接入層的設備主要為基站、核心層和回傳網(wǎng)，其中核心層必須安置在市局之中，利用其中的路由器分離不同業(yè)務采用的具體VPN。此外，回傳網(wǎng)使用原有光纜資源，并配合SDH通道的獨立性滿足基站與核心網(wǎng)間控制面的時延要求，基站主要部署在該區(qū)域所選變電站附近區(qū)域；安全接入層包括正反向隔離裝置和安全接入裝置等設備，裝置部署依據(jù)業(yè)務層設備情況進行，采取就近原則為操作標準，其中生產(chǎn)業(yè)務和管理業(yè)務終端頻率相同，并對基站和天線實施共享作業(yè)[5-6]。

案例分析：某項目中建設LTE寬帶無線專網(wǎng)技術，該項目所采用的頻段制式為1 785 MHz～1 805 MHz，將其建設用于無線接入系統(tǒng)中，將頻率帶寬設定在10 MHZ，以此達到智能電網(wǎng)的業(yè)務需求，此專網(wǎng)能夠滿足不同的業(yè)務需求，比如語音業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務以及視頻業(yè)務等，也可以滿足10 kV線路配電自動化的不同通信需求，為智能家居以及不同電信息提供良好的基礎環(huán)境，同時為調(diào)度業(yè)務系統(tǒng)提供移動業(yè)務[7]。在此項目中多條路段成為試點，為項目工程建設核心網(wǎng)同時建立合適的基站，具體如表2所示。

表2 工程范圍建設內(nèi)容

同時將此工程中的所有建設試點做出改變，選取5處建設基站，將其中1處作為建設拉遠單元基地，在本項目中將接入不同數(shù)量的信息終端。具體如表3所示。

表3 項目接入終端

該項目中運用TD-LTE無線專網(wǎng)技術時的具體組網(wǎng)方案技術如圖3所示。總的業(yè)務架構分為四層。其中安全接入層包括兩個方面，根據(jù)相關電力監(jiān)控要求應該將I、Ⅱ的主要系統(tǒng)采用特定的技術向無線專網(wǎng)技術實施隔離，在LTE中接入層設備中包括多個內(nèi)容，LTE能夠通過回傳網(wǎng)絡充分利用當前現(xiàn)有的光纜資源，并利用SDH的作用實現(xiàn)獨立通道，能夠滿足核心站的要求，并在變電站附近選擇合適的地址[8-9]。采用TD-LTE在配電自動化中工程中的節(jié)點，業(yè)務規(guī)劃將其接入光纖中，通過多個終端接入，運用LTE技術接入減少在電力通信中的光纖與公共網(wǎng)建設投資的，無線專用網(wǎng)絡能夠解決配電網(wǎng)中通信費用高的問題。實現(xiàn)配電自動化同時滿足電力通信大數(shù)據(jù)發(fā)展的需求。

圖3 TD-LTE無線專網(wǎng)技術時的具體組網(wǎng)方案技術

6 結語

綜上所述，在電力通信網(wǎng)中應用無線專網(wǎng)技術優(yōu)勢顯著，比傳統(tǒng)技術更能提高通信的效率，降低通信技術的成本，更能滿足當前自動化標準的要求，使智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸效率更高，因此可大力推動無線專網(wǎng)技術在電力通信系統(tǒng)中運用。