多态通信技术在配用电通信中的应用研究

多态通信技术在配用电通信中的应用研究

曹晓微

（国网天津市电力公司城东供电分公司天津市300000）

摘要：智能电网及能源互联网的建设与发展需要多种安全、可靠的信息通信技术作为支撑。随着通信技术的发展，为多形态通信技术在配用电通信中的应用提供了可能。智能配用电通信融合测量、通信、感知及计算等技术，可开展多维度、细颗粒监控，对通信的可靠性及传输带宽要求较高，需要灵活的通信传输及组网形态，以适应复杂的应用环境及多种业务承载需求。本文主要关注配用电通信中应用较广且有代表性的PLC技术和移动通信4G技术。

关键词：多态无线技术；PLC；TD-LTE；OFDM

一、电力信息通信网络技术概念

电力产业是我国最基础的产业之一，切实关系着国民经济和人们的日常生产生活。随着科学技术水平的不断提升，网络技术在电力信息通信中得到了越来越广泛的应用，网络技术的有效应用为电力信息通信提供了重要生产保障，使电力信息通信变得更加安全、稳定，促进了电力系统的高效运行。一方面，在电力信息通信中应用网络技术可以有效提升电力信息通信的运行效率与运行质量，有利于电力信息通信的智能化发展，另一方面，在电力信息通信中应用网络技术可以提升电力系统运行的安全性和稳定性，确保电力的正常供应，满足人们日渐增长的电力信息通信需求。

二、多态通信技术在配用电通信中的应用

1、4G技术

4G移动通信技术代表了无线通信的主流发展方向，并演进出TD-LTE230MHz和1.8GHz等技术，其网络提供的服务内容越来越丰富，通信终端信息处理的能力越来越强。TD-LTE1.8GHz无线宽带系统采用OFDM和MIMO作为无线网络演进的标准，针对配电自动化等配用电网业务的需求，能够在非视距的条件下为用户提供多场景下的高宽带无线数据接入，进而改善电网的整体工作性能和效率。

目前电力行业使用的两个专用频段为1.8GHz和230MHz，根据工信部等部门的政策文件规定，1.8GHz频段可用于电力无线宽带专网的频段有1785~1805MHz的20MHz带宽，230MHz频段223~235MHz频段的频点离散，电力行业拥有40个25kHz离散频点。电力230MHz频段是窄带系统，且现有频点分散，一些频段已用于数传电台中，230MHz频段具有优良的无线射频覆盖能力和绕射能力。根据无线信号在自由空间中的衰减规律，在确定接收灵敏度的条件下，载频与传输距离是成反比的，即载频频率提高1倍，在自由空间的通信距离下降50%，而通信覆盖面积减少约75%。因此230MHz频段通信相比常用的433MHz、470MHz以及1GHz以上的其他频段具有更强的覆盖能力。另一方面，230MHz频段的波长约为1.3m，相对于上述频率具有更长的波长，绕射能力更强。

230MHz由于其频段优势，一般采用宏蜂窝网络拓扑结构，而1.8GHz属宽带微蜂窝组网频率范畴。230MHz频段可用于配用电终端数据采集，但由于其带宽受限，很难传输大业务量的数据，1.8GHz频段则刚好能弥补230MHz系统的不足。目前业内研究的热点多集中在230MHz和1.8GHz系统的融合，对于配用电终端小业务量传输，可以利用230MHz系统；对于中、大业务量传输，1.8GHzMesh节点既作为路由节点，也可作为无线接入节点。

2、PLC技术

电力线载波（PowerLineCarrier，PLC）通信技术是指利用电力线作为信息传输介质，实现数据、话音、图像等综合业务传输的通信技术。PLC技术用于用电信息采集系统，具有免布线、易维护、覆盖范围广、设备成本低与电网建设同步等优点。

以正交频分复用（OrthogonalFrequencypisionMultiplexing，OFDM）为基础的新一代宽带PLC调制技术可以有效提高电力线网络的传输质量，即使在配电网受到严重干扰的情况下，OFDM也可提供高带宽并且保证带宽的传输效率。

2.1OFDM算法原理

OFDM是一种多载波数据传输技术，其基本原理是将可用带宽分割为若干个并行的、相互正交的窄带，这些窄带也称为低速率载波或子载波。OFDM采用频率上等间隔的N个子载波构成，它们分别调制一路独立的数据信息，调制之后N个子载波的信号相加同时发送。因此，每个符号的频谱只占用信道的全部可用带宽的一小部分。因为OFDM的正交性允许频谱重叠，因此频谱效率大约是单载波技术的2倍。

2.2OFDM系统实现

典型的OFDM发射机框图如图1所示。数据源首先进行信道编码，信道编码一般采用交织码。编码后的比特流通过串/并转换分成N组v比特的数据。每个分组代表一个符号，分配给各个子信道。当N=1000且采用QPSK时v=2，因此2000bit的数据块并行地输入到符号产生器里。每个符号产生器产生一个Fourier系数Si（n），把相应的符号映射到信号空间上。

OFDM技术灵活，可以适应多种通信需求，自由分配数据容量和功率，同时能保证高速和变速综合数据传输，可以实现较高的安全传输性能，允许数据在复数的高速射频上被编码。

三、发展思路

目前，电力信息通信网络技术虽然应用较为广泛，但是其并不支持IP业务，职能通过SDH体制的方式来实现TDM业务，例如语音的传输，因此，对于很多IP业务，电力信息通信网络技术还无法进行满足。因此，必须要扩容和升级目前的SDH网络，建立一个包含多种业务的传输平台。

（1）如果区域内已经建立了SDH网络，那么就应该重新利用已有的技术和设备，并以此为技术进行合理升级，最终达到可以承载IP业务为止。如果区域内没有建立SDH网络，就要综合分析地域的实际情况，科学选择技术体制。

（2）加大MSTP技术的推广力度，由于MSTP技术建立在SDH基础上，具有SDH不具备的数据处理功能，因此，能够更好的适应数据业务的不断变化。MSTP技术以SDH技术的业务传送平台为基础，实现了对传送平台的统一控制以及统一管理，既可以兼容现有的TDM业务，又能满足IP数据业务，并且，MSTP技术还采用了SDH的组网、保护技术，这两方面都已较为成熟，因此，MSTP技术对于提升电力信息网络通信安全具有重要的作用。

结束语

本文针对配用电地域分布广、测量监控点多、配用电无线专网通信的可靠性及传输带宽要求高等特点，突破多形态拓扑组网技术、多频段多信道通信技术、时延控制技术等关键技术，实现通信传输及组网形态灵活的新型多态通信技术，可以适应复杂的应用环境和多种业务承载需求，为智能电网及全球能源互联网提供更多更新的通信技术手段。

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