电力通信专网中无线通信技术的运用分析及研究

骆凯波,谭元刚,邹波

（国网重庆市电力公司，重庆，404100）

电力通信专网中无线通信技术的运用分析及研究

骆凯波,谭元刚,邹波

（国网重庆市电力公司，重庆，404100）

本文围绕电力通信专网中无线通信技术的相关运用问题进行分析，首先概述了电力通信专网对无线通信网络的实际需求，然后对电力通信专网中的无线通信组网技术进行了简要介绍，在基础之上提出了一种基于改进算法的电力通信专网异构多网共存网络识别技术方案，望能够促进电力通信专网整体运营性能的改善与提升。

电力通信专网；无线通信技术；应用

1 电力通信专网对无线通信网络的需求

第一，在发生灾难应急状态下：采用基于无线通信技术的电力通信专网可作为电网运行在灾难发生后条件下的通信网络最佳选择方案。即当发生突发性灾害事故或光缆线路故障难以及时抢修的情况下，可以无线通信技术组网方案作为电力通信专网的应急通信方式；

第二，远距离接入延伸：对于城域网远距离营业以及海岛变电站所接入节点而言，由于距离较远，直接敷设光纤线路的费用高昂，缺乏推广价值。在这一条件下，为了满足电力通信专网远距离接入延伸的实际需求，可以尝试引入无线通信网络技术覆盖电力通信专网，解决因敷设光纤线路所产生的费用昂贵问题，同时也能够有效解决供电所、变电站等电力通信关键节点的通信信号覆盖问题；

第三，用户抄表：在电力通信专网中构建无线通信技术网络体系能够实现对电力终端用户使用电量进行实时性、连续性监控的目的。并且，随着无线通信技术的进一步发展延伸，还能够实现对终端用电用户用电量的有效控制；

第四，配网自动化建设：现阶段技术条件支持下我国配网自动化建设相关技术及其应用还相对比较薄弱。通过对无线通信技术及其组网系统的应用，能够快速覆盖所有节点，在面向电力通信专网终端用户提供服务的同时实现节约线缆敷设投资的目的；

第五，新建变电站临时通信方案：在变电站建设过程中，变电站机房环境、线路施工条件等因素会在不同程度上对电力通信网络建设质量产生影响，而电力通信专网的建设与投运是变电站正式投入使用中必不可少的前提条件。因此，能够留给电力通信专网建设的时间是非常有限的，光纤线路敷设量巨大，工期长，因此常常会对变电站的投产时间产生影响。但通过对无线通信网络技术及其组网系统的应用，能够作为新建变电站的临时通信方案，具有方便、快捷等诸多优势。

2 电力通信专网中无线通信技术组网技术

无线通信技术主要由应用管理服务终端、无线终端、以及无线基站三个方面构成。目前，无线通信技术的主要发展集中在3G/4G、WLAN、WiMax、以及WMN这几个方面。其中，可适用于电力通信专网的无线通信技术主要包括WLAN、WiMax这两种类型。以下对上述两类无线通信技术及其组网方案进行简要介绍与分析：

2.1 WLAN无线通信

WLAN是利用的无线通信技术在一定范围内所构建网络，是无线通信技术与计算机网络相结合的产物。WLAN无线通信网络以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网LAN所具备的相关功能，能够实现用户随时、随地、随意的宽带网络接入。目前，WLAN技术共配置有三个IEEE标准，正常情况下其信号覆盖范围可以达到90.0m左右，基于802.11b标准协议的带宽可以达到11.0Mbit/s左右，而基于802.11a以及802.11g标准协议的带宽更是可以达到54.0Mbit/s左右。

基于WLAN无线通信系统的典型组网方案如下图所示（见图1~2）。组网过程中的主要构成元素包括接入控制点、接入点、无线网卡、以及网络管理终端这四个部分。

图1 基于WLAN无线通信系统的典型组网方案示意图

图2 基于WLAN无线通信系统的热点覆盖组网方案示意图

2.2 WiMax无线通信

现阶段，WiMax无线通信技术系统可使用的标准包括802.16d标准以及802.16e标准两大类型，正常应用中WiMax无线通信信号的传输距离最远可以达到50.0km。作为一项新兴的无线通信技术，WiMax能够面向互联网提供高速连接通道，可使用在半静止以及完全静止状态下的网络访问，传输速率在10.0M~70.0M左右，完全可以满足宽带上网的需求。其网络体系结构如下图图3所示。

图3 WiMax无线通信网络体系结构示意图

基于WiMax无线通信系统的典型组网方案如下图所示（见图4）。结合图4可见，组网过程中的主要构成元素包括WiMax无线通信终端、WiMax无线通信接入网、以及WiMax无线通信核心网这三个部分。根据所遵循标准以及使用场景的不同，WiMax无线通信终端包括固定式终端、便携式终端、以及移动式终端这三种类型，需要根据实际情况灵活选用。而WiMax无线通信接入网则是指基站，具备支持无线资源管理的应用功能，还可通过配置包含认证以及业务授权服务器终端的方式实现WiMax无线通信接入网与其他网络的交互式联通；WiMax无线通信核心网则主要面向其他网络连接提供工作接口，可用于解决用户认证、漫游等应用问题。

3 电力通信专网异构多网共存网络识别技术分析

图4 基于WiMax无线通信系统的典型组网方案示意图

电力通信专网需要支撑的用户量大且覆盖面广，业务高并发，运行环境复杂程度高。既往实践中表明：单一的无线通信技术及其运用体制难以满足电力通信专网的全部运行需求，包括本文前述的WLAN、WiMax、以及WNN等无线通信技术共同运行于电力通信专网中，电力通信专网存在异构多网混合共存的特点，覆盖不同区域，应用性能相互补充。在电力通信专网基于不同体制的异构多网共存时，为电力智能终端提供了丰富的网络接入选择机会。在这一背景下，必须首先针对电力通信专网网络进行发现与识别，以实现共存区域运行网络的检测、识别、分类，方便智能终端接入网络选择策略的制定。

以电力通信专网中TD-LTE无线通信专网、智能电网邻域网、WiMax无线通信专网、以及230MHz电力无线专网异构多网共存运行为研究背景，为实现对异构多种无线通信网络的识别，以下提出一种基于改进窗口滑动能量检测以及多周期特性加权循环平稳特征检测算法，以实现对网络的发现与识别。下图为电力通信专网异构多网共存的场景模型示意图（见图5）。各网络基本特征如下表所示（见表1）。

图5 电力通信专网异构多网共存场景模型示意图

表1 多网共存网络特征信息示意表

在网络识别的过程中，动作响应的具体步骤如下图所示（见图6）。结合图6，网络识别的主要工作流程与内容安排如下：第一步，当邻网信号被检测到后，运行经过改进后的滑动窗口能量检测算法，对MAC协议特征进行识别，以确定网络传输的具体模式。同时，针对建立在帧传输基础之上的邻网，应对其信号帧长进行检测与确定；第二步，运行基于多周期特性加权循环平稳特征的检测算法，了解信号循环相关谱的分布情况，并根据谱峰位置以及具体形状特征，对邻网物理层信号视频特征进行识别；第三步，如果在第一步中经算法处理所得信号传输模式为基于帧的传输模式，则继续执行第四步，若所得信号传输模式为基于突发或主从轮询的传输模式，则继续执行第六步；第四步，若经算法处理后所得信号帧长为10.0ms，并且经第二步处理后所得信号时频特征符合TD-LTE无线专网特征，则可将邻网识别为TD-LTE无线专网，可正常结束识别过程。若不符合TD-LTE无限专网特征，则继续执行第五步；第五步，若经算法处理后所得信号帧长为5.0ms，并且经第二步处理后所得信号时频特征符合WiMax无线通信专网特征，则可将邻网识别为WiMax无线通信专网，可正常结束识别过程。若不符合WiMax无线通信专网特征，则继续执行第六步；第六步，若第二步处理后所得信号时频特征与智能电网邻域网相符合，则可将邻网识别为智能电网邻域网，若所得信号时频特征与智能电网邻域网不符合，则可将邻网识别为230MHz电力无线专网。

4 结束语

以往电力通信专网建设中大量使用光纤线路进行组网。在这种建设模式下，一旦发生自然灾害，势必会对对电力通信专网中光缆线路的正常运行产生严重不良影响，光缆线路极易发生大面积中断故障，影响电力通信专网的不间断运行。更为关键的是，当前技术条件下针对光缆线路的抢修必须满足适当的条件，耗时较长，因此势必会严重威胁到电力通信专网的安全稳定运行。针对这一问题，为确保电力通信的安全与稳定，就必须考虑在紧急情况下的的电力系统应急通信网络，引入无线通信技术以弥补传统光纤线路传输存在的局限性，构建基于无线通信的电力通信专网组网方案。本文即围绕电力通信专网中无线通信技术的具体应用问题展开分析，并研究了在多种无线通信网络技术异构并存情况下的网络识别技术方法，望能够促进电力通信专网整体运行性能的进一步提升与优化。

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The analysis and research of wireless communication technology in power communication network

Luo Kaibo,Tan Yuangang,Zou Bo
（State Grid Chongqing electric power company Chongqing 404100）

this paper focuses on issues related with the wireless communication technology in power communication network are analyzed, firstly summarizes the practical demands of the electric power communication network to the wireless communication network, and then makes a brief introduction of the wireless communication network technology in power communication network, the paper proposes a improved algorithm of power communication network of heterogeneous multi scheme of network recognition technology based on network coexistence, hope to promote the improvement and enhance the overall operating performance of the electric power communication network.

power communication network; wireless communication technology; application