基于230 MHz福建电力无线专网规划

吴桂琴

基于230 MHz福建电力无线专网规划

吴桂琴

（福建永福电力设计股份有限公司，福建 福州 350000）

阐述了福建泉州某地区电力无线专网建设规划项目，分析某地区电力专网建设条件。经过基站选址和设备配置分析，凭借230 MHz频率覆盖面积广、建设成本低的特点，计划在某市建设230 MHz电力无线专网，并对该区域建设专网进行仿真分析，得出230 MHz无线专网建设符合智能电网发展需求的结论。

无线电力网；基站；230 MHz；仿真

“十三五”期间，国家高度重视配用电智能化发展，要求电力通信网能够快速、灵活、高效地为各种业务提供支撑，而无线通信网具有无需通信信道建设、网络部署快、系统扩展能力强等技术优势，以及为业务传输提供可靠性、安全性保障和节省租用运营商无线公网的费用等优势，为电力配用电所青睐。因此，在福建某市建设230 MHz电力无线专网，重点满足配电自动化业务接入，并统筹兼顾用电信息采集、分布式电源、电动汽车充电站、配电站房综合监控、配变智能监测和电力应急保障通信等多种业务接入，成为一种趋势。

1 230 MHz电力无线网建设必要性分析

1.1 通信网现状存在问题分析

1.1.1 光纤覆盖率低、改造难度大

福建某市现有终端通信接入网三遥终端的光纤覆盖率仅为21.48%，光纤化率低。10 kV线路缆化率为45.9%，缆化时未同步建设光缆，后续光缆建设存在城区小区间协调及市政破路等问题，光缆改造难度大。

1.1.2 无线公网方式安全可靠性低

无线公网作为运营商为大众提供的公共性网络，不提供针对电力业务的特殊保障及安全防护措施，且网络及通道由运营商统一管理，难以做到电力业务全程可控。当有重要会议、重大赛事活动、灾情、突发事件等情况时，无线公网存在网络拥塞甚至瘫痪的情况。

1.1.3 终端通信接入网业务适应性不足

随着智能电网的发展，配电自动化、精准负荷控制等电网控制类业务要求控制更快速、更安全；用电信息采集、电网状态监测等信息采集类业务要求信息采集量更多、频次更高；移动应用类业务要求覆盖公司各专业、随时随地支撑现场业务。现有的终端通信接入网业务适应性不高，难以满足多业务、多场景的泛在化要求和灵活接入要求。

1.2 无线通信专网建设必要性分析

根据终端通信接入网现状及存在问题，结合通信技术发展方向及国网公司政策支持，考虑建设230 MHz电力无线专网，建设必要性如下所述：①解决光纤覆盖率低方面。无线专网相对光纤网络具有组网灵活、施工简易等优势，可以有效解决业务终端通信覆盖问题，满足业务时延、可靠性等主要指标要求。②解决无线公网安全可靠性低方面。无线专网可以做到全程可控和数据实时性问题，同时，在网络安全方面具有完善的安全措施，保证系统网元间数据和信令安全可靠地传输。③解决终端通信接入网业务适应性不足方面。无线专网具有独立自主、覆盖广泛、业务传输安全、业务终端移动性和接入灵活性等优势，可以作为泛在电力物联网数据可靠的传输和接入平台，实现电力各种终端互联、灵活接入。

2 230 MHz福建电力无线专网规划方案

2.1 无线基站建设

无线专网在室外宏覆盖基站和室外中等覆盖基站宜选择BBU+RRU分布式设备，在补盲覆盖、变电站内信息采集或机房条件受限的情况下选择一体化基站设备，在具备应急、临时组网需求的场景下，采用移动式基站。

工程可根据无线专网规划仿真结果确定基站设备输出功率、支持的小区和用户数量，选择相应规格的基站设备。宏覆盖基站天线选用板状天线，并采用美化方式安装，因地制宜选择合理的天馈支撑结构方案。基站供电方案分为 ﹣48 V本地直流供电、﹣48 V集中供电、AC 220 V逆变器远供3种，具体供电方式根据现场条件，结合BBU与RRU功耗、数量、RRU与BBU安装距离、电源设备装机位置、线缆敷设难易程度等情况确定。基站设备采用双路电源供电，并配置蓄电池组。原则上基站侧设备采用直流电源供电，并利用现有电源系统，对不满足条件的电源系统进行改造，蓄电池组的后备时间综合考虑基站的重要性、市电稳定程度、运维里程等因素，按不少于4 h考虑。

无线专网规划仿真在参数收集阶段收集潜在站点、覆盖参数、目标区域、设备参数等数据，进行链路预算，以获得能够满足用户最低覆盖要求所需要的站间距以及站址数目，并以此来核算单站的容量需求，并产生相对应的设备及传输需求配置信息，根据获得的站址规模及站间距，对候选站址进行筛选，并利用仿真软件Atoll3.3.1，导入地形地貌信息对候选站进行覆盖上的预测，进一步筛选出合理的站址和网络架构。在规划过程中，对上述步骤进行反复迭代，最终形成可实施的规划报告。

本规划仿真相关的参数取值如表1所示。仿真结果如图1和图2所示。

表1 仿真参数取值表

参数取定宽带230 MHz技术 系统带宽/MHz7 基站功率（分布式）/（W·dBm-1）20 终端功率/（W·dBm-1）0.2 基站天线增益（定向）/dBi8.5 基站天线增益（全向）/dBi6 终端天线增益/dBi0 发射分集增益/dB0 接收分集增益/dB0 干扰储备（上行）/dB2 干扰储备（下行）/dB3 馈线接头损耗/dB0.5 接收机噪声系数（上行）/dB4 接收机噪声系数（下行）/dB7 SNR解调门限（9.6 kbps）/dB-3 区域覆盖率（密集城区）/（%）95 区域覆盖率（城区）/（%）95 区域覆盖率（郊区）/（%）90 区域覆盖率（农村）/（%）90 阴影衰落（密集城区）/dB11.75 阴影衰落（城区）/dB8.64 阴影衰落（郊区）/dB5.4 阴影衰落（农村）/dB3.3 穿透损耗（密集城区）/dB15 穿透损耗（城区）/dB13 穿透损耗（郊区）/dB11 穿透损耗（农村）/dB8

图1 RSRP仿真示意图

图2 SINR仿真示意图

RSRP仿真结果统计表如表2所示。

表2 RSRP仿真结果统计表

仿真类型Surface/km²% Computation Zone RSRP Level （DL）（dBm）≥﹣115644.5895.6 SINR Reference Signal C/（I+N） Level（DL）（dBm）≥﹣3607.5090.1

本规划的基站建设方案覆盖目标为B类地区，根据仿真结果该区域95.6%都能够达到RSRP≥﹣115 dBm，且RS SINR≥﹣3 dB的概率不低于90%，完全满足Q/GDW 11664—2017《国网电力无线专网设计技术导则》覆盖及参数的指标要求。

2.2 核心网建设方案

本次规划在泉州公司部署2套核心网系统（含软件），部署在供电公司通信机房，安装于标准19英寸机柜内。通过双套物理隔离的核心网设备，实现控制业务与管理信息大区业务的物理隔离，在单套核心网设备内通过不同板卡，实现不同业务的物理隔离，同时支持独立传输端口区分S1和SGi链路。

设备采用ATCA平台或NFV虚拟化平台，核心网可扩容至40万用户，最大基站数不低于1 024个，支持主控板、业务板、电源冗余。根据泉州某地区无线专网顶层设计统计数据，综合考虑未来业务发展需求与投资，采用10万用户容量设备，即可满足某市的业务终端接入需求。

2.3 回传网建设方案

回传网采用地区已建的SDH网络和泉州至某地区的地县互联SDH网络，实现无线业务终端至核心网设备的业务传送，具体建设方案为各基站接入地区站所SDH设备，进而接入泉州市已有SDH/MSTP网络，经县公司汇聚后通过某地区地县SDH互联通道组网上传至泉州市主站系统。

对于不满足光缆双上联的站点，进行光缆补强，敷设1根24芯光缆至就近变电站，要求连接站点或者光缆路径与现有光缆不同。

对于具备SDH设备的站点，考虑到业务隔离需求，每个站点配置2块以太网板。对于不具备SDH设备的站点，需在基站站点部署SDH设备，并通过双路由上联至2个就近变电站SDH设备，上联的SDH设备各配置1块光口板。

2.4 网管系统

本规划拟在泉州地调配置2套网管系统，网管系统硬件包括服务器和客户端，设备部署在市供电公司机房。网管系统具体实现配置管理、性能管理、故障管理、资源管理、安全管理、通信终端设备管理以及日志管理等功能。

3 结论

针对福建某地区进行230 MHz电力无线专网的建设规划研究，通过分析无线专网技术特点，针对某地区开展实地勘察，提出完整的无线专网建设规划方案。从基站建设、核心网建设和网管部署等方面入手，实现无线专网的深度覆盖，提升福建某地区电网智能化发展水平。

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TM715

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.22.011

2095－6835（2020）22－0031－02

吴桂琴（1982—），女，硕士研究生，中级工程师，通信工程师，研究方向为无线通信。

〔编辑：张思楠〕