配網通信中無線通信論文
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1前言
電力系統配網與骨干電網相比較，具有配電設備多、分支多、分布廣、電網等級復雜、結構繁瑣的特點，所以配網通信接線復雜，監控點分散，通信點多，這不僅要求提高無線通信的安全性和可靠性，而且要有較強的抗干擾能力，能夠實現雙向通信功能。筆者根據多年的工作經驗，首先對配網自動化系統進行了概述，然后講述了配網通信中無線通信技術的分類，然后著重介紹了LTE無線通信技術，最后為提高LTE無線通信技術的安全可靠性提出了幾條措施，具有一定的現實意義和參考價值。
2配網自動化系統概述
配網自動化系統作為一種遠程監控、協調、操作配電設備的自動化系統，集合了控制技術、通信技術和計算機技術，主要目的是提高配電網絡的可靠性和安全性，在改進供電質量的前提下，降低資金投入，最大限度的提高安全性和可靠性。配網自動化系統結構圖。配網自動化系統主要由四個部分組成：配電主站、現場監控、通信網絡和配電子站。其中通信網絡的主要功能是提供現場終端設備和配電主站之間的通信通道，實現數據監控和交流的功能。配網自動化系統的建立主要是為了提高供電可靠性和電壓質量。按照信息流向的不同，配網自動化系統數據自動化可以分為上行數據和下行數據，其中上行數據是終端設備采集的數據向主站發送，而下行數據是主站向終端設備發送控制數據，實現控制功能。
3配網通信中無線通信技術的分類
電力系統配網自動化系統需要在主站和終端設備之間進行數據傳遞、控制和調節，而配電網絡結構復雜，造成了通信節點多、節點相對分散、節點之間距離短的特點。無線通信技術應運而生。通常情況下，配網通信中無線通信技術可以分為：無線公網通信和無線專網通信。無線公網通信技術和無線專網通信技術各有優缺點，但是從當前的發展模式來看，無線公網通信技術具有更為廣闊的發展前景和發展市場，特別是在LTE無線通信技術問世之后，極大的推動了配網通信的安全性和可靠性，將電網推向“信息化、自動化、互動化”的智能電網方向。
4LTE無線通信技術
LTE無線通信技術作為公網通信技術3G的一個延伸，改進增強了3G空中接入技術，采用OFDM和MIMO標準，大大改善了小區邊緣用戶的性能，提高了小區容量，并且降低了系統延遲時間。LTE無線通信技術定位于2G、3G、LTE移動業務的綜合承載，以網絡可靠性和安全性為出發點，致力于建立高速率、高可靠的通信網絡。LTE無線通信技術和其他無線通信技術相比較具有多方面的優點：
（1）優化了空中接口技術，強化了數據傳送速率；
（2）采用頻分多址技術和多輸入輸出功能，作為無線網進化的準則；
（3）大大提高了上行速率和下行速率，能夠分別達到50Mbps和100Mbps；
（4）優化了小區容量，小區之間切換性能大幅度提高；
（5）整體構架是在數據分組交換的基礎進行的，能夠最大限度提高數據傳送效率；
（6）靈活性高，支持“配對”和“非配對”頻譜分配，網絡時延較低，用戶面時延不大于5ms，信令面時延小于100ms。TD-LTE核心網的關鍵技術主要包括標識管理、節點選擇、移動性管理、切換管理、IP地址分配和PDN連接服務和會話管理等，此外，為了提高通信的安全性和可靠性，系統還采用了NAS信令和RRC信令進行加密[3]，進一步提高了可靠性。
5加強LTE無線通信技術可靠性的措施
LTE無線通信技術可靠性并不是傳統意義上面的通信可靠性，指的是設備可靠性、網絡可靠性和業務可靠性。TCP連接吞吐量和端時延成反比，當傳輸路徑發生故障的時候，系統有兩種反應機制：啟用重傳機制或者倒轉路徑，無論哪種機制，對于信息傳遞而言都會大大降低其可靠性和安全性，所以可靠性技術勢在必行。通常情況下，提高LTE無線通信技術可靠性的方法有兩種：快速檢測和保護倒換技術，兩者相互結合，互相補充，全面提高配電網絡通信的可靠性。
5.1快速檢測技術
LTE無線通信利用相鄰系統之間的通信故障進行快速檢測，進而快速建立起替代通道或者倒轉到其他鏈路。當前，某些硬件設備（如SDH）提供了網絡故障檢測功能。典型的快速檢測技術包括BFD、EthOAM、MPLSOAM，這些典型的快速檢測技術能夠檢測相鄰設備之間的報文發送和接收速率，如果在規定的時間間隔內收不到相應的報文，則進行相應的協議倒換。以BFD快速檢測技術為例，BFD快速檢測技術不僅能夠快速檢測通信故障，而且可以快速將故障通知應用層。BFD快速檢測技術又可以分為BFDforPW機制和BFDforTE機制，前者主要是利用BFD完成隧道引導承載業務快速切換，達到業務保護的目的；后者是一種端到端的快速檢測機制，能夠檢測通信隧道的鏈路和節點，提高通信可靠性。此外，在通信隧道LSP上面建立起BFD回話，能夠利用快速檢測技術檢測出隧道故障，比如轉發路徑上的數據平面故障等等，為數據通信提供端到端的保護。
5.2保護倒換技術
保護倒轉技術在快速檢測技術之后，在事先建立好的通道上面，針對不同承載技術進行快速倒轉，切換相關協議。在LTE網絡中，保護倒轉技術能夠按照業務部署進行分類：L2VPN類、L3VPN類、網關類、鏈路類保護倒換技術。L2VPN類保護倒換技術主要是指PW冗余，L3VPN類保護倒換技術主要是指VPNFRR，網關類保護保護技術為E-VRRP，鏈路類保護倒換技術包括LDPFRR、混合FRR、TEFRR和TEHSB。其中不同保護技術相互結合可以提高通信可靠性，比如PW+L3VPN。按照保護倒轉模式的不同可以分為三類：隧道保護、業務保護及網關保護。①隧道保護，主要保護網絡內部鏈路和節點，能夠保證倒換前后業務節點不變，及采用保護技術包括LDP快速收斂、LSP、TEFRR三種技術；②業務保護，主要保護前后業務源宿節點，能夠匯聚匯聚路由器、RANER以及EPCCE節點故障，主要采用的保護技術包括PWRedun-dancy、VPNFRR、BFDforPW、BFDforTunnel；③網關保護，用于EPCCE及EPC與EPCCE之間的鏈路故障檢測，相應的保護技術為E-VRRP。
6結語
綜上所述，隨著電力系統的不斷發展，用戶對于電力系統供電可靠性和安全性逐步提高，配電網絡中無線通信技術引起了社會廣泛關注。LTE無線通信技術以其高效性、可靠性被應用到配電通信過程中，不但降低了資金投入，而且能夠最大限度的取得經濟效益和社會效益。
作者：傅強 單位：廣西電網有限責任公司來賓供電局