基于LTE230系统的电力无线通信专网研究与实践.pdf

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1、基于LTE230系统的电力无线通信专网研究与实践1122李金友闫磊齐欢孟繁（1.国网北京市电力公司，北京100031；2.普天信息技术研究院有限公司，北京100080）摘要结合智能电网配用电应用的通信需求，基于4GLTE核心技术定制开发的LTE230系统，以其低成本广域覆盖的优势在众多无线专网体制中显现优势。该系统具有覆盖半径大、支持海量用户、电力业务适应性强、传输速率高、安全可靠等特点，为电力系统提供了完整专业的电力通信解决方案。北京市电力公司结合电力配用电业务需求，在北京东城区建设了LTE230试验网络，验证了系统在密集城区的覆盖能力、电力业务承载能力和宽带传输能力。关键词：电力无线专

2、网；LTE230系统；覆盖能力；电力业务适用性；宽带传输1电力无线专网发展现状分析随着智能电网建设的展开，电力业务对可靠性、安全性的需求不断提高，电力无线专网建设受到越来越多的关注。智能电网配用电业务终端点多面广且分布分散，光纤通信方式虽然具备业务传输能力强的优势，但部署施工难度大、成本高，无法满足对海量配用电终端的[1]全覆盖。随着无线宽带通信技术的迅猛发展，作为电力有线光纤通信的补充手段，无线通[2][3]信对电力配用电侧业务的支持能力已经得到了较大的提高，越来越多的电力通信业务考虑使用无线通信进行承载。目前，配用电网多采用租用电信运营商提供的GPRS、CDMA业务作为信息采集等业务的

3、[4]无线通信手段。公网虽然无需网络部署和后期维护，仅需向运营商交纳租赁费用，但这种以公众语音通话和数据业务为最高优先级的网络，始终无法满足电力业务信息安全、实时性以及服务质量的需求。因此，建设无线专网成为智能电网电力通信发展的必然趋势。[5]LTE230系统是工作在230MHz频段的无线专网通信系统，低频段覆盖距离远的特点使其在建网和后期维护成本上皆优于其它系统。另外在频率使用政策上，针对230MHz频段，国家无线电管理委员会发布的《关于印发民用超短波遥测、遥控、数据传输业务频段规划的[6]通知》（国无管[1991]5号）中规定，电力行业拥有专用的40个授权频点。因此，LTE230系统在

4、电力行业中基于频率使用政策上的天然优势，结合4GLTE先进技术及广覆盖优势，在电力配用电领域具有良好的推广应用价值。2基于LTE230系统的电力无线通信专网现有的电力无线通信专网系统主要包括LTE230系统、230数传电台和1800MHz无线宽带通信系统等技术体制。电力无线专网技术体制的选择主要考虑三方面因素：单基站覆盖半径、与电力业务的适用性、传输速率大小。传统230数传电台虽然覆盖能力与LTE230系统相当，但是仅能提供低速率的窄带数据传输，不能满足智能电网发展所需的大带宽、高速率需求；而目前的无线宽带通信系统大多工作在1800MHz等高频段，虽然数据传输能力较强，但单站的覆盖能力方面

5、较弱，建网和运维成本很高，且都基于通用标准设计，与电力业务的结合能力一般。LTE230系统正是从这三方面考虑，结合电力行业应用需求，既具备广覆盖优势，又为电力行业定制开发，同时具备宽带传输能力，是电力配用电应用中通信体制的较好选择。下面具体阐述LTE230电力无线通信专网在智能电网配用电领域的应用优势。2.1单基站覆盖半径智能电网配用电业务终端分布范围广且分散，采用广覆盖基站不仅能减少同等面积下基作者简介:李金友（1979-），男，工程师，四川大学通信工程专业，主要从事无线通信技术在电力系统的应用和维护管理工作。站的数量，更能降低网络规划、网络优化的复杂度，实现通信网络的无缝覆盖，减少基站

6、边缘弱覆盖、盲区出现的概率，降低终端切换可能性，从而提高电力通信的稳定性和可靠性。覆盖能力不仅是无线通信系统的重要指标，更直接影响到网络的成本。这里的成本不仅包括硬件成本，同时包括站址的租金、工程安装、供电、人员维护成本。因此，覆盖能力是电力通信选择何种通信系统的关键因素之一。在同等条件下，根据实测数据建立Okumuram-Hata模型，分别对工作在230MHz、400MHz、1400MHz、1800MHz、2400MHz频段的通信系统覆盖能力进行仿真测试，从测试结果可以看出，230MHz频段的覆盖能力是2400MHz频段的5.5倍，不同频段的覆盖能力如图1所示。图1不同频段覆盖能力对比本

7、文除对工作在不同频段的通信系统覆盖能力进行比较外，对LTE230系统自身的覆盖能力也进行了详尽分析。LTE230系统工作在230MHz频段，仿真过程中考虑了该频段频谱呈25KHz窄带离散梳状分布特点，并选取了密集城区、郊区、农村三种典型环境作为仿真对象，分别考虑了不同环境下的干扰余量、解调门限、阴影衰落等影响，对230系统的覆盖能力进行了较为准确的评估。在天线挂高为30m的情况下，表1给出了三种环境下不同调制方式的系统覆