無線寬帶通信網絡論文范文

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一、基于LTE230無線專網用電信息采集通信方式改造的研究

1.1采集系統業務簡介居民用戶用電信息采集以小區樓道、柱上變或小區箱變（公變）為單位，完成單個樓道或箱變負荷范圍內全部居民用戶、關口計量點的用電信息采集。安裝于樓道的采集器、農村柱上變或小區箱變處的集中器即為一個遠程通信節點。用電信息采集系統主要由以下幾部分組成:主站、通信信道、集中器、低壓電力線網絡、專變終端、電能表。采集系統主要工作原理:以低壓居民集抄GPRS通信方式為例，居民用戶的用電數據信息由電能表采集，通過電力載波將用電信息傳輸給集中器。用電信息數據經協議封裝后發送到中國移動（或中國聯通）的GPRS數據網絡，通過該網絡將數據傳送至主站，實現電能表數據和主站的實時在線連接。同時，集中器還可將主站發送的遙控指令傳給電能表控制模塊，對電能表進行數據請求等各種操作。用電信息采集系統中集中器等采集終端的主要通信方式有光纖專網通信、GPRS無線公網通信、230MHz無線專網通信、電力線載波通信、RS-485通信方式等。

1.2主要研究內容通信方式的改造目標是各個集中器或專變終端通過LTE230上行通信模塊（UE）將本地采集業務相關數據傳輸到所覆蓋區域基站設備，基站通過光纖、微波等方式將業務數據回傳核心網，核心網將各個基站業務數據匯總通過網絡接口回傳給用電信息采集主站系統，完成主站系統通過LTE230系統對各個居民用戶、專變用戶等用電信息數據的采集工作。目前張家口用電信息采集業務使用了大量GPRS通信模塊。LTE230無線寬帶通信網絡在張家口的推廣應用，首先要開發出符合采集終端通信接口的LTE230通信模塊，要求采用與GPRS通信模塊完全一致的技術規范和型式規范，這樣做后無需對采集終端進行升級改造，就可以直接進行模塊替換，降低費用。下面以I型集中器通信模塊為例，簡述LTE230通信模塊開發的關鍵要點。

1.3LTE230通信模塊開發設計

1.3.1底層通信原理考慮到電力系統中大量的終端對業務時延要求較高，尤其是專變終端的時延要求更為嚴格，需要對系統進行合理設計以有效降低時延。因此，LTE230無線寬帶系統采用扁平化的全IP網絡架構，組網靈活，能夠適用現有業務的開展，而且方便將來新業務的擴展應用，如下圖1所示。集中器和無線模塊的底層通過AT命令構成通信通道，而無線通信模塊，與無線接入設備及主站的底層是基于成熟的LTE的底層信令架構，并針對行業業務特征進行優化而成。IP層是在成熟穩定的底層之上，屏蔽了物理層的細節，使得網絡應用層可以自如設計實現。集中器的IP地址都由LTE230系統的核心網管理和維護，集中器連接的無線通信模塊正常完成底層接入后，核心網分配IP地址給集中器，核心網一并維護IP地址和集中器的對應列表。

1.3.2LTE230通信芯片選型目前市面上的LTE230通信芯片很少，只有中國普天信息產業股份有限公司的一款芯片，該芯片設計時考慮了在用電信息采集系統中需要的功能，簡化了設計，降低了成本，因此在電力行業中得到廣泛的應用。

1.3.3LTE230通信模塊的TCP軟件流程用電信息采集系統中集中器或專變終端通過AT指令與LTE230模塊進行命令控制以及數據通信；通過LTE230模塊將數據傳送至主站，實現與主站的實時在線連接；同時，集中器或專變終端還可接收主站發送的遙控指令進行請求操作。

1.3.4LTE230通信模塊設計開發的關鍵點（1）集中器LTE230通信模塊硬件設計需要符合國家電網公司的電力用戶用電信息采集系統集中器型式規范的要求。軟件設計必須符合國家電網公司2013年的最新版電力用戶用電信息采集系統技術規范中的《通信單元技術規范》和《遠程通信模塊接口協議》，同時須兼容2009年版本的終端。（2）由于各廠家的集中器上行通信模塊與主站的交互信息文本沒有統一標準，為了避免涉及到與多個廠家開發接口，影響通信模塊的兼容性，建議通信模塊在網絡連接后開啟透明通道，建立透明數據傳輸，避免通信模塊對交互信息的解析。圖2是LTE230模塊建立連接流程圖。

二、應用效果

按照上述開發思路研制出了I型集中器LTE230通信模塊，經試運行后，在LTE230無線信號覆蓋區域內進行了安裝，集中器采集數據通過LTE230無線寬帶通信網絡及光纖網絡，上傳至統一的采集主站系統，通信系統自建成后一直運行穩定，采集成功率達100%，時延小于2s，滿足了電力系統業務穩定性和可靠性要求。

三、結語

LTE230MHz無線寬帶通信技術采用223～235MHz電力負荷管理專用無線通信頻段，電力行業擁有40個授權頻點，不需要向無線電管委會申請頻點，并且作為低頻頻段具有覆蓋范圍遠的優勢。因此，LTE230MHz比其他無線通信技術更適用于用電信息采集通信。系統建設后的首要任務是開發出符合國網標準，兼容性強的遠程通信模塊，以替換現有的通信方式的通信模塊，才能實現用電信息采集業務從無線公網到LTE230MHz無線寬帶專網的逐步轉移，擺脫對無線公網的依賴性。張家口地區進行的LTE230MHz無線寬帶專網建設和應用效果表明，無線寬帶網絡完全滿足用電信息采集對通道的要求，可為先進的無線通信技術應用于智能電網建設發揮良好的示范作用。

作者：齊火箭徐海賓張庚單位：國網張家口供電公司