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配网通信中无线通信论文

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  1前言

  电力系统配网与骨干电网相比较,具有配电设备多、分支多、分布广、电网等级复杂、结构繁琐的特点,所以配网通信接线复杂,监控点分散,通信点多,这不仅要求提高无线通信的安全性和可靠性,而且要有较强的抗干扰能力,能够实现双向通信功能。笔者根据多年的工作经验,首先对配网自动化系统进行了概述,然后讲述了配网通信中无线通信技术的分类,然后着重介绍了LTE无线通信技术,最后为提高LTE无线通信技术的安全可靠性提出了几条措施,具有一定的现实意义和参考价值。

  2配网自动化系统概述

  配网自动化系统作为一种远程监控、协调、操作配电设备的自动化系统,集合了控制技术、通信技术和计算机技术,主要目的是提高配电网络的可靠性和安全性,在改进供电质量的前提下,降低资金投入,最大限度的提高安全性和可靠性。配网自动化系统结构图。配网自动化系统主要由四个部分组成:配电主站、现场监控、通信网络和配电子站。其中通信网络的主要功能是提供现场终端设备和配电主站之间的通信通道,实现数据监控和交流的功能。配网自动化系统的建立主要是为了提高供电可靠性和电压质量。按照信息流向的不同,配网自动化系统数据自动化可以分为上行数据和下行数据,其中上行数据是终端设备采集的数据向主站发送,而下行数据是主站向终端设备发送控制数据,实现控制功能。

  3配网通信中无线通信技术的分类

  电力系统配网自动化系统需要在主站和终端设备之间进行数据传递、控制和调节,而配电网络结构复杂,造成了通信节点多、节点相对分散、节点之间距离短的特点。无线通信技术应运而生。通常情况下,配网通信中无线通信技术可以分为:无线公网通信和无线专网通信。无线公网通信技术和无线专网通信技术各有优缺点,但是从当前的发展模式来看,无线公网通信技术具有更为广阔的发展前景和发展市场,特别是在LTE无线通信技术问世之后,极大的推动了配网通信的安全性和可靠性,将电网推向“信息化、自动化、互动化”的智能电网方向。

  4LTE无线通信技术

  LTE无线通信技术作为公网通信技术3G的一个延伸,改进增强了3G空中接入技术,采用OFDM和MIMO标准,大大改善了小区边缘用户的性能,提高了小区容量,并且降低了系统延迟时间。LTE无线通信技术定位于2G、3G、LTE移动业务的综合承载,以网络可靠性和安全性为出发点,致力于建立高速率、高可靠的通信网络。LTE无线通信技术和其他无线通信技术相比较具有多方面的优点:

  (1)优化了空中接口技术,强化了数据传送速率;

  (2)采用频分多址技术和多输入输出功能,作为无线网进化的准则;

  (3)大大提高了上行速率和下行速率,能够分别达到50Mbps和100Mbps;

  (4)优化了小区容量,小区之间切换性能大幅度提高;

  (5)整体构架是在数据分组交换的基础进行的,能够最大限度提高数据传送效率;

  (6)灵活性高,支持“配对”和“非配对”频谱分配,网络时延较低,用户面时延不大于5ms,信令面时延小于100ms。TD-LTE核心网的关键技术主要包括标识管理、节点选择、移动性管理、切换管理、IP地址分配和PDN连接服务和会话管理等,此外,为了提高通信的安全性和可靠性,系统还采用了NAS信令和RRC信令进行加密[3],进一步提高了可靠性。

  5加强LTE无线通信技术可靠性的措施

  LTE无线通信技术可靠性并不是传统意义上面的通信可靠性,指的是设备可靠性、网络可靠性和业务可靠性。TCP连接吞吐量和端时延成反比,当传输路径发生故障的时候,系统有两种反应机制:启用重传机制或者倒转路径,无论哪种机制,对于信息传递而言都会大大降低其可靠性和安全性,所以可靠性技术势在必行。通常情况下,提高LTE无线通信技术可靠性的方法有两种:快速检测和保护倒换技术,两者相互结合,互相补充,全面提高配电网络通信的可靠性。

  5.1快速检测技术

  LTE无线通信利用相邻系统之间的通信故障进行快速检测,进而快速建立起替代通道或者倒转到其他链路。当前,某些硬件设备(如SDH)提供了网络故障检测功能。典型的快速检测技术包括BFD、EthOAM、MPLSOAM,这些典型的快速检测技术能够检测相邻设备之间的报文发送和接收速率,如果在规定的时间间隔内收不到相应的报文,则进行相应的协议倒换。以BFD快速检测技术为例,BFD快速检测技术不仅能够快速检测通信故障,而且可以快速将故障通知应用层。BFD快速检测技术又可以分为BFDforPW机制和BFDforTE机制,前者主要是利用BFD完成隧道引导承载业务快速切换,达到业务保护的目的;后者是一种端到端的快速检测机制,能够检测通信隧道的链路和节点,提高通信可靠性。此外,在通信隧道LSP上面建立起BFD回话,能够利用快速检测技术检测出隧道故障,比如转发路径上的数据平面故障等等,为数据通信提供端到端的保护。

  5.2保护倒换技术

  保护倒转技术在快速检测技术之后,在事先建立好的通道上面,针对不同承载技术进行快速倒转,切换相关协议。在LTE网络中,保护倒转技术能够按照业务部署进行分类:L2VPN类、L3VPN类、网关类、链路类保护倒换技术。L2VPN类保护倒换技术主要是指PW冗余,L3VPN类保护倒换技术主要是指VPNFRR,网关类保护保护技术为E-VRRP,链路类保护倒换技术包括LDPFRR、混合FRR、TEFRR和TEHSB。其中不同保护技术相互结合可以提高通信可靠性,比如PW+L3VPN。按照保护倒转模式的不同可以分为三类:隧道保护、业务保护及网关保护。①隧道保护,主要保护网络内部链路和节点,能够保证倒换前后业务节点不变,及采用保护技术包括LDP快速收敛、LSP、TEFRR三种技术;②业务保护,主要保护前后业务源宿节点,能够汇聚汇聚路由器、RANER以及EPCCE节点故障,主要采用的保护技术包括PWRedun-dancy、VPNFRR、BFDforPW、BFDforTunnel;③网关保护,用于EPCCE及EPC与EPCCE之间的链路故障检测,相应的保护技术为E-VRRP。

  6结语

  综上所述,随着电力系统的不断发展,用户对于电力系统供电可靠性和安全性逐步提高,配电网络中无线通信技术引起了社会广泛关注。LTE无线通信技术以其高效性、可靠性被应用到配电通信过程中,不但降低了资金投入,而且能够最大限度的取得经济效益和社会效益。

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