工科通信學(xué)術(shù)論文
工科通信學(xué)術(shù)論文
工科是指如計(jì)算機(jī)、信息、通信、電子、機(jī)械、建筑、水利、汽車等研究應(yīng)用技術(shù)和工藝的學(xué)問。小編整理了工科通信學(xué)術(shù)論文，歡迎閱讀!
工科通信學(xué)術(shù)論文篇一
淺談電力通信專網(wǎng)中無線通信技術(shù)
摘要：本文通過實(shí)際情況為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合目前電力通信專網(wǎng)技術(shù)，對(duì)當(dāng)前幾種主流無線通信技術(shù)及其該技術(shù)在電力通信專網(wǎng)領(lǐng)域里的應(yīng)用場(chǎng)景展開了探討，并提出了無線通信技術(shù)在電力通信專網(wǎng)中的應(yīng)用及組網(wǎng)方案。
關(guān)鍵字：電力系統(tǒng);無線通信;專網(wǎng)技術(shù);組網(wǎng)
1 前 言
隨著電力通信組網(wǎng)方案中光纖的大量引進(jìn)，若遇到自然災(zāi)害，將對(duì)光纜的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的威脅，甚至有可能出現(xiàn)光纜中斷，而光纜搶修是需要在一定的條件下進(jìn)行，且時(shí)間較長(zhǎng)，這將對(duì)電網(wǎng)的安全、正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。經(jīng)過實(shí)踐證明：無線通信技術(shù)正好能彌補(bǔ)這種情況下光纖通信網(wǎng)的不足，因此，對(duì)無線通信技術(shù)的研究，尋找一項(xiàng)適合電力通信專網(wǎng)的無線通信組網(wǎng)方式勢(shì)在必行。
2 Wi Max技術(shù)
2.1Wi Max技術(shù)簡(jiǎn)介
Wi Max使用的標(biāo)準(zhǔn)有802.16d和802.16e兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，無線信號(hào)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50公里。Wi Max是一項(xiàng)新興的無線通信技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，適用于靜止和半靜止?fàn)顟B(tài)訪問網(wǎng)絡(luò)，其傳輸速率可達(dá)10M-70M左右，能完全滿足寬帶上網(wǎng)的需求。802.16e標(biāo)準(zhǔn)定義了空中的物理層與MAC層， 802.16e接入IP核心網(wǎng)，也可以提供VoIP業(yè)務(wù)，支持一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。Wi Max是提供最后一英里的無線寬帶接入技術(shù)，可以替代現(xiàn)有的有線和DSL連接方式來。Wi Max將提供固定、移動(dòng)、便攜形式的無線寬帶連接，并最終能夠在不需要直接視距基站的情況下提供無線寬帶連接。
2.2Wi Max組網(wǎng)方案
Wi Max系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括Wi Max終端、Wi Max無線接入網(wǎng)和Wi Max核心網(wǎng)三部分，如圖1所示。
圖1Wi Max組網(wǎng)結(jié)構(gòu)方案
根據(jù)所采用的標(biāo)準(zhǔn)以及應(yīng)用場(chǎng)景不同，Wi Max終端包括固定(802.16-2004)、便攜和移動(dòng)(802.16e)三種類型。而Wi Max接入網(wǎng)主要指基站，需要支持無線資源管理等功能，有時(shí)為方便和其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，還需要包含認(rèn)證和業(yè)務(wù)授權(quán)(ASA)服務(wù)器。而核心網(wǎng)主要用于解決用戶認(rèn)證、漫游等功能及作為與其他網(wǎng)絡(luò)之間的接口。
自動(dòng)化的通信系統(tǒng)采用Wi Max電力專網(wǎng)具有很好的應(yīng)用前景。配電終端數(shù)量大，分散，距離遠(yuǎn)，一個(gè)中等城市的變壓器有上千個(gè)，配電終端有上萬個(gè)，Wi Max電力專網(wǎng)將配電終端直接無線接入到配電控制中心，將智能電表的大用戶的用電量，線路故障信息及時(shí)發(fā)送到調(diào)度中心。Wi Max技術(shù)的質(zhì)量保證、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，遠(yuǎn)距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)得到了充分的發(fā)揮和應(yīng)用。
3 WLAN技術(shù)
3.1WMN技術(shù)簡(jiǎn)介
WMN即無線網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)，是移動(dòng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)的一種特殊形態(tài)，它的早期研究均源于移動(dòng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)的研究與開發(fā)。它是一種高容量高速率的分布式網(wǎng)絡(luò)，不同于傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)，可以看成是一種WLAN和AdHoc網(wǎng)絡(luò)的融合，且發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢(shì)，作為一種可以解決“最后一公里”瓶頸問題的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。WMN具有寬帶無線匯聚連接功能、有效的路由及故障發(fā)現(xiàn)特性、無需有線網(wǎng)絡(luò)資源等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中，它可以與多種寬帶無線接入技術(shù)如802.11、802.16、802.20以及3G移動(dòng)通信等相結(jié)合，組成一個(gè)多跳無線鏈路的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。這種無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以有效減少故障干擾、降低發(fā)射器功率、延長(zhǎng)電池使用壽命、極大的提高頻率復(fù)用度，從而提高網(wǎng)絡(luò)容量、無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，并有效的提高通信可靠性。
3.2WMN組網(wǎng)方案
在使用無線網(wǎng)格網(wǎng)技術(shù)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)中，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呈格柵狀，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由下列組成部分構(gòu)成：智能接入點(diǎn)(IAP/AP);無線路由器(WR);終端用戶/設(shè)備(Client)。
(1)WLAN組網(wǎng)方案，即由AC (接入控制點(diǎn))+AP (接入點(diǎn)) +無線網(wǎng)卡+網(wǎng)絡(luò)管理組成。
(2)盡管W i-Fi技術(shù)已經(jīng)在應(yīng)用非常廣泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患， Wi-Fi采用的是射頻(RF)技術(shù)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。由于無線網(wǎng)絡(luò)使用無線電波傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，所以非常容易受到來自外界的攻擊。
(3)WLAN是利用無線通信技術(shù)在一定的局部范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡(luò)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它以無線多址信道作為傳輸媒介，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)LAN的功能，能夠使用戶真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入。WLAN技術(shù)也稱為W i-Fi技術(shù)，目前有三個(gè)IEEE標(biāo)準(zhǔn)。W i-Fi的覆蓋范圍可達(dá)90m左右，傳輸速度快，802.11b的帶寬可以達(dá)到11Mbit/s，而802.11a及802.11g更可達(dá)54Mbit/s。該技術(shù)可以組建無線局域網(wǎng)，特別在同一層樓內(nèi)的辦公室可以使用無線辦公，其傳輸速率可以有效的滿足寬帶聯(lián)網(wǎng)的需求。
3.3WMN優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)
從安全性看，目前802.11Mesh網(wǎng)的安全方案主要是Tropos的TroposMetroMesh方案和Nortel的方案。TroposMetroMesh方案，采用了多層安全架構(gòu)，對(duì)客戶機(jī)提供WEP、WPA保護(hù);對(duì)無線路由器間的數(shù)據(jù)采用64/128 bitWEP或128bitAES加密;同時(shí)使用來增強(qiáng)整體的安全性。鏈路層的保護(hù)是無線網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制的第一步，但是單獨(dú)的鏈路層保護(hù)不能提供對(duì)敏感數(shù)據(jù)的保護(hù)。Nortel在安全方面也別具特色。每個(gè)無線路由器間均建立經(jīng)過加密的IPSec隧道，以便安全地傳送所有用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、內(nèi)部信令處理和管理信息，也就是說數(shù)據(jù)在無線路由器之間的傳送都處于IPSec保護(hù)之下。
從成熟度看， WMN是正在研究中的技術(shù)，在研究中不斷在不同方面結(jié)合各種技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行融合，而且暫時(shí)沒有一個(gè)成熟的產(chǎn)品系列來支持該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。從應(yīng)用前景看， WMN這一新興網(wǎng)絡(luò)不僅在無線寬帶接入中有著廣闊的應(yīng)用空間，在其他方面如結(jié)合數(shù)據(jù)、圖像采集模塊可以對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控或數(shù)據(jù)采集，并廣泛應(yīng)用到環(huán)境檢測(cè)、工業(yè)、交通等等領(lǐng)域。隨著其他技術(shù)的不斷更新完善， WMN更好的與之相融合、互補(bǔ)，從而能夠揚(yáng)長(zhǎng)避短發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)。
4在電力通信專網(wǎng)中的應(yīng)用
4.1電力對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)的需求
(1)災(zāi)難時(shí)應(yīng)急：采用無線通信系統(tǒng)是作為電網(wǎng)運(yùn)行在災(zāi)難時(shí)的通信網(wǎng)絡(luò)最佳選擇，當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時(shí)或光纜故障不能及時(shí)維修時(shí)，無線通信網(wǎng)絡(luò)可作為應(yīng)急通信方式。
(2)遠(yuǎn)距離接入延伸：對(duì)于海島變電站、城域網(wǎng)遠(yuǎn)距營業(yè)所節(jié)點(diǎn)，由于距離遠(yuǎn)，敷設(shè)光纜費(fèi)用昂貴，可考慮采用無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行電力通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，解決因光纜敷設(shè)而產(chǎn)生的高額費(fèi)用問題，同時(shí)可解決變電站、供電所等節(jié)點(diǎn)的覆蓋問題。
(3)用戶抄表：采用無線通信系統(tǒng)，將可以達(dá)到對(duì)用戶用電量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。隨著這種技術(shù)的延伸，還可以對(duì)用戶進(jìn)行精確控制。
(4)配網(wǎng)自動(dòng)化：目前我國的配網(wǎng)自動(dòng)化上還很薄弱，采用無線通信技術(shù)可快速覆蓋各節(jié)點(diǎn)， 并節(jié)省大量的線纜投資，快速為用戶提供服務(wù)。
(5)新建變電站臨時(shí)通信方案：在變電站建設(shè)期間，由于電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)嚴(yán)重受限于變電站機(jī)房環(huán)境、線路施工條件，而電力通信網(wǎng)絡(luò)的開通又是變電站投產(chǎn)必不可缺少的前提條件，因此，通信工程的建設(shè)時(shí)間常常不多，還經(jīng)常發(fā)生光纜無法按時(shí)投產(chǎn)的情況，因此，采用無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行光纜線路投產(chǎn)前的通信方案組織是一種快捷、方便的選擇。
(6)小范圍覆蓋：對(duì)于變電站、電廠、電力樓宇等區(qū)域，可以考慮采用無線通信系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)網(wǎng)、語音網(wǎng)的無線覆蓋，在業(yè)務(wù)流量需求不太大的地方，采用這種方式，可以取代綜合布線系統(tǒng)，避免昂貴的布線費(fèi)用，同時(shí)可以提供便捷、快速的接入方式。
4.2組網(wǎng)方案
綜上所述，電力通信專網(wǎng)對(duì)無線通信技術(shù)的需求主要體現(xiàn)在應(yīng)急通信、配網(wǎng)通信、無光纜覆蓋的廠站等節(jié)點(diǎn)臨時(shí)通信幾個(gè)方面，而為避免網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重復(fù)投資，也避免出現(xiàn)應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)在日常情況下閑置的現(xiàn)象，通過各方面需求的建設(shè)方案的分別分析，達(dá)到各自的解決方案，并得到不同解決方案的交集，以此交集來進(jìn)行電力通信專網(wǎng)的應(yīng)急用心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。
圖2無線技術(shù)在電力應(yīng)用總況
從圖2分析也可以看出，適合電力通信專網(wǎng)應(yīng)急通信的技術(shù)有WMi ax、WMN、衛(wèi)星通信等幾種技術(shù)，而適合配網(wǎng)通信的技術(shù)有WMi ax技術(shù)，各種需求的解決方案的交合點(diǎn)是WMi ax技術(shù)，因此，建議采用WMi ax技術(shù)進(jìn)行電力通信專網(wǎng)無線通信技術(shù)的應(yīng)用深化研究。而為避免網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重復(fù)投資，也避免出現(xiàn)應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)在日常情況下閑置的現(xiàn)象，可將WMi ax技術(shù)結(jié)合WLAN技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)進(jìn)行綜合解決方案研究，并注意結(jié)合目前光纖傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和微波網(wǎng)的現(xiàn)狀，充分利用光纖傳輸網(wǎng)和微波網(wǎng)的資源，使得無線通信技術(shù)在電網(wǎng)中不僅僅是為應(yīng)急通信而建設(shè)，在平常情況下仍然可以作為生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)使用。
具體方案是在各個(gè)220kV/110kV變電站/供電所/高山上建設(shè)WMi ax基站，而各配網(wǎng)業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)DTU、FTU、TTU以及搶修車輛、災(zāi)變現(xiàn)場(chǎng)、應(yīng)急通信需求現(xiàn)場(chǎng)配置WMi ax CPE終端進(jìn)行回傳，而各基站則采用光纖傳輸網(wǎng)、IP數(shù)據(jù)網(wǎng)、微波網(wǎng)、衛(wèi)星通信接入配網(wǎng)中心、應(yīng)急指揮中心等，使得該網(wǎng)絡(luò)在災(zāi)變的適合可以利用微波網(wǎng)、衛(wèi)星通信等基礎(chǔ)平臺(tái)迅速建立電力生產(chǎn)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，滿足各災(zāi)變現(xiàn)場(chǎng)的業(yè)務(wù)需求，而在日常中可以利用光纖傳輸網(wǎng)、IP數(shù)據(jù)網(wǎng)作為配網(wǎng)自動(dòng)化的專用通信網(wǎng)絡(luò)，以滿足配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)通信通道的需求。
在本方案中，各WMi ax基站采用光纖傳輸網(wǎng)、IP數(shù)據(jù)網(wǎng)、微波網(wǎng)、衛(wèi)星通信等技術(shù)組成電力通信專網(wǎng)的WMi ax網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺(tái)，形成WMi ax網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)部分。在實(shí)際應(yīng)用中，由于應(yīng)急通信需要解決語音指揮系統(tǒng)問題，因此，對(duì)于語音系統(tǒng)可結(jié)合NGN進(jìn)行建設(shè)，通過NGN來實(shí)現(xiàn)語音指揮系統(tǒng)的功能。
5 結(jié)束語
綜上所述， Wi Max技術(shù)不只是適合用于建設(shè)電力系統(tǒng)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，也適合于建設(shè)配網(wǎng)通信系統(tǒng)，而且在經(jīng)濟(jì)上是可行的。同時(shí)，該網(wǎng)絡(luò)并不會(huì)象通常的應(yīng)急通信系統(tǒng)一樣處于閑置狀態(tài)，通過結(jié)合配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，可以將兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)綜合考慮，充分的利用網(wǎng)絡(luò)資源。
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