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1、浅议当前电力通信中的无线通信组网的技术及应用 摘要：本文分析了三种主流的无线通信技术的优点和缺点，讲述了无线通信技术在电力通信专网中的应用。关键词：电力通信；无线通信；组网技术1前言目前，电力通信专网大量的使用了光纤这种方式组网，一旦出现自然灾害，将对光缆的正常运行造成严重的威胁，很可能出现光缆大面积中断的情况，而光缆的抢修又要在条件满足的情况下进行，需要的时间比较长，这将对电网的安全运行造成严重影响。2无线通信组网技术无线通信一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成，目前基于该技术的无线通信技术主要有：WLAN、WiMax、WMN、3G等4种技术。2.1WLAN技术2.1.1WLAN是
2、利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网LAN的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接人。WLAN技术也称为wi-Fi技术，目前有三个IEEE标准。Wi-Fi的覆盖范围可达90m左右，传输速度快，802.11b的带宽可以达到11Mbits，而802.11a及802.11g更可达54Mbits。该技术可以组建无线局域网，特别在同一层楼内的办公室可以使用无线办公，其传输速率可以有效的满足宽带联网的需求。2.1.2WIAN组网方案，即由AC(接人控制点)+AP(接入点)+无线网卡+网络管理组成
3、。2.1.3尽管Wi-Fi技术已经在应用非常广泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患，Wi-Fi采用的是射频(RF)技术发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号，所以非常容易受到来自外界的攻击。2.2WiMax技术2.2.1WiMax技术简介WiMax使用的标准有802.16d和802.16e两个标准，无线信号传输距离最远可达50公里。WiMax是一项新兴的无线通信技术，能提供面向互联网的高速连接，适用于静止和半静止状态访问网络，其传输速率可达10M70M左右，能完全满足宽带上网的需求。802.16e标准定义了空中的物理层与MAC层，802.16e接入IP核心网，也可以提供VI
4、P业务，支持一点对多点的结构。WiMax是提供最后一英里的无线宽带接入技术，可以替代现有的有线和DSL连接方式来。WiMax将提供固定、移动、便携形式的无线宽带连接，并最终能够在不需要直接视距基站的情况下提供无线宽带连接。2.2.2WiMax组网方案WiMax系统的网络结构包括WiMax终端、WiMax无线接入网和WiMax核心网3部分，如图1所示。根据所采用的标准以及应用场景不同，WiMax终端包括固定(802.16-2004)、便携和移动(802.16e)三种类型。而WiMax接入网主要指基站，需要支持无线资源管理等功能，有时为方便和其他网络互联互通，还需要包含认证和业务授权(ASA)服务
5、器。而核心网主要用于解决用户认证、漫游等功能及作为与其他网络之间的接口。2.2.3WiMax优势和劣势从安全性看，WiMax提供了加密机制，它在介质访问层(MAC)中定义了一个加密子层，支持128位、192位及256位加密系统，通过使用数字证书的认证方式，确保了无线网络内传输的信息得到安全保护。从成熟度看，WiMax是一个先进的技术，推出相对较晚，存在频率复用性小、利用率低的问题，但由于最近才完成标准化，该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看，该技术可以在较大范围内满足上网要求，覆盖可以包括室外和室内，可以进行大面积的信号覆盖，甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的
6、先进性和超远的传输距离，一直被业界看好是未来移动技术的发展方向，提供优良的最后一公里网络接入服务。2.3WMN技术分析2.3.1WMN技术简介WMN即无线网状网技术，是移动AdHoc网络的一种特殊形态，它的早期研究均源于移动AdHoc网络的研究与开发。它是一种高容量高速率的分布式网络，不同于传统的无线网络，可以看成是一种WLAN和AdHoc网络的融合，且发挥了两者的优势，作为一种可以解决“最后一公里”瓶颈问题的新型网络结构。WMN具有宽带无线汇聚连接功能、有效的路由及故障发现特性、无需有线网络资源等独特的优势。在实际网络发展中，它可以与多种宽带无线接入技术如802.11、802.16、802.
7、20以及3G移动通信等相结合，组成一个多跳无线链路的无线网状网络。这种无线网状网络可以有效减少故障干扰、降低发射器功率、延长电池使用寿命、极大的提高频率复用度，从而提高网络容量、无线网络的覆盖范围，并有效的提高通信可靠性。2.3.2WMN组网方案在使用无线网格网技术建设的网络中，其拓扑结构呈格栅状，整个网络由下列组成部分构成：智能接入点(IAPAP)；无线路由器(WR)；终端用户设备(Client)。 2.3.3WMN优势和劣势从安全性看，目前802.11Mesh网的安全方案主要是Tropos的TroposMetroMesh方案和Nortel的方案。Tropos Metro Mesh方案，采用
8、了多层安全架构，对客户机提供WEP、WPA保护；对无线路由器间的数据采用64128bit WEP或128bitAES加密；同时使用VPN来增强整体的安全性。链路层的保护是无线网络安全机制的第一步，但是单独的链路层保护不能提供对敏感数据的保护。Nortel在安全方面也别具特色。每个无线路由器间均建立经过加密的IPSec隧道。以便安全地传送所有用户的数据业务、内部信令处理和管理信息，也就是说数据在无线路由器之间的传送都处于IPSee保护之下。从成熟度看，WMN是正在研究中的技术，在研究中不断在不同方面结合各种技术的特点进行融合，而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看，
9、WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间，在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集，并广泛应用到环境检测、工业、交通等等领域。随着其他技术的不断更新完善，WMN更好的与之相融合、互补，从而能够扬长避短发挥出各自的优势。3在电力通信专网中的应用3.1电力对露线通信网络的需求3.1.1灾难时应急：采用无线通信系统是作为电网运行在灾难时的通信网络最佳选择，当灾害发生时或光缆故障不能及时维修时，无线通信网络可作为应急通信方式。3.1.2远距离接入延伸：对于变电站、城域网远距营业所节点，由于距离远，敷设光缆费用昂贵，可考虑采用无线通信网络技术进行电力通信网络的覆
10、盖，解决因光缆敷设而产生的高额费用问题，同时可解决变电站、供电所等节点的覆盖问题。3.1.3用户抄表：采用无线通信系统，将可以达到对用户用电量进行实时监控。随着这种技术的延伸，还可以对用户进行精确控制。3.1.4配网自动化：目前我国的配网自动化上还很薄弱，采用无线通信技术可快速覆盖各节点，并节省大量的线缆投资，快速为用户提供服务。3.1.5新建变电站临时通信方案：在变电站建设期间，由于电力通信网络建设严重受限于变电站机房环境、线路施工条件，而电力通信网络的开通又是变电站投产必不可缺少的前提条件，因此，通信工程的建设时间常常不多，还经常发生光缆无法按时投产的情况，因此，采用无线通信网络技术进行光
11、缆线路投产前的通信方案组织是一种快捷、方便的选择。3.1.6小范围覆盖：对于变电站、电厂、电力楼宇等区域，可以考虑采用无线通信系统进行数据网、语音网的无线覆盖，在业务流量需求不太大的地方，采用这种方式，可以取代综合布线系统，避免昂贵的布线费用，同时可以提供便捷、快速的接入方式。3.2组网方案综上所述，电力通信专网对无线通信技术的需求主要体现在应急通信、配网通信、无光缆覆盖的厂站等节点临时通信几个方面，而为避免网络建设的重复投资，也避免出现应急网络在日常情况下闲置的现象，通过各方面需求的建设方案的分别分析，达到各自的解决方案，并得到不同解决方案的交集，以此交集来进行电力通信专网的应急用心网络建设
12、和配网通信网络的建设，如图2所示从图2分析也可以看出，适合电力通信专网应急通信的技术有WiMax、WMN、卫星通信等几种技术，而适合配网通信的技术有WiMax技术，各种需求的解决方案的交合点是WiMax技术。而为避免网络建设的重复投资，也避免出现应急网络在日常情况下闲置的现象，可将WiMax技术结合WLAN技术、卫星技术进行综合解决方案研究，并注意结合目前光纤传输网、数据网和微波网的现状，充分利用光纤传输网和微波网的资源，使得无线通信技术在电网中不仅仅是为应急通信而建设，在平常情况下仍然可以作为生产网络使用。具体方案是在各个220kV110kV变电站供电N高山上建设WiMax基站，而各配网业务
13、接入节点DTU、刑、刑以及抢修车辆、灾变现场、应急通信需求现场配置WiMax CPE终端进行回传，而各基站则采用光纤传输网、IP数据网、微波网、卫星通信接人配网中心、应急指挥中心等，使得该网络在灾变的适合可以利用微波网、卫星通信等基础平台迅速建立电力生产业务网络，满足各灾变现场的业务需求，而在日常中可以利用光纤传输网、IP数据网作为配网自动化的专用通信网络，以满足配网自动化对通信通道的需求。在本方案中，各WiMax基站采用光纤传输网、IP数据网、微波网、卫星通信等技术组成电力通信专网的WiMax网络基础平台，形成WiMax网络的核心网络部分。在实际应用中，由于应急通信需要解决语音指挥系统问题。4结束语WiMax技术不但适合用于建设电力系统应急通信网络，也适合于建设配网通信系统，而且在经济上是可行的。同时，该网络并不会象通常的应急通信系统一样处于闲置状态，通过结合配网通信网络的建设，可以将两个网络综合考虑，充分的利用网络资源。转贴于 11
