无线宽带通信网络论文范文

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一、基于LTE230无线专网用电信息采集通信方式改造的研究

1.1采集系统业务简介居民用户用电信息采集以小区楼道、柱上变或小区箱变（公变）为单位，完成单个楼道或箱变负荷范围内全部居民用户、关口计量点的用电信息采集。安装于楼道的采集器、农村柱上变或小区箱变处的集中器即为一个远程通信节点。用电信息采集系统主要由以下几部分组成:主站、通信信道、集中器、低压电力线网络、专变终端、电能表。采集系统主要工作原理:以低压居民集抄GPRS通信方式为例，居民用户的用电数据信息由电能表采集，通过电力载波将用电信息传输给集中器。用电信息数据经协议封装后发送到中国移动（或中国联通）的GPRS数据网络，通过该网络将数据传送至主站，实现电能表数据和主站的实时在线连接。同时，集中器还可将主站发送的遥控指令传给电能表控制模块，对电能表进行数据请求等各种操作。用电信息采集系统中集中器等采集终端的主要通信方式有光纤专网通信、GPRS无线公网通信、230MHz无线专网通信、电力线载波通信、RS-485通信方式等。

1.2主要研究内容通信方式的改造目标是各个集中器或专变终端通过LTE230上行通信模块（UE）将本地采集业务相关数据传输到所覆盖区域基站设备，基站通过光纤、微波等方式将业务数据回传核心网，核心网将各个基站业务数据汇总通过网络接口回传给用电信息采集主站系统，完成主站系统通过LTE230系统对各个居民用户、专变用户等用电信息数据的采集工作。目前张家口用电信息采集业务使用了大量GPRS通信模块。LTE230无线宽带通信网络在张家口的推广应用，首先要开发出符合采集终端通信接口的LTE230通信模块，要求采用与GPRS通信模块完全一致的技术规范和型式规范，这样做后无需对采集终端进行升级改造，就可以直接进行模块替换，降低费用。下面以I型集中器通信模块为例，简述LTE230通信模块开发的关键要点。

1.3LTE230通信模块开发设计

1.3.1底层通信原理考虑到电力系统中大量的终端对业务时延要求较高，尤其是专变终端的时延要求更为严格，需要对系统进行合理设计以有效降低时延。因此，LTE230无线宽带系统采用扁平化的全IP网络架构，组网灵活，能够适用现有业务的开展，而且方便将来新业务的扩展应用，如下图1所示。集中器和无线模块的底层通过AT命令构成通信通道，而无线通信模块，与无线接入设备及主站的底层是基于成熟的LTE的底层信令架构，并针对行业业务特征进行优化而成。IP层是在成熟稳定的底层之上，屏蔽了物理层的细节，使得网络应用层可以自如设计实现。集中器的IP地址都由LTE230系统的核心网管理和维护，集中器连接的无线通信模块正常完成底层接入后，核心网分配IP地址给集中器，核心网一并维护IP地址和集中器的对应列表。

1.3.2LTE230通信芯片选型目前市面上的LTE230通信芯片很少，只有中国普天信息产业股份有限公司的一款芯片，该芯片设计时考虑了在用电信息采集系统中需要的功能，简化了设计，降低了成本，因此在电力行业中得到广泛的应用。

1.3.3LTE230通信模块的TCP软件流程用电信息采集系统中集中器或专变终端通过AT指令与LTE230模块进行命令控制以及数据通信；通过LTE230模块将数据传送至主站，实现与主站的实时在线连接；同时，集中器或专变终端还可接收主站发送的遥控指令进行请求操作。

1.3.4LTE230通信模块设计开发的关键点（1）集中器LTE230通信模块硬件设计需要符合国家电网公司的电力用户用电信息采集系统集中器型式规范的要求。软件设计必须符合国家电网公司2013年的最新版电力用户用电信息采集系统技术规范中的《通信单元技术规范》和《远程通信模块接口协议》，同时须兼容2009年版本的终端。（2）由于各厂家的集中器上行通信模块与主站的交互信息文本没有统一标准，为了避免涉及到与多个厂家开发接口，影响通信模块的兼容性，建议通信模块在网络连接后开启透明通道，建立透明数据传输，避免通信模块对交互信息的解析。图2是LTE230模块建立连接流程图。

二、应用效果

按照上述开发思路研制出了I型集中器LTE230通信模块，经试运行后，在LTE230无线信号覆盖区域内进行了安装，集中器采集数据通过LTE230无线宽带通信网络及光纤网络，上传至统一的采集主站系统，通信系统自建成后一直运行稳定，采集成功率达100%，时延小于2s，满足了电力系统业务稳定性和可靠性要求。

三、结语

LTE230MHz无线宽带通信技术采用223～235MHz电力负荷管理专用无线通信频段，电力行业拥有40个授权频点，不需要向无线电管委会申请频点，并且作为低频频段具有覆盖范围远的优势。因此，LTE230MHz比其他无线通信技术更适用于用电信息采集通信。系统建设后的首要任务是开发出符合国网标准，兼容性强的远程通信模块，以替换现有的通信方式的通信模块，才能实现用电信息采集业务从无线公网到LTE230MHz无线宽带专网的逐步转移，摆脱对无线公网的依赖性。张家口地区进行的LTE230MHz无线宽带专网建设和应用效果表明，无线宽带网络完全满足用电信息采集对通道的要求，可为先进的无线通信技术应用于智能电网建设发挥良好的示范作用。

作者：齐火箭徐海宾张庚单位：国网张家口供电公司