一、 總體背景隨著智能電網建設的不斷推進以及與“互聯(lián)網+”的高度融合，電力業(yè)務終端規(guī)模迅速擴大，各行業(yè)對電網的供電質量和用戶服務提出了更高的要求。經過多年的建設，電力通信骨干網已經具備一定規(guī)模，通過光纖網絡連接的電力節(jié)點，對提高供電的可靠性，提升服務水平起到了重要支撐作用。然而隨著電力終端規(guī)模和業(yè)務應用形式的不斷擴大，現有終端通信接入網暴露出一些問題，一方面由于建設光纖網絡投資高、覆蓋慢、建設周期長、維護困難等原因，很難做到電力終端的全面覆蓋，無法實現電網末梢各類通信業(yè)務的綜合接入；另一方面，租賃無線公網信道存在安全性差、與公眾競爭信道，通信質量不可控、高額租賃費，以及2G即將退網等嚴峻問題?；谏鲜鲈?，國家電網公司積極研究無線專網解決方案，有助于解決實際問題，實現“最后一公里”業(yè)務的快速接入與覆蓋。

二、 系統(tǒng)簡介普天新型230MHz寬帶通信系統(tǒng)是將TD-LTE關鍵技術遷移到223-235MHz工作頻段，針對電力行業(yè)應用深度定制的無線通信系統(tǒng)，系統(tǒng)運用先進的載波聚合技術和頻譜感知技術實現了寬帶化應用和高抗干擾性。新型230MHz寬帶通信系統(tǒng)契合當代物聯(lián)網理念，具有覆蓋廣、容量大、投入低、部署快等特點，可以承載數據、語音和視頻業(yè)務。

系統(tǒng)采用標準的LTE扁平化網絡架構，相比原來的2G和3G網絡，扁平化網絡架構可以降低組網成本，減少系統(tǒng)時延，增加組網靈活性。主要網元包括核心網設備（EPC）、網管設備(eOMC)、基站設備（eNodeB）和無線終端(UE)，網絡架構如圖1。

圖1?? 新型230MHz寬帶通信系統(tǒng)架構圖

核心網設備（EPC）：負責終端認證、終端IP地址管理、移動性管理等，提供接口直接連接電力業(yè)務主站。

網管設備（eOMC）：負責核心網、基站、無線終端的遠程配置管理和狀態(tài)監(jiān)測。

基站設備（eNodeB）：負責通過空間接口與無線終端通信，實現資源調度、無線資源管理、無線接入控制、移動性管理等功能。

無線終端（UE）：無線終端提供無線數據的采集與傳輸，可直接嵌入式安裝于電力用采集中器、負荷控制等電力終端中。

三、 系統(tǒng)功能新型230MHz寬帶通信系統(tǒng)設計理念為寬窄融合、一網多用，可以支持如下業(yè)務功能。

2? 數據業(yè)務

系統(tǒng)提供雙向數據通信能力，無線終端具備動態(tài)靈活的通信速率，對外設計RS232串行接口和RJ45以太網口，支持常見的電力數據傳輸業(yè)務，包括用電信息采集、配電自動化、分布式電源、充換電站（樁）等。

按照電力安全性防護要求，系統(tǒng)提供端到端的安全解決方案，從終端到基站，從基站到核心網均為雙向鑒權，加密傳輸，完整性檢測。核心網數據通過安全接入區(qū)進入生產控制區(qū)內業(yè)務主站，通過安全接入平臺進入信息管理區(qū)內業(yè)務主站。安全通道如圖2。

圖2? 電力業(yè)務接入通道圖

2? 集群語音

系統(tǒng)具備手持語音終端，配合集群軟件平臺可以實現集群語音業(yè)務，包括單呼、組呼、多方通話、廣播、視頻調度、遠程會議等功能。

2? 視頻傳輸

通過具有載波聚合功能無線終端，實現攝像機視頻流的寬帶傳輸，可對固定、移動攝像頭的視頻進行統(tǒng)一管理，支持電力現場視頻監(jiān)控、移動巡檢、輸變電機器巡檢等業(yè)務。

四、 方案亮點頻率創(chuàng)新應用

無線頻譜是不可再生的國家戰(zhàn)略資源，在通信技術高速發(fā)展的今天，世界各國均致力于采用新技術、新方法持續(xù)提升頻譜資源利用率。本解決方案突破傳統(tǒng)230MHz數傳電臺的技術模式，采用TD-LTE關鍵技術提升頻譜效率，改善傳統(tǒng)數傳電臺的不足，國家無線電管理部門也支持對230MHz無線頻段的創(chuàng)新應用，并實際授權了更多的無線頻率支持國家電網開展此頻段的寬帶應用，取得了良好效果。

寬窄一體設計

基于載波聚合技術實現離散頻點高效利用。3GPP于R10版本中提出了載波聚合技術，通過多個連續(xù)或離散載波間的協(xié)同作用，利用更大的帶寬來增強系統(tǒng)容量，提高單小區(qū)吞吐量，降低小區(qū)干擾。新型230MHz寬帶通信系統(tǒng)在低頻段實現多個25 kHz離散頻點的載波聚合，在同一個無線網絡內，可針對不同業(yè)務通信需求配置無線終端使用不同的通信帶寬，實現寬窄融合、一網多用。

電力深度定制

新型230MHz寬帶通信系統(tǒng)針對電力業(yè)務需求深度定制，優(yōu)化通信協(xié)議，降低傳輸時延，提升常駐網絡的終端數量，設計符合電力規(guī)約的通信模塊，并對業(yè)內主流電力終端做適配性設計，降低網絡部署的難度和成本。

低成本廣覆蓋

230MHz頻段為低頻段,先天具有繞射能力強，傳輸距離遠特性，伴隨先進的編碼解調技術實現低成本廣覆蓋的優(yōu)勢。相對其他頻段的無線系統(tǒng)，單基站可以覆蓋更大的面積，即利用較少的基站設備可以覆蓋更多區(qū)域，達到降本增效的目的。

五、 測試與應用新型230MHz寬帶通信系統(tǒng)設計和應用過程中獲得多項測試認證，均證明其可以成為電力終端接入網的主要無線通信方式。

早在2012年2月，中國電機工程學會在北京組織召開的科學成果鑒定會，鑒定委員會一致認為：從智能電網應用需求出發(fā)，運用載波聚合、干擾協(xié)調等關鍵技術開發(fā)的新型230MHz電力無線寬帶通信系統(tǒng)，首次在國際上應用，具有創(chuàng)新性。

2012年6月，工信部無線電管理局召開“230MHz頻段管理與技術創(chuàng)新研討會”，會議圍繞230MHz頻段管理與技術創(chuàng)新，結合無線電寬帶通信技術發(fā)展面臨的形勢，對載波聚合、頻譜感知等先進的新技術在智能配用電網的應用給予關注和支持，明確了通過新技術、新應用帶動頻譜資源管理創(chuàng)新的思路。

2014年3月，國家電網科學研究院針對新型230MHz無線寬帶通信系統(tǒng)進行安全性測試，驗證系統(tǒng)具備防止偽終端、偽基站、違核心網的外來攻擊，安全性極高。

2016年下半年，國家電網推動展開電力終端通信接入網試點工作，確認新型230MHz無線寬帶通信系統(tǒng)作為兩種主要通信技術之一，統(tǒng)一組織了無線性能測試、系統(tǒng)安全性測試、業(yè)務支撐能力測試，均獲得滿意結論。

2017年，無線電管理部門組織下，在浙江嘉興、重慶武隆、福建晉江進行新型230MHz無線寬帶通信系統(tǒng)相應關鍵技術通信試驗，并于2017年6月成功通過驗收，與會專家一致建議接下來的擴大規(guī)模試驗，將實現業(yè)務接入規(guī)模化。

2017年9月，中國無線電協(xié)會電力無線專網產業(yè)聯(lián)盟成立大會在京召開。國家無線電監(jiān)測中心、普天技術等39家會員單位代表參會。產業(yè)聯(lián)盟旨在加強以LTE 230為主的無線專網技術研發(fā)應用，制定、推廣電力無線專網標準體系，構建完善的電力無線專網產業(yè)生態(tài)，促進電力無線專網產業(yè)發(fā)展。國網信通部主任王繼業(yè)會上發(fā)言，指出電力無線專網因經濟高效、敷設靈活、應用廣泛，成為支撐終端通信接入網建設的最有效方式。

國家電網業(yè)務應用

新型230MHz寬帶通信系統(tǒng)自2009年開始研發(fā)，經過多年的不斷改進和全國多個試點網絡應用實踐，系統(tǒng)已經成熟。已經建設LTE230電力無線通信網絡的省市包含且不限于北京、天津、冀北、江蘇、浙江、重慶、山東、福建、湖北、山西、青海、寧夏、深圳、廣州等。2014年“新型230MHz電力無線寬帶通信系統(tǒng)研究與應用項目”榮獲國家電網公司科技進步二等獎。

?? 浙江嘉興電力無線專網

浙江嘉興海鹽縣供電有限公司2010年開始研究應用新型230Mhz電力無線寬帶通信系統(tǒng)及應用、并被定為全國范圍內第一個開展TD-LTE技術在智能電網實際應用試點的城市。截止2017年10月共建成包含11座無線基站的通信網絡，實際接入無線通信終端7584個，通過230MHz電力無線寬帶通信系統(tǒng)承載的電力業(yè)務應用涉及用電信息采集、配變監(jiān)測、故障指示器、視頻傳輸、移動應用、配電自動化、分布式電源、充換電（站）樁、路燈管理、語音集群等。隨著國家電網終端通信接入網工作的統(tǒng)一規(guī)劃部署，嘉興海鹽的無線網絡也在持續(xù)建設中，并通過不斷的研究與探索，基于無線應用提高智能電網的管理水平和工作效率。如圖3所示。

圖3? 嘉興海鹽網絡覆蓋示意圖

?? 江蘇昆山電力無線專網

昆山市工廠林立，專變用戶眾多，負荷控制終端對通信信道的速率和延遲性要求較高，但是之前采用的數傳電臺技術落后，已經無法保證負荷數據的及時獲取和控制指令的實時下發(fā)。昆山電力公司建設包含14座基站的新型230MHz寬帶通信系統(tǒng)，覆蓋整個昆山市1000平方公里，首批接入的3000家企業(yè)用戶負荷控制終端，系統(tǒng)接入能力提高了50~60倍，數據采集和控制效率明顯提高，同時實現了企業(yè)用電數據采集與反饋的實時化和電力負荷控制、配電監(jiān)測、低壓集抄等三大功能的集成化。如圖4所示。

圖4? 江蘇昆山網絡覆蓋仿真圖

其他行業(yè)應用

新型230Mhz電力無線寬帶通信系統(tǒng)具有廣深覆蓋優(yōu)勢也廣泛應用于智慧油田業(yè)務應用，用作生產數據自動采集業(yè)務、井場高清視頻監(jiān)控業(yè)務、難點井場高清圖片監(jiān)控業(yè)務等場景。

在電力、石油等能源行業(yè)外，新型230Mhz電力無線寬帶通信系統(tǒng)還可以為農業(yè)、林業(yè)等領域建設無線專網，提供豐富的物聯(lián)網應用。

六、 結束語除了提供更高的數據速率之外，5G技術的一個重要目標是實現萬物互聯(lián), 物聯(lián)網將廣泛適用于電力、石油、農業(yè)、林業(yè)監(jiān)測、抄表、資產管理等多種多樣的應用場景，新型230MHz寬帶通信系統(tǒng)已經在這個進程中邁出堅實的步伐。

普天技術助力打造“堅強智能電網”，從能源互聯(lián)網與智能電網“最后一公里”通信的需求出發(fā)，探討構建符合電力業(yè)務特征的無線專網技術應用創(chuàng)新模式，通過對電網設備與用戶的實時感知與交互，支撐電網運行智能化、用電服務主動化。打造提升末端業(yè)務的感知能力與數據掌控能力，促進電網運營水平及服務模式質的飛躍，為“互聯(lián)網+服務、營銷、運檢、調度、物資、管理”實踐創(chuàng)造載體，最終促進電網規(guī)劃精細化、建設投資精準化、電網調度精準化及營銷服務主動化。

隨著移動通信技術的發(fā)展，尤其是5G標準帶來的物聯(lián)網接入場景，激發(fā)了許多新的技術來改進，新型230MHz寬帶通信系統(tǒng)將逐步引入相關5G核心技術來快速提高網絡的廣深覆蓋、低時延高可靠等主要網絡性能，推動電力無線通信專網向5G技術的平滑演進。