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3G和4G无线通信技术在电力ICT网络中的应用

导读: 介绍了ICT对电力通信系统研究的重要意义,在分析3G/4G移动通信系统的发展现状及应用的基础上,介绍了3G/4G 移动通信技术在电力系统通信的应急通信、配电自动化、无线视频接入和智能电网等几种重要场景中的应用,论述了无线通信技术在ICT 网络中应用时所面临的安全问题。

  引言

  当前,信息与通信、自动化、生产、管理等应用日益走向融合,信息网络与通信网络融合在一个网络平台上,实现了数据信息传输、音视频会议、电话、传真、即时通信等多种类型的应用服务,这种新型网络模式称为信息通信技术(ICT,Information Communication Technology)网络模式。

  ICT 网络模式不仅是业务网络的融合,还带来了产业网络的融合,给各行业的通信与信息网络带来建设、应用、运行、维护全过程的创新。

  进入20 世纪90 年代以来, 移动通信系统飞速发展,从传统的通信业务逐渐向互联网、多媒体等宽带业务发展,为新一代电力ICT网络的无线接入带来新的选择。随着3G 在全世界范围的大规模商用,其已成为目前通信领域讨论的热点,传输速率在支持静止状态下为2 Mbit/s,步行慢速移动环境中为384 kbit/s,高速移动下为144 kbit/s,定位于多媒体IP 业务。4G 将移动通信推向更大的带宽,物理层采用OFDM-MIMO 技术,极大地提高了频谱效率,使数据通信速率有了质的提高。

  核心网演进为全IP 网络,使用IPv6 提供了海量的IP 地址,同时提供了4 种QoS 水平,满足不同业务的服务需求,系统容量更大,功能更强。4G 的最大特点是能够在任何地方提供互联网的宽带接入, 同时提供信息通信之外的定时定位、数据采集、远程控制等综合功能。

  因此,研究3G 和4G 无线通信技术在新一代ICT 网络模式中的应用, 将无线通信接入和电力通信网络进行统一规划, 充分考虑电力业务和信息化发展的需求,使无线通信技术更好地服务于电力系统,具有重要意义。

  1. 3G 和4G 技术研究与应用的进展

  4G 移动通信系统是目前移动通信领域的研究热点,虽然3G 移动通信系统比以往的移动网络有巨大的进步,但是离目前用户对移动通信系统的期望仍有差距。所以,世界各地都展开了4G的研究和讨论。在中国,China 4G WORLD 于2009 年5 月13-14日在北京召开,会议内容包括LTE(Long Term Evolution,长期演进),VoLTE和Mobile Backhaul,研讨中LTE备受关注。LTE是未来主流的移动通信技术,LTE R8 标准已于2009 年3 月完全冻结,意味着LTE 正式进入商用化研发的倒计时,完全能够满足2010年商用的需要。基于LTE -Advanced 的研究已经在3GPP(3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划)进行,3GPP 已经向ITU 提交了基于LTE 演进的4G 候选技术的初稿,2011 年初将会提交完整版本和自评估报告。

  4G 通信技术与3G 及现有通信技术相比,具有通信速度更快、网络频谱更宽、智能性更高、终端兼容性更好等优点。部分国内外专家认为,为了实现4G 移动通信,在无线接入网络、核心网和终端技术方面都需要进行深刻的变革。

  目前关于4G 的研究很多,如多址方案、调制与编码、智能天线技术等,但基于电力系统的应用研究相对比较薄弱, 而4G 技术在电力信息系统中的理论及应用研究正是一个能带来可观的经济效益和社会效益的领域。

  2. 3G 和4G 无线通信技术在电力ICT 网络中的应用

  2.1 应急通信

  在发生灾难、事故等紧急情况下,需要启动应急通信系统建立事故现场的通信。应急通信系统的架构如图1 所示。

图1 应急通信系统

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