無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化程度的提升，使無線通信技術(shù)承載電力通信業(yè)務(wù)逐步被行業(yè)認(rèn)可并成為發(fā)展趨勢。普天所屬企業(yè)普天技術(shù)將新一代移動信息通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和終端產(chǎn)品與電力信息化應(yīng)用緊密結(jié)合，基于電網(wǎng)授權(quán)使用的230MHz頻段，深度定制出具有知識產(chǎn)權(quán)的“TD-LTE230無線寬帶通信系統(tǒng)”，其廣覆蓋、海量用戶、安全性高等優(yōu)勢為用戶大幅度降低建設(shè)和維護(hù)投入、提供靈活高效的無線傳輸方案以及多業(yè)務(wù)集成解決方案，應(yīng)用于智能電網(wǎng)工業(yè)監(jiān)測等多個領(lǐng)域，使電力突破發(fā)展瓶頸，提升智能化、精確化，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益和投資收益最大化的客戶價值，打造智能電網(wǎng)示范工程，促進(jìn)工業(yè)化和信息化的同步發(fā)展。
廣覆蓋低成本組網(wǎng)方式化解電力設(shè)備“盲”管理
城市非密集區(qū)的配用電網(wǎng)絡(luò)具有分布范圍廣、終端節(jié)點(diǎn)分散、通信設(shè)備工作環(huán)境復(fù)雜、通信距離長、傳輸速率需求多樣、可靠性要求高等特征，存在業(yè)務(wù)承載多、終端數(shù)量大型號多、信號盲區(qū)、系統(tǒng)具備QoS規(guī)則制定、業(yè)務(wù)調(diào)度能力和自動化建設(shè)難度大等諸多難點(diǎn)。電網(wǎng)租用公共網(wǎng)絡(luò)資源不能完全滿足智能電網(wǎng)新業(yè)務(wù)對帶寬、實(shí)時性、數(shù)據(jù)傳輸安全性和可靠性的要求，尤其在通信設(shè)備使用高峰期，電網(wǎng)信息傳送會出現(xiàn)“堵車”現(xiàn)象。此外，電網(wǎng)調(diào)度控制中心無法對配用電環(huán)節(jié)的設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)測、控制和管理，設(shè)備的“盲”管理導(dǎo)致供電可靠性和電網(wǎng)運(yùn)行效率低下，成為電網(wǎng)通信最為薄弱的環(huán)節(jié)。因此，無線通信系統(tǒng)所具備的較強(qiáng)覆蓋能力，在站址較少的情況下實(shí)現(xiàn)無線專網(wǎng)全覆蓋成為智能電網(wǎng)的必然選擇。
230頻段是國家無線電管理委員會為能源、軍隊(duì)、氣象、地震、水利、地礦、輕工等行業(yè)規(guī)定的作為遙測、遙控、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)使用的頻段，其中分配給能源部用于全國范圍電力負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)40個頻點(diǎn)，總計12MHz帶寬，但頻譜使用率低，處于空閑狀態(tài)。普天技術(shù)致力于發(fā)揮這一電力專有頻點(diǎn)的帶內(nèi)無干擾、鄰頻率干擾源少、傳播損耗小、覆蓋能力強(qiáng)、天氣對信號傳播性能影響小的特點(diǎn)，以及后續(xù)可申請更多頻率資源靈活擴(kuò)展、為升級提供可能等諸多優(yōu)勢，基于LTE離散頻譜聚合、頻譜感知等先進(jìn)技術(shù)，全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計，研發(fā)出“LTE230電力通信專網(wǎng)解決方案”，其超強(qiáng)的繞射功能顯現(xiàn)出卓越的覆蓋能力，實(shí)現(xiàn)陰影區(qū)甚至地下室的信號覆蓋，除可節(jié)省站址租金、光纖資源之外，在同等工況下，低頻段基站與生俱來的天然覆蓋遠(yuǎn)的物理優(yōu)勢，可大大降低組網(wǎng)成本。
打造智能電網(wǎng)行業(yè)樣板
“普天TD-LTE230系統(tǒng)”系采用OFDMA、載波聚合、頻譜感知、自適應(yīng)編碼調(diào)制、同頻組網(wǎng)、HARQ、軟件無線電、空口頭壓縮、動態(tài)資源分配等關(guān)鍵技術(shù)，承載配用電計量自動化、配網(wǎng)自動化、用電信息采集、負(fù)荷控制、巡檢搶修、視頻監(jiān)控、線路監(jiān)控等主營業(yè)務(wù)，同時順應(yīng)未來發(fā)展趨勢，可擴(kuò)展承載視頻傳輸、移動辦公、配電房門禁、電動汽車充電樁等增值業(yè)務(wù)，廣泛用于發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度等各個環(huán)節(jié)，有效解決電力生產(chǎn)的技術(shù)問題，為建設(shè)覆蓋全國、規(guī)模推廣的電力無線專網(wǎng)提供可能。
相比光纖、載波、無線公網(wǎng)等傳統(tǒng)配用電通信方式，普天LTE230
系統(tǒng)的優(yōu)勢首先在于覆蓋廣、信號繞射能力強(qiáng)。電力系統(tǒng)的覆蓋面積與半徑之間呈平方倍數(shù)關(guān)系，LTE230系統(tǒng)單站覆蓋半徑是公網(wǎng)系統(tǒng)的3倍，則覆蓋面積是公網(wǎng)系統(tǒng)的10倍，即覆蓋同樣面積所需基站數(shù)量，LTE230系統(tǒng)只有公網(wǎng)系統(tǒng)的十分之一，從網(wǎng)絡(luò)的整個生命周期來看成本相差巨大。230MHz頻段系統(tǒng)在密集城區(qū)的覆蓋達(dá)3km、郊區(qū)覆蓋達(dá)30km。其次，LTE230系統(tǒng)優(yōu)勢在于安全性高。系統(tǒng)加密機(jī)制遵循LTE規(guī)范,從系統(tǒng)設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、用戶安全層等方面充分借鑒當(dāng)代最先進(jìn)的技術(shù)成果，完整實(shí)現(xiàn)多級鑒權(quán)、數(shù)據(jù)加密、NAS信令加密，滿足無線通信系統(tǒng)安全傳輸?shù)男枰�，同時系統(tǒng)支持用戶端到端密碼設(shè)備接入，保障用電信息的加密傳輸，還可更換電力等行業(yè)專有加密算法，支持空口物理隔離和邏輯隔離，滿足行業(yè)信息安全和智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的隔離需求。此外，LTE230系統(tǒng)還具有可維護(hù)性強(qiáng)和大容量的優(yōu)勢。系統(tǒng)能夠全局監(jiān)控網(wǎng)內(nèi)各網(wǎng)元運(yùn)行情況，終端可直接與行業(yè)終端無縫連接，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的匯聚和上傳、控制信息的下發(fā)等功能。同時，系統(tǒng)支持全部終端實(shí)時在線，共享資源。每個邏輯小區(qū)最高支持2000個終端，單接入設(shè)備最多支持6000個終端。由于單基站容納終端數(shù)量的增加，部署和建設(shè)成本顯著降低。
目前，普天4G電力專網(wǎng)技術(shù)已被美國杜克能源公司、廣東省經(jīng)信委、南網(wǎng)總調(diào)、內(nèi)蒙古電力公司、云南電網(wǎng)等國內(nèi)外多家單位調(diào)研學(xué)習(xí)，獲得高度評價，形成良好的示范效應(yīng)。
完善無線通信電力專網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈
伴隨電網(wǎng)信息化變革步伐的加快，普天技術(shù)不斷總結(jié)近年來LTE230無線電力專網(wǎng)系統(tǒng)的試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，在智能電網(wǎng)通信網(wǎng)建設(shè)中拓展更大范圍的試點(diǎn)應(yīng)用。
浙江海鹽縣是TD-LTE230系統(tǒng)在國家電網(wǎng)的最大試驗(yàn)點(diǎn)。海鹽縣地處平原地區(qū)，密集城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村環(huán)境等場景均存在，可選擇的基站站址變電站總計15個。TD-LTE 230系統(tǒng)通過7套基站完成整個海鹽縣城的覆蓋。若選擇其他系統(tǒng)則需另租站址35個，每個租費(fèi)10萬元，每年需要比230MHz系統(tǒng)多付出350萬元。
2015年由普天技術(shù)承建的廣州供電局花都區(qū)配電網(wǎng)通信項(xiàng)目是目前我國覆蓋面積最廣、業(yè)務(wù)接入類型最豐富、規(guī)模最大的4G電力無線專網(wǎng)。這一國內(nèi)首個全部在密集市區(qū)建設(shè)的專網(wǎng)包括29座基站、3353臺計量自動化、配電自動化等通信終端，與30多款計量終端通信模塊對接，覆蓋花都區(qū)46.8%的面積，解決了配網(wǎng)自動化項(xiàng)目光纖部署施工難的問題，發(fā)揮做為光纖通信的補(bǔ)充通道作用。建設(shè)中，由于配電網(wǎng)有大量采集器、集中器安裝在地下室配電房內(nèi)，樓房墻體的阻擋使信號覆蓋不論是無線公網(wǎng)還是無線專網(wǎng)都存在較大困難。為此，普天基于470MHz微功率無線技術(shù)研發(fā)出短距離無線中繼終端，通過470終端將地下室采集器、集中器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇ㄖ锿�，再將�?shù)據(jù)傳輸?shù)絃TE230終端后傳回用戶主站，徹底解決樓宇死角、地下室電房的信號盲區(qū)覆蓋問題。
電力專網(wǎng)的大規(guī)模推廣建設(shè)，終端芯片是整個產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵一環(huán)，要有高集成度的專用射頻芯片和基帶芯片。為此，普天技術(shù)與北京南瑞智芯合作開發(fā)了基于TD-LTE230電力無線通信基帶芯片，同時基于此款芯片自主研發(fā)出手持語音終端CP PTM9100-230M設(shè)備。這款產(chǎn)品支持語音通話、數(shù)據(jù)傳輸、集群等功能，協(xié)議簡單，采用通用芯片，可選芯片豐富，集成度高；在發(fā)射功率、接收靈敏度等關(guān)鍵指標(biāo)上與之前的成熟產(chǎn)品持平，但其國產(chǎn)化、自主研發(fā)的身份決定了它在成本上具有的競爭力，可應(yīng)用于應(yīng)急通信、現(xiàn)場保障、數(shù)據(jù)回傳等各種場景，填補(bǔ)了LTE230電力無線專網(wǎng)在手持機(jī)方面的空白，豐富了LTE230終端產(chǎn)品形態(tài)，實(shí)現(xiàn)了從芯片到產(chǎn)品的國產(chǎn)化，表明普天技術(shù)已掌握產(chǎn)業(yè)鏈的核心技術(shù)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
4G電力無線專網(wǎng)為電力自建專用無線通信網(wǎng)，能做到專網(wǎng)專用。它不僅可作為現(xiàn)階段電力營配業(yè)務(wù)的有效通信方式，更能滿足未來智能電網(wǎng)通信網(wǎng)向電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大數(shù)據(jù)通信需求。
在LTE230系統(tǒng)后續(xù)研發(fā)、應(yīng)用工作中，普天技術(shù)將同電力企業(yè)緊密配合，從技術(shù)體制、頻譜政策與性能特點(diǎn)、電網(wǎng)規(guī)范與政策等客戶關(guān)注的角度出發(fā)，建立高效的自然災(zāi)害和極端氣候條件下電網(wǎng)恢復(fù)、搶修的通信保障機(jī)制；探索可再生能源、分布式電源等微電網(wǎng)的管理模式；在第一代專用芯片的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計，促進(jìn)LTE230終端市場的成長，與合作伙伴一同做大做強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈。
