论文部分内容阅读
摘要：随着我科学技术的快速发展，无线通信技术已日渐完善，在未来社会里将会慢慢的向着全球化、综合化、电子化的无线网络方向发展，并逐步占据主导地位。本文主要对电力通信无线通信组网的概论、技术的优点与缺点进行了分析、并讲简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
目前电力系统通信传输采用光纤传输，一旦操作问题，会造成巨大破坏的光纤通信传输，甚至网络信息传输终端大面积，在一般情况下，光纤网络传输的必要条件和时间修复了很多，这将产生对电力系统稳定运行的影响。在这样的背景下，无线网络传输运行可以弥补这些操作问题，保证电力系统的稳定运行。
1、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。
1.1 WLAN技术
WLAN技术是无线通信技术和计算机网络相互结合而产生的，是在无线通信的技术的基础上建立的局部的网络，也称之为局域网或WIFI。它将无线多址通道当作传输的媒介，不仅能够提供和传统有线网络一样的LAN 功能，而且还能够实现随地、随意、随时的宽带接入。目前其可达到的网络覆盖范围有100m 左右，且传输速率快， 能够达到11M /s，甚至在802.11g 协议下能够达到54M /s。普通的WLAN 组网基本上是由AP （接入点）+ A （C接入控制点）+ 网络管理+无线网卡四部分组成。有效合理的使用WLAN技术可以快捷的建立无线局域网，特别是一些小型办公区域，其传输的速度能够满足日常宽带的需求。虽然WLAN技术在日常生活中已经随处可见，但是它依旧存在着一定的安全问题。其使用的是RF射频技术接收和发送无线信号，会造成信号不稳定，网络易被占用，经常会受到外界的攻击。
1.2 WiMax技术
WiMax 技术是新兴的一项无线网络通信技术，提供了面向Intemet的无缝高速链接，，主要用于半静止和静止的状态下访问网络。WiMax 技术基于802.16e与802.16d协议下生成，其传输速度能够达到10M /s 一70 M /s。WiMax可以提供超强的最后一公里的无线宽带接入，能够代替现在的D S L 连接和有线连接， 支持移动、固定、便携方式的无线连接。
WiMax技术网络组成包括无线接入网、无线终端和无线核心网。其接入网的基站需要支持无线管理的功能；终断主要是固定、移动和便携三种类型；核心网是用于解决一些用户漫游、认证等功能。WiMax是一个较为先进但却又不完善的技术，其频率利用率低、复用率小，但是其加密机制相当严密，可以通过数字证书的认证来确保用户的无线网络的安全。WiIMax 技术以其高传输性和先进性， 被看作电力通信行业未来的发展方向。WiMN采用的是Tropos Meto Mesh安全方案，其主要是运用多层的安全架构，来实现对客户机的WEP/ WAP 的提供，并且无线路由器使用的加密技术是128hitAES和64 / 128 hitWEP，同时使用了VPN 增强它的整体安全性。
WiMax优势和劣势；从安全陛看，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人服务。
2、 WMN技术分析
2.1 WMN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、802.20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。
2.2 WMN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：智能接人点（IAP/AP）；无线路由器 R）；终端用户/设备（Client）。
2.3 WMN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，采用了多层安全架构，对客户机提供WEP、WPA保护；对无线路由器问的数据采用64/128 bit WEP或128bitAES加密；同时使用VPN来增强整体的安全 。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IPSec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，WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接人中有着广阔的应用空问，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，并广泛配闷应用到环境检测、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、快速的接人方式。
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、元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和配网通信网络的建设，如图1所示从图1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220kV/1l0kV变电站/供电N/高山上建设WiMax基站，而各配网业务接入节点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。
参考文献
[1]周建勇.《无线通信技术及在电力通信专网中的应用》.2008年4期.
[2]张恩宝.无线宽带技术及其行业应用研究[J].上海电力，2009，（05）
[3]胡正群， 施浒立， 裴军， 杜晓辉无线通信系统中的OFDM 技术[A]中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C].2009
[4]张帆.基于OFDM 电力线宽带通信应用与研究[D].南京理工大学，2006
关键词：电力通信；无线通信；组网技术
目前电力系统通信传输采用光纤传输，一旦操作问题，会造成巨大破坏的光纤通信传输，甚至网络信息传输终端大面积，在一般情况下，光纤网络传输的必要条件和时间修复了很多，这将产生对电力系统稳定运行的影响。在这样的背景下，无线网络传输运行可以弥补这些操作问题，保证电力系统的稳定运行。
1、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。
1.1 WLAN技术
WLAN技术是无线通信技术和计算机网络相互结合而产生的，是在无线通信的技术的基础上建立的局部的网络，也称之为局域网或WIFI。它将无线多址通道当作传输的媒介，不仅能够提供和传统有线网络一样的LAN 功能，而且还能够实现随地、随意、随时的宽带接入。目前其可达到的网络覆盖范围有100m 左右，且传输速率快， 能够达到11M /s，甚至在802.11g 协议下能够达到54M /s。普通的WLAN 组网基本上是由AP （接入点）+ A （C接入控制点）+ 网络管理+无线网卡四部分组成。有效合理的使用WLAN技术可以快捷的建立无线局域网，特别是一些小型办公区域，其传输的速度能够满足日常宽带的需求。虽然WLAN技术在日常生活中已经随处可见，但是它依旧存在着一定的安全问题。其使用的是RF射频技术接收和发送无线信号，会造成信号不稳定，网络易被占用，经常会受到外界的攻击。
1.2 WiMax技术
WiMax 技术是新兴的一项无线网络通信技术，提供了面向Intemet的无缝高速链接，，主要用于半静止和静止的状态下访问网络。WiMax 技术基于802.16e与802.16d协议下生成，其传输速度能够达到10M /s 一70 M /s。WiMax可以提供超强的最后一公里的无线宽带接入，能够代替现在的D S L 连接和有线连接， 支持移动、固定、便携方式的无线连接。
WiMax技术网络组成包括无线接入网、无线终端和无线核心网。其接入网的基站需要支持无线管理的功能；终断主要是固定、移动和便携三种类型；核心网是用于解决一些用户漫游、认证等功能。WiMax是一个较为先进但却又不完善的技术，其频率利用率低、复用率小，但是其加密机制相当严密，可以通过数字证书的认证来确保用户的无线网络的安全。WiIMax 技术以其高传输性和先进性， 被看作电力通信行业未来的发展方向。WiMN采用的是Tropos Meto Mesh安全方案，其主要是运用多层的安全架构，来实现对客户机的WEP/ WAP 的提供，并且无线路由器使用的加密技术是128hitAES和64 / 128 hitWEP，同时使用了VPN 增强它的整体安全性。
WiMax优势和劣势；从安全陛看，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人服务。
2、 WMN技术分析
2.1 WMN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、802.20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。
2.2 WMN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：智能接人点（IAP/AP）；无线路由器 R）；终端用户/设备（Client）。
2.3 WMN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，采用了多层安全架构，对客户机提供WEP、WPA保护；对无线路由器问的数据采用64/128 bit WEP或128bitAES加密；同时使用VPN来增强整体的安全 。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IPSec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，WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接人中有着广阔的应用空问，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，并广泛配闷应用到环境检测、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、快速的接人方式。
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、元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和配网通信网络的建设，如图1所示从图1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220kV/1l0kV变电站/供电N/高山上建设WiMax基站，而各配网业务接入节点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。
参考文献
[1]周建勇.《无线通信技术及在电力通信专网中的应用》.2008年4期.
[2]张恩宝.无线宽带技术及其行业应用研究[J].上海电力，2009，（05）
[3]胡正群， 施浒立， 裴军， 杜晓辉无线通信系统中的OFDM 技术[A]中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C].2009
[4]张帆.基于OFDM 电力线宽带通信应用与研究[D].南京理工大学，2006