关于变电所建设初期移动通信的实现方式

2011-09-20陕西太平洋网络技术有限公司田向娟

智能建筑与智慧城市 2011年9期

文｜陕西太平洋网络技术有限公司周元徐斌田向娟

1 概述

长期以来，在建变电所基建项目，缺乏基础的通信设施，也缺乏必要的远程监测手段。有关主管部门必须到现场才能了解基建项目的实时建设情况，基建工程一旦出现疑难问题，有关专家也必须到现场才能了解到第一手的资料，无疑，原有的施工方法耽误了许多时间，这些都严重影响了基础建设项目的工程进度和工程质量。

由于通信光缆的建设滞后于整体工程，而投产前设备的调试，往往要由最近的变电所铺设临时光缆以作为调试通信通道，待通信光缆正式建设完毕后再拆除临时光缆，这对人力、物力都是一种浪费。

在某种特殊或应急情况下，同样有利用通信系统实现现场图像的录制回放、测试数据传送等多方面的需求。

随着无线移动通信技术的飞速发展，通过建设高速率的无线移动通信站，基本上能满足上述情况的需求。移动式的无线通信方式即装即用、机动灵活，等到项目建设完毕，再拆除无线移动通信系统，可实现重复利用。这套具有高度机动系统的建设能提高工作效率，更好地为电力安全生产服务。

2 主要研究内容及性能指标要求

2.1 主要研究内容

本系统是在一座未接入光纤通信的变电所（或一处重要的场所）与相邻的电力通信站之间建立起快速稳定的无线通信传输通道。通过前端的信号处理设备获取各种需要传送的图像信息、数字信号等，并完成各种协议之间的转换和信号调制，再通过无线通信模块传输。相邻的电力通信站完成信号接收后，再接入本地电力光纤通信网。

后台的主控平台进行数据配置，电路分配，并能实现与既有各种应用系统的接口对接，平滑过渡。这样就能实现本地电力通信网在既有光纤通信网的基础上，实现电力通信覆盖范围的延伸。

这种短期的无线移动通信站用无线传播方式与电力光纤通信网互联，达到传送各种数据、（图像数据、测试数据等）电力安全生产、提高企业经济效益的目的。

2.2 系统性能指标要求

（1）每一用户站至中心局之间的无线传输带宽不低于20Mbps。

（2）传输距离远，带宽利用率高。

（3）可扩展性强，在传输数据的同时，可传输语音和视频。

（4）实现数据的实时性传输。

（5）采用集中式管理模式。

（6）系统采用高度集成的设计方案，设备运行相当稳定，可靠性高。

2.3 现有的几种无线传输方式

要完成本系统的最大难点在于无线传输通道。由于站点距离不定（应该有一定的距离），传输带宽、保密性要求高，所以采用何种无线技术至关重要。

所谓“无线技术”是指利用非物理线路来进行数据交换的数据传输链路。利用无线技术来组建网络，最大的特点及好处是可以摆脱光纤及有线网络的困扰，可以在很短的时间内建设好数据网络，同时易维护、扩展性好。当前，常用的无线传输技术主要包含有UWB、WLAN、WiMax、蓝牙、3G等。

2.4 UWB是一种“特立独行”的无线通信技术

它能为无线局域网LAN和个人局域网PAN的接口卡和接入技术带来低功耗、高带宽的无线通信技术。UWB解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、被截获的可能性小、系统复杂度低、厘米级的定位精度高等优点。

2.5 WiMAX是IEEE802.16d/e技术标准

理论上，它能够实现50km的覆盖距离，并支持高达70Mbps的峰值速率。正是由于其大范围覆盖和超高速性能，WiMAX曾一度被部分媒体称之为3G的终结者。利用这种技术来实现高速的大范围面积覆盖有其独特优势。

WiMAX系统结构拓扑图，如图1所示。

2.6 WLAN

利用电磁波在空气中发送和接收数据，而无需线缆介质。通过架设无线网桥，WLAN的数据传输速率现在已经达到11Mbps，传输距离可远至20km以上。无线联网方式是对有线联网方式的一种补充和扩展，使网上的计算机具有可移动性，能快速、方便的解决有线方式不易实现的网络联通问题。

图1

WLAN网络结构图，如图2所示。

图2

针对上述各种无线传输技术的总结如表1所示。

表1

3 关键技术分析

根据上述分析，在本方案可选择的无线接入方式主要有WiMAX和无线网桥两种方式，主要涵盖以下几种关键技术：WiMAX、MIMO/OFDM。

3.1 应用WiMAX组网方案

WiMAX组网方案，如图3所示。

图3

（1）传输速率高：可实现高达74.81Mbps的传输速度。

（2）容量高：WiMAX的一个基站可以同时接入数百个远端用户站。

（3）灵活的信道宽度：WiMAX能在信道宽度和连接用户数量之间取得平衡，其信道宽度由1.5MHz～20MHz不等。

（4）QoS性能：可向用户提供具有QoS性能的数据、视频、语音业务。

（5）丰富的多媒体通信服务：能够实现电信级的多媒体通信服务。

（6）保密性：支持安全传输，并提供鉴权与数字加密等功能。

（7）传输距离远：无线信号传输距离最远可达50km，并能覆盖半径达1.6km的范围，是3G基站的10倍。

由于上述特点及其建网快、见效早的优点，WiMAX具有重要现实意义与战略价值。而且就覆盖环境限制及部暑成本考虑，对于用xDSL、CableModem方式不能有效覆盖、不便于和不值得部署有线网络的区域，WiMAX更是大有用武之地。

3.2 应用无线网桥组网方案

无线网桥顾名思义是网络的桥接，它在两个或多个网络之间搭起通信的桥梁。无线网桥工作在2.4G或5.8G的免申请无线执照的频段，因而比其他无线数传输设备更方便部署。这里所指的网桥有别于一般的室内和室外几百米之内覆盖范围的AP、无线宽带路由器等，而指的是传输距离在几公里以上的无线网桥。

3.2.1 无线网桥的连接方式

无线网桥应该可以支持点对点、点对多点等多种形式的桥接方式，可将那些难以接线的场所、办事处、学校、公司、经常变动的工作场所、临时局域网、医院和仓库、大型厂区内的多个建筑连接起来。如SMC EliteConnect无线网桥采用WDS技术来实现桥接功能。

WDS（无线热点分布系统）是无线局域网中连接AP和AP的主干网络，通常都利用传统有线的以太网来实现。WDS其实就是利用无线网桥的桥接功能来进行AP间的互联，实现无线传输。因此，利用多个支持WDS功能的无线网桥和相应的天线配合，可以做较大规模的无线覆盖，比如覆盖体育场或者一个公共的广场。

3.2.2 点对点型

该类型常用于固定的要连网的两个位置之间，是无线连网的常用方式，使用这种连网方式建成的网络，优点是传输距离远，传输速率高，受外界环境影响较小。这种类型结构一般由一对桥接器和一对天线组成，如图4所示。

3.2.3 桥接中继型

当需要连接的两个局域网之间有障碍物遮挡而不可视时，可以考虑使用无线中继的方法绕开障碍物，来完成两点之间的无线桥接。如图5、图6所示，无线中继点的位置应选择在可以同时看到网络A与网络B的位置，中继无线网桥连接的两个定向天线分别对准网络A与网络B的定向天线，无线网桥A与无线网桥B的通信通过中继无线网桥来完成。