光纤入台区1.8GHz微基站用电信息采集技术研究

郭健锋，何旭杰，张树华，任尚君，陈立志，苏 华，龚 静

（1.国网乌鲁木齐供电公司，乌鲁木齐 830011；2.北京智芯微电子科技有限公司，国家电网公司重点实验室，北京 100192；3.国网新疆电力公司，乌鲁木齐 830011；4.国网九江供电公司，九江 332000；5.国网新疆昌吉供电公司，昌吉 831100）

光纤入台区1.8GHz微基站用电信息采集技术研究

郭健锋1，何旭杰2，张树华2，任尚君2，陈立志3，苏 华4，龚 静5

（1.国网乌鲁木齐供电公司，乌鲁木齐 830011；2.北京智芯微电子科技有限公司，国家电网公司重点实验室，北京 100192；3.国网新疆电力公司，乌鲁木齐 830011；4.国网九江供电公司，九江 332000；5.国网新疆昌吉供电公司，昌吉 831100）

针对目前GPRS用电信息采集存在安全隐患的问题，本文提出以光纤入台区1.8GHz微基站来建设电力信息采集专网，该网络具有采集成功率高，安全性高等特点，对智能电网营销采集系统建设具有很好的参考意义。

1.8GHz微基站；用电信息采集；光纤入台区

1　引言

目前，新疆区域电能采集[1]主要通过GPRS进行业务传送，但是通过无线公网传送数据，存在以下问题：在节假日等系统负荷高峰期时采集业务实时性较差，延时高，存在数据丢包现象；由于流量计费，进行大数据业务传送时费用较高；随着国网公司对信息安全要求越来越高，通过互联网传送数据，安全性不高，容易受到攻击；一旦新疆发生突发事件，公网大面积信号屏蔽，无法实现电能采集功能。

新疆乌鲁木齐供电公司光纤到台区的重大决策，为无线微基站的应用提供了切实的信息到主站的网络通道，因此在台区侧，以微基站的型式，通过无线LTE 1.8GHz终端进行用电信息采集，较之无线蜂窝宏基站的方式将大大降低用电信息采集的成本。故本文提出以1.8GHz微基站来建设用电信息采集网络，该网络具有采集成功率高、安全性高等特点，非常适合营销数据采集。

2　1.8GHz微基站

为适应智能电网的发展需要，国家电网公司开展了1.8GHz无线通信网的反复调研及实际验证。

2.1频率资源

根据TD-LTE[2]技术特性，在1.8GHz频段、5MHz频宽、上下行子帧比设计为3∶1的情况下，上行峰值速率可达到18Mb/s、下行峰值速率可达到10Mb/s，实际网络的平均速率为峰值速率的1/3～1/2；TD-LTE目前每小区至少支持200个用户同时激活，统计在线（IDLE+ACTIVE）用户数将达到1,000个以上。

2.2网络架构

1.8GHz微基站是基于蜂窝技术和1.8GHz频率特点为电力行业深度定制的无线专网。光纤台区信息采集系统包括EPON OLT[3]、电力业务平台、EPON ONU、光纤线路、1.8GHz网管设备、1.8GHz基站设备以及1.8GHz无线终端组成，1.8GHz无线终端可以内置或外置于电力行业终端设备（配电终端、负控终端、集中器、采集器以及智能电表等）。

3　1.8GHz微基站信息采集技术分析

光纤到台区通信系统具备强大的信息通信以及安全加密功能，可以根据电力场景进行深度定制，保证营销数据的采集成功率。

3.1安全解决方案

无线公网是一个面向公众服务的开放性数据网络，用于用电自动化通信不但存在长期的信道租赁费用，同时存在潜在的安全隐患；公网存在的话务量潮汐现象使信道忙闲不均，虽然理论传输速率很高，但实际传输速率会受到网络繁忙程度而不同，特别是在节假日话务量高峰期间，信道拥堵进一步降低数据采集成功率；无线公网作为第三方网络得不到工业级可靠性的保障，电力行业用户无法拥有对公网通信终端的有效的监测和管理手段，对使用中出现的问题难以及时定位、分析和处理，极大影响业务安全可靠的开展。

光纤到台区1.8GHz微基站电力无线专网，作为电力通信专用信道，系统采用4G通信体制，具有安全强度高的特点，具备三层安全保密机制。第一安全层：空口安全，包括信令的完整性保护和加密、用户数据加密。第二安全层：AKA认证和密钥协商，NAS信令的完整性保护和加密。第三安全层：IMS层面安全，包括认证、SIP信令加密/完整性保护，保证电力系统的信息安全；在1.8GHz频段，组成电力无线专网，与电力光纤网络无缝对接，专网专用，双向鉴权，三层加密，使用国密安全算法，为电力应用提供高等级安全保障。

3.2采集成功率分析

图1 采集模型

当前，用电采用无线公网方式（如GPRS）进行信息采集的，其采集成功率基本在80%左右，难以有效满足智能电网的采集成功率要求。其原因在于，无线公网并非专门为电力应用服务，其服务的对象定位于公众数据，具有基站布设不均的特点，无法对用电终端进行全面的覆盖。

同时，由于特定原因，无线公网受政策限制，存在临时关闭的情况，因此利用光纤到台区1.8GHz微基站技术，可以有效地解决用电信息采集成功率的问题，可以把信号的采集成功率提升到98%以上，达到国网要求指标。

3.3数据通信接口协议标准

在光纤到台区1.8GHz微基站电力无线专网系统中，通过可编程器件或嵌入式CPU系统，实现各种接入模式的信道模块与集中器[4]的数据接口侧实现数据格式的统一，该格式的标准化，有助于各个模块的制造商可以独立设计和产品化满足该标准的信道模块。

4　结束语

1.8GHz微基站通信系统充分利用EPON线路的回传特性，通过无线方式组建了完整的电力专网，说明光纤到台区1.8GHz微基站电力无线专网具有高安全性，采集成功率高的特性，对智能电网营销用电信息采集系统建设具有很好的参考意义。

[1] 陈超成，叶进，张红梅．基于GPRS的无线抄表监控系统[J]．桂林电子科技大学学报，2013年33卷

[2] 易睿得，LTE系统原理及应用[M]．北京：电子工业出版社，2012

[3] 王于波，张树华等，配网自动化EPON/LTE230双模技术的研究[J]，光通信技术，2015,1:15-17

[4] 赵东艳等，多种通信方式在电能表数据采集系统中的应用[J]．宁夏电力，2002年增刊:66-73

Research on Electric Information Acquisition Technology of 1.8GHz Micro Base Station in Optical Fiber To Transformer Area

Guo Jianfeng1, He Xujie2, Zhang Shuhua2, Ren Shangjun2,
Chen Lizhi3, Su Hua4, Gong Jing5
(1. State Grid Wulumuqi electric power company，Wulumuqi, 830011; 2. State Grid Key Laboratory of Power Industrial Chip Design and Analysis Technology, Beijing Smart-Chip Microelectronics Technology Co., Ltd., Beijing, 100192; 3. State Grid Xinjiang electric power company, Wulumuqi, 830011; 4. State Grid Jiujiang electric power company, Jiujiang, 831100; 5. State Grid Changji electric power company, Changji, 831100)

In view of the current safety problems in electric information acquisition using GPRS, 1.8GHz Micro Base Station in Optical Fiber to transformer area is proposed. The network has the advantages of higher safety and high acquisition success rate. It has excellent reference for smart power communication marketing system construction.

1.8GHz Micro Station; electric information acquisition; optical fiber to transform area

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.11.005

TN914-34 文献标示码：A

1672-7274（2016）11-0016-03

郭健锋，男，1986年生，工程师，主要从事营销用电信息采集工作。何旭杰，男，1984年生，助理工程师，主要从事电力通信系统设计工作。张树华，男，1980年生，高级工程师，主要从事电力通信系统与芯片设计工作。任尚君，男，1973年生，高级工程师，主要从事电力通信系统与芯片设计工作。陈立志，男，1980年生，工程师，主要从事智能电网科技管理工作。苏 华，男，1976年生，注册电气工程师，主要从事继电保护与配网自动化工作。龚 静，女，1989年生，助理工程师，主要从事电力系统维护。