电力终端通信接入网中TD-LTE无线技术的应用前景及建议

易德辉

【摘要】 文章通过分析电力通信终端接入网建设中存在的问题、TD-LTE无线技术具有的技术优势和和采用该技术组建电力专网中存在的瓶颈，建议加快电力无线专网技术标准制定、频率申请和对外合作等工作，推进TD-LTE无线接入网技术应用。

【关键词】 接入网 技术 应用 建议

终端通信接入网在电力系统通信网中的比重将逐年上升，我国电力终端通信接入网特别是10kV通信接入网目前规模还不大，今后技术方向的选择事关网络建设、运维成本和网络的安全稳定性能。因此，研究终端通信接入网建设中存在的问题，探讨TD-LTE无线技术的应用前景具有重要意义。

一、电力终端通信接入网概念及现状

终端通信接入网是电力系统通信网的重要组成部分，电力系统骨干通信网络的延伸，提供配电与用电业务终端与电力骨干通信网络的连接，具有业务承载和信息传送功能，分为10kV通信接入网和0.4kV通信接入网两部分[1]。

10kV通信接入网是指覆盖10kV（20千伏、6千伏）配电网的开关站、配电室、环网单元、柱上开关、配电变压器、分布式能源站点、电动汽车充换电站和配电线路等的通信网络，主要承载配电自动化、配变监测等业务[2]。0.4kV通信接入网是指覆盖变压器的0.4kV出线至低压用户表计、电力营业网点、电动汽车充电桩和分布式电源等的通信网络，主要承载用电信息采集、用电营业服务、用户双向互动等业务[1]。目前我国各地已建的10kV通信接入网主要是为实现配网自动化而建设的，采用了电力以太网无源光网络（EPON）、工业以太网、中压载波、无线通信4种通信技术，其中EPON和工业以网技术应用最广泛。无线通信又分无线公网和无线专网，最近几年不少省份开展了无线专网试点建设，MacWill、WiMAX、230MHz数传、TD-LTE技术均有涉及。0.4kV通信接入网主要采用无线公网方式，主要是为实现用电集抄租用运营商的GPRS网络。

二、电力通信终端接入网建设中存在的问题

终端通信接入网中需传送的各类业务因具有分布范围广、站点多、通信设备工作环境较差的特征，网络建设难度相对较大。目前10kV通信接入网建设中以有线建设为主，在具体建设中面临一些极为困难的挑战。

（1）部分区域有线不可达。有线网络的建设受地理环境影响很大，部分区域施工困难，一些老旧城区开发较早，甚至根本无法施工敷设线路。（2）租用公网无线安全性低，成本高，业务承载质量差。公网具有私密性差、租赁费用高、业务资源无法保证等各种缺陷，使用效果无法达到预期。（3）短距离无线通信技术带宽低，受环境影响大，传输距离有限，仅适于简单业务在小范围的应用，无法满足配网全业务需求。（4）已建通信网络基本无法满足集群、重点区域视频监控、现场作业回传等新增业务的需求。（5）终端通信网建设中没有统筹考虑10kV通信接入网和0.4kV通信接入网的业务接入需求，而是各建各的，10kV通信接入网以生产线为主建设，0.4kV通信接入网营销线为主建设，造成重复建设和多头管理。

三、TD-LTE具有的技术优势

TD-LTE是我国主导的4G主流技术，继承和发展了TD-SCDMA的独有特点和技术优势的同时，实现了与FDD LTE的融合发展，集成了适应于宽带移动通信传输的众多先进技术，如MIMO、OFDM、自适应调制编码、频率选择性调度、小区间干扰协调、更加扁平的网络架构、控制面和用户分离等技术，实现了系统容量和用户体验的极大提升，已经成为未来TDD技术发展的全球唯一标准。TD-LTE可以实现灵活的上下行时隙配比，满足未来移动互联网发展需要的灵活上下行业务比例，最大限度地充分利用有限的频率资源[3]。在众多的通信方式中，TD-LTE宽带无线技术以其频带宽、传输速率高、覆盖范围广、业务支撑能力强、可靠、安全等特点，成为国际电力界公认的电力无线通信技术发展趋势。

（1）容量大。配用电网中的终端分布广且数量巨大，网络容量需求大。TD-LTE网络的大容量特点能够满足电力专网需求，并且，随着TD-LTE技术的不断演进，未来速率可达到1Gbps。

（2）安全性高。配电网络、用电网络都有高度安全需求，TD-LTE是多种技术融合演进的结果，在继承已有技术安全性的特点外，还在设备自恢复、业务QoS自保障、网络及业务层面数据加密鉴权方面得到了提升，能够满足电力专网安全性要求。

（3）业务配置灵活。电力专网业务以遥控、计量、数据采集、视频监控等为主，这些业务有上行带宽高、终端位置固定等特点。TD-LTE具备上行业务带宽可调、低时延、系统扁平等特点，并且对业务质量分等级进行保障，可以解决电力专网业务应用的诸多难题。

四、电力TD-LTE无线接入网建设中存在的问题

TD-LTE技术是当前最佳的无线接入网技术，但是在电力TD-LTE无线接入专网建设中还存在不少问题。

1、TD-LTE公网业务模型无法满足电力终端通信网的特殊需求。TD-LTE技术标准是为满足公众通信网需求而制定的，虽然采用国际统一标准，接口高度开放，不同厂家之间的产品可以互联互通，但仅仅进行简单的技术移植并不能完全满足电力终端通信接入网的部分特殊需求。如配电网保护类、控制类（遥控）信号的安全、QoS方面问题，如集群中的调度、脱网直通功能等等。

2、覆盖范围问题。无线接入网信号覆盖范围是网络建设可行性最关键的指标，基站信号如果覆盖半径为1公里，那么信号覆盖面积为3.14平方公里，而如果信号能覆盖1.5公里半径，那么信号覆盖面积就能到达7.065平方公里。目前允许电力申请使用的1800MHz频段，由于频率较高，在密集城区覆盖距离仅在1公里左右。

3、基站布点设置问题。电网在城区变电站、办公楼等自有物业较多，但要不一定都是基站设置的最佳位置，如果要实现信号全城覆盖，会存在需要租用机房和设置天线问题，这增加了网络建设的难度。

五、应用TD-LTE技术建设电力专网建议

1、尽快制定出电力终端通信接入网的技术标准。设备生产厂家往往根据自己的理解设计生产产品，而这些产品不一定完全满足我们的需要，电网公司应该尽快出台无线专网设备功能、技术要求、检验方法等技术标准，引导设备厂家生产适合电网需求的产品，由技术的追随者转变成技术的引领者。

2、申请电力专用无线频段。1.8GHz频段由于过高，信号衰减过快，导致覆盖较差。230MHz频段是电力专用频段虽然好，但它是离散的频点，带宽受限。电力行业应该统一向工信部提出申请，争取一个1G以内20MHz以上带宽的专用频段，如果成功将极大地减少建网成本。

3、开展与铁塔公司合作，低成本解决基站布点问题。电力系统在上世纪八、九十年代建设了大量的微波站，这些站点占据不少高点资源，而且目前设施完好，可与铁塔公司合作共享资源，将部分微波站和其他物业开放给铁塔公司使用，同时利用铁搭公司设施合理布设基站，争取低成本解决无线基站布点问题。

六、结束语

TD-LTE技术是中国具有知识产权的技术。由于频谱资源的独特优势，吸引了全球主流产业资源和主流运营商[4]，网络规模和用户数量高速增长，产业链已非常完整，为电力终端通信接入网采用该技术提供了产业保障，通过制定技术标准引导设备生产厂家能生产出满足电力系统需求的产品，以TD-LTE独有的技术优势，必然提升电力终端通信接入网的覆盖面和可靠性，有力推动智能电网发展。

终端通信接入网建设中采用TD-LTE技术，努力解决建设中存在的瓶颈问题，可以实现10kV通信接入网、0.4kV通信接入网、应急通信三网合一，相比有线网络降低建设和运行维护成本。TD-LTE无线技术在电力终端通信接入网中有良好的运用前景。

参 考 文 献

[1]国家电网公司企业标准.通信管理系统技术基础 第3部分：术语和定义（3.2.6）.Q/GDW 1871.3-2014

[2]国家电网公司企业标准.电力通信网规划设计技术导则（3.7）.Q/GDW 11358-2014

[3]李正茂、王晓云主编.TD-LTE技术与标准.北京：人民邮电出版社，2013.

[4]郭宝、张阳等编著.LTE学习笔记.北京：机械工业出版社，2016.