智能電網(wǎng)中的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)解析

我國的智能電網(wǎng)經(jīng)過(guò)幾十年風(fēng)風(fēng)雨雨的建設，已經(jīng)初具規模，通過(guò)衛星、微波、載波、光纜等多種通信手段構建而成為立體交叉通信網(wǎng)。

隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信系統的特性發(fā)生巨大的變化。鑒于采用無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)不依賴(lài)于電網(wǎng)網(wǎng)架，且抗自然災害能力較強，同時(shí)具有帶寬大、傳輸距離遠、非視距傳輸等優(yōu)點(diǎn)，非常適合彌補目前通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。

下面就來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下無(wú)線(xiàn)通信傳輸體制的應用特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，并分析其在電力系統的應用前景。

二、無(wú)線(xiàn)技術(shù)介紹

(一)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的概念

目前，無(wú)線(xiàn)通信及其應用已成為當今信息科學(xué)技術(shù)最活躍的研究領(lǐng)域之一。其一般由無(wú)線(xiàn)基站、無(wú)線(xiàn)終端及應用管理服務(wù)器等組成。

(二)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展現狀

無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術(shù)，即基于IEEE802.15的無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)(WPAN)、基于IEEE802.11的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)、基于IEEE802.16的無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)(WMAN)及基于IEEE802.20的無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)(WWAN)。

總的來(lái)說(shuō)，長(cháng)距離無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的代表為：GSM、GPRS、3G; 短距離無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的代表則包括：WLAN、UWB等。按照移動(dòng)性又可以分為移動(dòng)接入和固定接入。其中固定無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)主要有：3.5GHz無(wú)線(xiàn)接入 (MMDS)、本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)(LMDS)、802.16d;移動(dòng)無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN.按照帶寬則又可分為窄帶無(wú)線(xiàn)接入和寬帶無(wú)線(xiàn)接入。其中寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的代表有3G、LMDS、WiMAX;窄帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的代表有第一代和第二代蜂窩移動(dòng)通信系統。

1.主流無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)

從技術(shù)發(fā)展的趨勢可以看出，以OFDM+MIMO為核心的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)將成為未來(lái)無(wú)線(xiàn)通信發(fā)展的主流方向。而目前基于該技術(shù)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)主要有：B3G、WiMAX、Wi-Fi、WMN等4種技術(shù)。

2.其他無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)

除了上述主流的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)外，目前已存在的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)還包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術(shù)及LMDS、MMDS、點(diǎn)對點(diǎn)微波、衛星通信等長(cháng)距離通信技術(shù)。

(1)IrDA：InfraredDataAssociation，是點(diǎn)對點(diǎn)的數據傳輸協(xié)議，通信距離一般在0-1m之間，傳輸速率最快可達16Mbps，通信介質(zhì)為波長(cháng)900納米左右的近紅外線(xiàn)。

(2)Bluetooth：Bluetooth工作在全球開(kāi)放的2.4GHzISM頻段，使用跳頻頻譜擴展技術(shù)，通信介質(zhì)為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。

(3)RFID：RadioFrequencyIdentification，即射頻識別，俗稱(chēng)電子標簽。它是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據。RFID由標簽、解讀器和天線(xiàn)三個(gè)基本要素組成。

(4)UWB：UltraWideband，即超寬帶技術(shù)。UWB通信又被稱(chēng)為是無(wú)載波的基帶通信，幾乎是全數字通信系統，所需要的射頻和微波器件很少，因此可以減小系統的復雜性，降低成本。

三、無(wú)線(xiàn)技術(shù)優(yōu)劣分析

(一)WLAN技術(shù)分析

Wi-Fi的技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)相當成熟，而且大批量生產(chǎn)。該技術(shù)適用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，作為有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的延伸，對于特殊地點(diǎn)寬帶應用，盡管Wi-Fi技術(shù)應用非常廣泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患，Wi-Fi采用的是射頻(RF)技術(shù)，通過(guò)空氣發(fā)送和接收數據。由于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )使用無(wú)線(xiàn)電波傳輸數據信號，所以非常容易受到來(lái)自外界的攻擊，黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內盜取數據甚至進(jìn)入未受保護的公司內部局域網(wǎng)。

(二)WiMAX技術(shù)分析

WiMAX是一個(gè)先進(jìn)的技術(shù)，推出相對較晚，存在頻率復用性小、利用率低的問(wèn)題，但由于最近才完成標準化，該技術(shù)的大規模推廣還需要實(shí)踐考驗。從應用前景看，該技術(shù)可以在較大范圍內滿(mǎn)足上網(wǎng)要求，覆蓋可以包括室外和室內，可以進(jìn)行大面積的信號覆蓋，甚至只要少數基站就可以實(shí)現全城覆蓋。 WiMAX由于其技術(shù)的先進(jìn)性和超遠的傳輸距離，一直被業(yè)界看好，是未來(lái)移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展方向，并提供優(yōu)良的最后一公里網(wǎng)絡(luò )接入服務(wù)。

(三)WMN技術(shù)分析

WMN是正在研究中的技術(shù)，在研究中不斷地在不同方面結合各種技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行融合，而且暫時(shí)沒(méi)有一個(gè)成熟的產(chǎn)品系列來(lái)支持該技術(shù)的大規模應用。從應用前景看，WMN這一新興網(wǎng)絡(luò )不僅在無(wú)線(xiàn)寬帶接入中有著(zhù)廣闊的應用空間，在其他方面如結合數據、圖像采集模塊可以對目標對象進(jìn)行監控或數據采集，并廣泛應用到環(huán)境檢測、工業(yè)、交通等領(lǐng)域。隨著(zhù)其他技術(shù)的不斷更新完善，WMN更好地與之相融合、互補，從而能夠揚長(cháng)避短，發(fā)揮出各自的優(yōu)勢。

(四)3G技術(shù)分析

3G于1996年提出標準，2000年完成包括上層協(xié)議在內的完整標準的制訂工作。3G網(wǎng)絡(luò )部署已具備相當的實(shí)踐經(jīng)驗，有一成套建網(wǎng)的理論，包括對網(wǎng)絡(luò )的鏈路預算、傳播模型預算以及計算機仿真等。從商用前景看，目前，3G在部分地區已得到大規模的商業(yè)應用，比如歐洲很多國家、日本、韓國等都已經(jīng)建設了3G的網(wǎng)絡(luò )。3G技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入可以實(shí)用的階段，還有很多國家和地區正在建設或將要建設3G網(wǎng)絡(luò )。

(五)LMDS技術(shù)分析

本地多點(diǎn)分布業(yè)務(wù)系統LMDS是一種提供點(diǎn)對多點(diǎn)通信的固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，其工作頻率在20GHZ以上，利用毫米波傳輸，可在一定的范圍內提供數字雙工語(yǔ)音、數據、因特網(wǎng)和視頻業(yè)務(wù)，是一種非常好的寬帶固定無(wú)線(xiàn)接入解決方案。在最優(yōu)情況下，距離可達8公里;但是由于受降雨的原因，距離通常限于1.5公里。

其主要工作原理是通過(guò)扇區或基站設備將ATM骨干網(wǎng)基帶信息調制為射頻信號發(fā)射出去，在其覆蓋區域內的許多用戶(hù)端設備接收并將射頻信號還原為ATM基帶信號，在無(wú)需為每個(gè)用戶(hù)專(zhuān)門(mén)鋪設光纖或銅纜情況下，實(shí)現數據雙向對稱(chēng)高帶寬無(wú)線(xiàn)傳輸。

(六)MMDS技術(shù)分析

MMDS的主要缺點(diǎn)是有阻塞問(wèn)題且信號質(zhì)量易受天氣變化的影響，可用頻帶亦不夠寬，最多不超過(guò)200MHz.其次，MMDS對傳輸路徑要求非常嚴格。由于MMDS采用的調制技術(shù)主要是相移鍵控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度調制QAM調制技術(shù)，無(wú)法做到非視距傳輸，在目前復雜的城市環(huán)境下難以推廣應用。另外，MMDS沒(méi)有統一的國際標準，各廠(chǎng)家的設備存在兼容性問(wèn)題。