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電力通信中的無線通信組網
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電力通信中的無線通信組網【1】
摘 要 本文分析了三種主流的無線通信技術的優點和缺點，講述了無線通信技術在電力通信專網中的應用。
關鍵詞 電力通信 無線通信 組網技術
一、前言
目前，電力通信專網大量的使用了光纖這種方式組網，一旦出現自然災害，將對光纜的正常運行造成嚴重的威脅，很可能出現光纜大面積中斷的情況，而光纜的搶修又要在條件滿足的情況下進行，需要的時間比較長，這將對電網的安全運行造成嚴重影響。
二、無線通信組網技術
無線通信一般由無線基站、無線終端及應用管理服務器等組成，目前基于該技術的無線通信技術主要有：WLAN、WiMax、WMN、3G等4種技術。
(一)WLAN技術
1.WLAN是利用無線通信技術在一定的局部范圍內建立的網絡，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，它以無線多址信道作為傳輸媒介，提供傳統有線局域網LAN的功能，能夠使用戶真正實現隨時、隨地、隨意的寬帶網絡接人。
WLAN技術也稱為wi-Fi技術，目前有三個IEEE標準。
Wi-Fi的覆蓋范圍可達90m左右，傳輸速度快，802.11b的帶寬可以達到11Mbit/s，而802.11a及802.11g更可達54Mbit/s。
該技術可以組建無線局域網，特別在同一層樓內的辦公室可以使用無線辦公，其傳輸速率可以有效的滿足寬帶聯網的需求。
2.WIAN組網方案，即由AC(接人控制點)+AP(接入點)+無線網卡+網絡管理組成。
3.盡管Wi-Fi技術已經在應用非常廣泛，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)技術發送和接收數據。
由于無線網絡使用無線電波傳輸數據信號，所以非常容易受到來自外界的攻擊。
(二)WiMax技術
1.WiMax技術簡介
WiMax使用的標準有802.16d和802.16e兩個標準，無線信號傳輸距離最遠可達50公里。
WiMax是一項新興的無線通信技術，能提供面向互聯網的高速連接，適用于靜止和半靜止狀態訪問網絡，其傳輸速率可達10M-70M左右，能完全滿足寬帶上網的需求。
802.16e標準定義了空中的物理層與MAC層，802.16e接入IP核心網，也可以提供VIP業務，支持一點對多點的結構。
WiMax是提供最后一英里的無線寬帶接入技術，可以替代現有的有線和DSL連接方式來。
WiMax將提供固定、移動、便攜形式的無線寬帶連接，并最終能夠在不需要直接視距基站的情況下提供無線寬帶連接。
2.WiMax組網方案
WiMax系統的網絡結構包括WiMax終端、WiMax無線接入網和WiMax核心網3部分，如圖1所示。
根據所采用的標準以及應用場景不同，WiMax終端包括固定(802.16-2004)、便攜和移動(802.16e)三種類型。
而WiMax接入網主要指基站，需要支持無線資源管理等功能，有時為方便和其他網絡互聯互通，還需要包含認證和業務授權(ASA)服務器。
而核心網主要用于解決用戶認證、漫游等功能及作為與其他網絡之間的接口。
3.WiMax優勢和劣勢
從安全性看，WiMax提供了加密機制，它在介質訪問層(MAC)中定義了一個加密子層，支持128位、192位及256位加密系統，通過使用數字證書的認證方式，確保了無線網絡內傳輸的信息得到安全保護。
從成熟度看，WiMax是一個先進的技術，推出相對較晚，存在頻率復用性小、利用率低的問題，但由于最近才完成標準化，該技術的大規模推廣還需要實踐考驗。
從應用前景看，該技術可以在較大范圍內滿足上網要求，覆蓋可以包括室外和室內，可以進行大面積的信號覆蓋，甚至只要少數基站就可以實現全城覆蓋。
WiMax由于其技術的先進性和超遠的傳輸距離，一直被業界看好是未來移動技術的發展方向，提供優良的最后一公里網絡接入服務。
(三)WMN技術分析
1.WMN技術簡介
WMN即無線網狀網技術，是移動AdHoc網絡的一種特殊形態，它的早期研究均源于移動AdHoc網絡的研究與開發。
它是一種高容量高速率的分布式網絡，不同于傳統的無線網絡，可以看成是一種WLAN和AdHoc網絡的融合，且發揮了兩者的優勢，作為一種可以解決“最后一公里”瓶頸問題的新型網絡結構。
WMN具有寬帶無線匯聚連接功能、有效的路由及故障發現特性、無需有線網絡資源等獨特的優勢。
在實際網絡發展中，它可以與多種寬帶無線接入技術如802.11、802.16、802.20以及3G移動通信等相結合，組成一個多跳無線鏈路的無線網狀網絡。
這種無線網狀網絡可以有效減少故障干擾、降低發射器功率、延長電池使用壽命、極大的提高頻率復用度，從而提高網絡容量、無線網絡的覆蓋范圍，并有效的提高通信可靠性。
2.WMN組網方案
在使用無線網格網技術建設的網絡中，其拓撲結構呈格柵狀，整個網絡由下列組成部分構成：智能接入點(IAP/AP);無線路由器(WR);終端用戶/設備(Client)。
3.WMN優勢和劣勢
從安全性看，目前802.11Mesh網的安全方案主要是Tropos的TroposMetroMesh方案和Nortel的方案。
Tropos Metro Mesh方案，采用了多層安全架構，對客戶機提供WEP、WPA保護;對無線路由器間的數據采用64/128bit WEP或128bitAES加密;同時使用VPN來增強整體的安全性。
鏈路層的保護是無線網絡安全機制的第一步，但是單獨的鏈路層保護不能提供對敏感數據的保護。
Nortel在安全方面也別具特色。
每個無線路由器間均建立經過加密的IPSec隧道。
以便安全地傳送所有用戶的數據業務、內部信令處理和管理信息，也就是說數據在無線路由器之間的傳送都處于IPSee保護之下。
從成熟度看，WMN是正在研究中的技術，在研究中不斷在不同方面結合各種技術的特點進行融合，而且暫時沒有一個成熟的產品系列來支持該技術的大規模應用。
從應用前景看，WMN這一新興網絡不僅在無線寬帶接入中有著廣闊的應用空間，在其他方面如結合數據、圖像采集模塊可以對目標對象進行監控或數據采集，并廣泛應用到環境檢測、工業、交通等等領域。
隨著其他技術的不斷更新完善，WMN更好的與之相融合、互補，從而能夠揚長避短發揮出各自的優勢。
電力通信中的無線通信組網的技術及應用【2】
摘要：隨著我科學技術的快速發展，無線通信技術已日漸完善，在未來社會里將會慢慢的向著全球化、綜合化、電子化的無線網絡方向發展，并逐步占據主導地位。
本文主要對電力通信無線通信組網的概論、技術的優點與缺點進行了分析、并講簡述了無線通信技術在電力通信專網中的應用。
關鍵詞：電力通信;無線通信;組網技術
目前電力系統通信傳輸采用光纖傳輸，一旦操作問題，會造成巨大破壞的光纖通信傳輸，甚至網絡信息傳輸終端大面積，在一般情況下，光纖網絡傳輸的必要條件和時間修復了很多，這將產生對電力系統穩定運行的影響。
在這樣的背景下，無線網絡傳輸運行可以彌補這些操作問題，保證電力系統的穩定運行。
1、無線通信組網技術
無線通信一般由無線基站、無線終端及應用管理服務器等組成，目前基于該技術的無線通信技術主要有：WLAN、WiMax、WMN、3G等4種技術。
1.1 WLAN技術
WLAN技術是無線通信技術和計算機網絡相互結合而產生的，是在無線通信的技術的基礎上建立的局部的網絡，也稱之為局域網或WIFI。
它將無線多址通道當作傳輸的媒介，不僅能夠提供和傳統有線網絡一樣的LAN 功能，而且還能夠實現隨地、隨意、隨時的寬帶接入。
目前其可達到的網絡覆蓋范圍有100m 左右，且傳輸速率快， 能夠達到11M /s，甚至在802.11g 協議下能夠達到54M /s。
普通的WLAN 組網基本上是由AP (接入點)+ A (C接入控制點)+ 網絡管理+無線網卡四部分組成。
有效合理的使用WLAN技術可以快捷的建立無線局域網，特別是一些小型辦公區域，其傳輸的速度能夠滿足日常寬帶的需求。
雖然WLAN技術在日常生活中已經隨處可見，但是它依舊存在著一定的安全問題。
其使用的是RF射頻技術接收和發送無線信號，會造成信號不穩定，網絡易被占用，經常會受到外界的攻擊。
1.2 WiMax技術
WiMax 技術是新興的一項無線網絡通信技術，提供了面向Intemet的無縫高速鏈接，，主要用于半靜止和靜止的狀態下訪問網絡。
WiMax 技術基于802.16e與802.16d協議下生成，其傳輸速度能夠達到10M /s 一70 M /s。
WiMax可以提供超強的最后一公里的無線寬帶接入，能夠代替現在的D S L 連接和有線連接， 支持移動、固定、便攜方式的無線連接。
WiMax技術網絡組成包括無線接入網、無線終端和無線核心網。
其接入網的基站需要支持無線管理的功能;終斷主要是固定、移動和便攜三種類型;核心網是用于解決一些用戶漫游、認證等功能。
WiMax是一個較為先進但卻又不完善的技術，其頻率利用率低、復用率小，但是其加密機制相當嚴密，可以通過數字證書的認證來確保用戶的無線網絡的安全。
WiIMax 技術以其高傳輸性和先進性， 被看作電力通信行業未來的發展方向。
WiMN采用的是Tropos Meto Mesh安全方案，其主要是運用多層的安全架構，來實現對客戶機的WEP/ WAP 的提供，并且無線路由器使用的加密技術是128hitAES和64 / 128 hitWEP，同時使用了VPN 增強它的整體安全性。
WiMax優勢和劣勢;從安全陛看，WiMax提供了加密機制，它在介質訪問層(MAc)中定義了一個加密子層，支持128位、192位及256位加密系統，通過使用數字證書的認證方式，確保了無線網絡內傳輸的信息得到安全保護。
從成熟度看，WiMax是一個先進的技術，推出相對較晚，存在頻率復用性小、利用率低的問題，但由于最近才完成標準化，該技術的大規模推廣還需要實踐考驗。
從應用前景看，該技術可以在較大范圍內滿足上網要求，覆蓋可以包括室外和室內，可以進行大面積的信號覆蓋，甚至只要少數基站就可以實現全城覆蓋。
WiMax由于其技術的先進性和超遠的傳輸距離，一直被業界看好是未來移動技術的發展方向，提供優良的最后一公里網絡接人服務。
2、 WMN技術分析
2.1 WMN技術簡介
WMN即無線網狀網技術，是移動AdHoc網絡的一種特殊形態，它的早期研究均源于移動AdHoc網絡的研究與開發。
它是一種高容量高速率的分布式網絡，不同于傳統的無線網絡，可以看成是一種WLAN和AdHoc網絡的融合，且發揮了兩者的優勢，作為一種可以解決”最后一公里”瓶頸問題的新型網絡結構。
WMN具有寬帶無線匯聚連接功能、有效的路由及故障發現特性、無需有線網絡資源等獨特的優勢。
在實際網絡發展中，它可以與多種寬帶無線接入技術如802.11、802.16、802.20以及3G移動通信等相結合，組成一個多跳無線鏈路的無線網狀網絡。
這種無線網狀網絡可以有效減少故障干擾、降低發射器功率、延長電池使用壽命、極大的提高頻率復用度，從而提高網絡容量、無線網絡的覆蓋范圍，并有效的提高通信可靠性。
2.2 WMN組網方案
在使用無線網格網技術建設的網絡中，其拓撲結構呈格柵狀，整個網絡由下列組成部分構成：智能接人點(IAP/AP);無線路由器 R);終端用戶/設備(Client)。
2.3 WMN優勢和劣勢
從安全性看，目前802.11Mesh網的安全方案主要是Tropos的TroposMetroMesh方案和Nortel的方案。
Tropos Metro Mesh方案，采用了多層安全架構，對客戶機提供WEP、WPA保護;對無線路由器問的數據采用64/128 bit WEP或128bitAES加密;同時使用VPN來增強整體的安全 。
鏈路層的保護是無線網絡安全機制的第一步，但是單獨的鏈路層保護不能提供對敏感數據的保護。
Nortel在安全方面也別具特色。
每個無線路由器間均建立經過加密的IPSec隧道。
以便安全地傳送所有用戶的數據業務、內部信令處理和管理信息，也就是說數據在無線路由器之間的傳送都處于IPSec保護之下。
從成熟度看，WMN是正在研究中的技術，在研究中不斷在不同方面結合各種技術的特點進行融合，而且暫時沒有一個成熟的產品系列來支持該技術的大規模應用。
從應用前景看，WMN這一新興網絡不僅在無線寬帶接人中有著廣闊的應用空問，在其他方面如結合數據、圖像采集模塊可以對目標對象進行監控或數據采集，并廣泛配悶應用到環境檢測、工業、交通等等領域。
隨著其他技術的不斷更新完善，WMN更好的與之相融合、互補，從而能夠揚長避短發揮出各自的優勢。
3、在電力通信專網中的應用
3.1電力對露線通信網絡的需求
3.1.1災難時應急：采用無線通信系統是作為電網運行在災難時的通信網絡最佳選擇，當災害發生時或光纜故障不能及時維修時，無線通信網絡可作為應急通信方式。
3.1.2遠距離接入延伸：對于變電站、城域網遠距營業所節點，由于距離遠，敷設光纜
費用昂貴，可考慮采用無線通信網絡技術進行電力通信網絡的覆蓋，解決因光纜敷設而產生的高額費用問題，同時可解決變電站、供電所等節點的覆蓋問題。
3.1.3用戶抄表：采用無線通信系統，將可以達到對用戶用電量進行實時監控。
隨著這種技術的延伸，還可以對用戶進行精確控制。
3.1.4配網自動化：目前我國的配網自動化上還很薄弱，采用無線通信技術可快速覆蓋各節點，并節省大量的線纜投資，快速為用戶提供服務。
3.1.5新建變電站臨時通信方案：在變電站建設期間，由于電力通信網絡建設嚴重受限于變電站機房環境、線路施工條件，而電力通信網絡的開通又是變電站投產必不可缺少的前提條件，因此，通信工程的建設時間常常不多，還經常發生光纜無法按時投產的情況，因此，采用無線通信網絡技術進行光纜線路投產前的通信方案組織是一種快捷、方便的選擇。
3.1.6小范圍覆蓋：對于變電站、電廠、電力樓宇等區域，可以考慮采用無線通信系統進行數據網、語音網的無線覆蓋，在業務流量需求不太大的地方，采用這種方式，可以取代綜合布線系統，避免昂貴的布線費用，同時可以提供便捷、快速的接人方式。
3.2組網方案
綜上所述，電力通信專網對無線通信技術的需求主要體現在應急通信、配網通信、元光纜覆蓋的廠站等節點臨時通信幾個方面，而為避免網絡建設的重復投資，也避免出現應急網絡在日常情況下閑置的現象，通過各方面需求的建設方案的分別分析，達到各自的解決方案，并得到不同解決方案的交集。
以此交集來進行電力通信專網的應急用心網絡建設和配網通信網絡的建設，如圖1所示從圖1分析也可以看出，適合電力通信專網應急通信的技術有WiMax、WMN、衛星通信等幾種技術，而適合配網通信的技術有WiMax技術，各種需求的解決方案的交合點是WiMax技術。
而為避免網絡建設的重復投資，也避免出現應急網絡在日常情況下閑置的現象，可將WiMax技術結合WLAN技術、衛星技術進行綜合解決方案研究，并注意結合目前光纖傳輸網、數據網和微波網的現狀，充分利用光纖傳輸網和微波網的資源，使得無線通信技術在電網中不僅僅是為應急通信而建設，在平常情況下仍然可以作為生產網絡使用。
具體方案是在各個220kV/1l0kV變電站/供電N/高山上建設WiMax基站，而各配網業務接入節點DTU、刑、刑以及搶修車輛、災變現場、應急通信需求現場配置WiMax CPE終端進行回傳，而各基站則采用光纖傳輸網、IP數據網、微波網、衛星通信接人配網中心、應急指揮中心等，使得該網絡在災變的適合可以利用微波網、衛星通信等基礎平臺迅速建立電力生產業務網絡，滿足各災變現場的業務需求。
而在日常中可以利用光纖傳輸網、IP數據網作為配網自動化的專用通信網絡，以滿足配網自動化對通信通道的需求。
在本方案中，各WiMax基站采用光纖傳輸網、IP數據網、微波網、衛星通信等技術組成電力通信專網的WiMax網絡基礎平臺，形成WiMax網絡的核心網絡部分。
在實際應用中，由于應急通信需要解決語音指揮系統問題。
4、結束語
WiMax技術不但適合用于建設電力系統應急通信網絡，也適合于建設配網通信系統，而且在經濟上是可行的。
同時，該網絡并不會象通常的應急通信系統一樣處于閑置狀態，通過結合配網通信網絡的建設，可以將兩個網絡綜合考慮，充分的利用網絡資源。
參考文獻
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無線通信技術在調度通信中的應用【3】
摘要：在分析了調度通信網現狀的基礎上，結合當前的無線通信技術，提出了應用于調度通信的新的應用模式;以通用的調度通信場景為例，介紹了無線通信技術在調度通信中所發揮的作用。
關鍵詞：調度通信無線通信有線通信
1、引言
在國內的各行業，調度通信系統通常以有線通信模式進行建設，但隨著wi-fi、3G等無線網絡技術的發展，對于固守在單一位置的調度方式而言，無線調度模式在流動性指揮通信系統中具有更多的實際意義，為指揮決策者在各種通信環境下從容應對，實時、高效地完成調度任務提供了基礎。
針對調度通信領域的各種需求，在現有有線調度通信固有資源的基礎上，融入更多的無線通信技術，與有線調度技術郵寄接口，可為眾多的調度系統用戶提供更加可靠、實用、便利的調度手段。
2、調度通信系統現狀
下面是一個企業或政府部門在關鍵業務上指揮調度可能涉及到的幾個工作區域的通信網絡環境，有：工作席位、無線區域網、公眾移動網、現場通信網。
從上圖可以看出，每種通信網為其終端提供的服務都有其區域性的空間范圍：
工作席位：在席位上擺放的有線調度終端將指揮者限定在附近約2米范圍的空間;
辦公無線區域網：無線電話在規劃部署的整個無線網絡覆蓋區域(可以是調度室、會議室、培訓室、一層樓、整個辦公樓、整個樓群)下轉換指揮調度地點;
公眾移動網：手機可以在運營商的網絡覆蓋之下跨區漫游，雖然建成了覆蓋全國范圍的網，但在部分區域仍然存在著服務盲區，而且突發公共事件時，公眾移動網幾乎不可用，對關鍵的調度而言是不可靠的;
現場無線區域網：企業自主搭建或租賃的專用通道可以在現場組建一個無線通信網，有效補缺公眾通信網的盲區，可以為現場近200米工作半徑提供通信服務，實現無線調度臺及無線電話的區域性部署。
3、無線技術的應用[2]
以上述的調度通信系統模型為例，無線調度技術可以突破既有工作席位上值守調度的限制，將指揮調度場所的空間范圍進行了無限拓展，實現調度指揮中心的移動化以及調度電話的移動化：
3.1調度指揮中心移動化
(1)擴展到辦公無線區域網;只要在無線區域網覆蓋區域內就可以快速部署無線調度臺，從而有能力：1)為會議室提供應急/演習所需的臨時調度臺;2)為培訓室提供培訓用調度臺;3)為調度室提供忙時備用調度臺。
采用無線調度臺可以在現場即時部署，調度臺可以由決策指揮者親自操作，也可由現場人員按照首長的意圖接通呼叫目標方，電話接通后轉接到無線手機上;如果在會議室還可以將呼叫轉接到桌面的會議電話終端上，與會者共同商討決策。
(2)調度臺可以和無線分機捆綁起來，同組共振，在無線區域網覆蓋下實現漫游調度： 1)無線分機接聽調度臺來話，通話在調度臺與無線分機之間可以形成會議，也可以互相轉換，即：根據需要，調度臺上已接聽來話可以無保持轉換到無線分機繼續通話，同樣無線分機可以將已經接聽的來話轉至調度臺上完成后續調度。
2)無線分機呼出方式既可以通過手動撥號，更可以用SpeaktoDial語音說出調度對象名稱，免撥號呼通被叫方。
(3)擴展到現場無線區域網;在現場無線區域網的覆蓋下，調度臺和無線分機可以在現場部署與使用，利用衛星通信直接接入到中心的20-20調度交換機，完成與中心區域網等同的調度通信模式與業務。
(4)擴展到公眾移動網;在公眾移動網的有效范圍內，手機也可以與調度臺綁定一起，同組共振，利用手機完成調度作業，實現遠程漫游接聽，直接入局語音撥號呼出。
3.2調度電話移動化
應對突發事件，即便離開了工作臺，在崗人員可以避險抗災。
一部移動電話在手，調度來電不耽誤，既可以轉移到移動電話，也可讓調度分機與移動電話同振/順振。
3.3關鍵技術
在無線調度應用中，包含了中心調度臺及末端調度電話全面的無線化部署與接入，可以采用DECT、Wi-Fi、PHS多種技術組建企業無線網絡，在備用情況下還可基于GSM/CDMA公眾移動網絡。
4、結語
在調度通信領域，有線調度作為最普遍的應用模式，一直是各行業用戶的首選，但從調度業務的機動性和防災效果來考慮的話，無線調度模式將存在更高的應用價值。
目前各個企業的專網建設中，無線通信網絡建設的比重日益增加，針對這種趨勢，在調度通信中融合無線通信技術，開創新的無線調度模式，是有線、無線有機融合無疑是調度通信網絡建設的首選。
參考文獻
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