一、概述

智能電網(wǎng)是為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行應(yīng)運而生的。它同電力系統(tǒng)的安全穩(wěn) 定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的三大支柱。我國的 智能電網(wǎng)經(jīng)過幾十年風(fēng)風(fēng)雨雨的建設(shè)，已經(jīng)初具規(guī)模，通過衛(wèi)星、微波、載波、光纜等 多種通信手段構(gòu)建而成為立體交叉通信網(wǎng)。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，無線通信系統(tǒng)的 特性發(fā)生巨大的變化。鑒于采用無線通信網(wǎng)不依賴于電網(wǎng)網(wǎng)架，且抗自然災(zāi)害能力較強(qiáng)， 同時具有帶寬大、傳輸距離遠(yuǎn)、非視距傳輸?shù)葍?yōu)點，非常適合彌補目前通信方式的單一 化、覆蓋面不全的缺陷。下面就來簡單介紹一下無線通信傳輸體制的應(yīng)用特點和優(yōu)缺點， 并分析其在電力系統(tǒng)的應(yīng)用前景。

二、無線技術(shù)介紹

(一)無線通信技術(shù)的概念

目前，無線通信及其應(yīng)用已成為當(dāng)今信息科學(xué)技術(shù)最活躍的研究領(lǐng)域之一。其一般 由無線基站、無線終端及應(yīng)用管理服務(wù)器等組成。

(二)無線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

無線通信技術(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 的無線 個域網(wǎng)(WPAN)、基于 IEEE802.11 的無線局域網(wǎng)(WLAN)、基于 IEEE802.16 的無線城域 網(wǎng)(WMAN)及基于 IEEE802.20 的無線廣域網(wǎng)(WWAN)。

總的來說，長距離無線接入技術(shù)的代表為：GSM、GPRS、3G;短距離無線接入技術(shù) 的代表則包括：WLAN、UWB 等。按照移動性又可以分為移動接入和固定接入。其中固 定無線接入技術(shù)主要有： 3.5GHz 無線接入(MMDS)、 本地多點分配業(yè)務(wù)(LMDS)、 802.16d; 移動無線接入技術(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線接入和寬帶無線接入。 其中寬帶無線接入技術(shù)的代表有 3G、LMDS、WiMAX;窄帶無線接入技術(shù)的代表有第一 代和第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)。

1.主流無線通信技術(shù)

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

2.其他無線通信技術(shù)

除了上述主流的無線通信技術(shù)外，目前已存在的無線通信技術(shù)還包括：IrDA、 Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術(shù)及 LMDS、MMDS、點對點微波、 衛(wèi)星通信等長距離通信技術(shù)。

(1)IrDA： Infrared Data Association， 是點對點的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議， 通信距離一般在 0-1m 之間，傳輸速率最快可達(dá) 16Mbps，通信介質(zhì)為波長 900 納米左右的近紅外線。

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

(3)RFID：Radio Frequency Identification，即射頻識別，俗稱電子標(biāo)簽。它是一種非 接觸式的自動識別技術(shù)， 通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。 RFID 由標(biāo)簽、 解讀器和天線三個基本要素組成。

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

三、無線技術(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(dāng)成熟，而且大批量生產(chǎn)。該技術(shù)適用于無線局域網(wǎng)，作 為有線網(wǎng)絡(luò)的延伸，對于特殊地點寬帶應(yīng)用，盡管 Wi-Fi 技術(shù)應(yīng)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)，通過空氣發(fā)送和接收 數(shù)據(jù)。由于無線網(wǎng)絡(luò)使用無線電波傳輸數(shù)據(jù)信號，所以非常容易受到來自外界的攻擊， 黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內(nèi)盜取數(shù)據(jù)甚至進(jìn)入未受保護(hù)的公司內(nèi)部局域 網(wǎng)。

(二)WiMAX 技術(shù)分析

WiMAX 是一個先進(jìn)的技術(shù)，推出相對較晚，存在頻率復(fù)用性小、利用率低的問題，但由于最近才完成標(biāo)準(zhǔn)化，該技術(shù)的大規(guī)模推廣還需要實踐考驗。從應(yīng)用前景看，該技 術(shù)可以在較大范圍內(nèi)滿足上網(wǎng)要求，覆蓋可以包括室外和室內(nèi)，可以進(jìn)行大面積的信號 覆蓋，甚至只要少數(shù)基站就可以實現(xiàn)全城覆蓋。WiMAX 由于其技術(shù)的先進(jìn)性和超遠(yuǎn)的 傳輸距離，一直被業(yè)界看好，是未來移動技術(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(jié)合各種技術(shù)的特點進(jìn)行 融合，而且暫時沒有一個成熟的產(chǎn)品系列來支持該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。從應(yīng)用前景看， WMN 這一新興網(wǎng)絡(luò)不僅在無線寬帶接入中有著廣闊的應(yīng)用空間，在其他方面如結(jié)合數(shù) 據(jù)、圖像采集模塊可以對目標(biāo)對象進(jìn)行監(jiān)控或數(shù)據(jù)采集，并廣泛應(yīng)用到環(huán)境檢測、工業(yè)、 交通等領(lǐng)域。隨著其他技術(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(biāo)準(zhǔn)，2000 年完成包括上層協(xié)議在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。3G 網(wǎng)絡(luò)部署已具備相當(dāng)?shù)膶嵺`經(jīng)驗，有一成套建網(wǎng)的理論，包括對網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)算、傳播 模型預(yù)算以及計算機(jī)仿真等。從商用前景看，目前，3G 在部分地區(qū)已得到大規(guī)模的商業(yè) 應(yīng)用，比如歐洲很多國家、日本、韓國等都已經(jīng)建設(shè)了 3G 的網(wǎng)絡(luò)。3G 技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入可 以實用的階段，還有很多國家和地區(qū)正在建設(shè)或?qū)⒁ㄔO(shè) 3G 網(wǎng)絡(luò)。

(五)LMDS 技術(shù)分析

本地多點分布業(yè)務(wù)系統(tǒng) LMDS 是一種提供點對多點通信的固定寬帶無線接入技術(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(nèi)提供數(shù)字雙工語音、數(shù) 據(jù)、因特網(wǎng)和視頻業(yè)務(wù)，是一種非常好的寬帶固定無線接入解決方案。在最優(yōu)情況下， 距離可達(dá) 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扇區(qū)或基站設(shè)備將 ATM 骨干網(wǎng)基帶信息調(diào)制為射頻信號發(fā) 射出去， 在其覆蓋區(qū)域內(nèi)的許多用戶端設(shè)備接收并將射頻信號還原為 ATM 基帶信號， 在 無需為每個用戶專門鋪設(shè)光纖或銅纜情況下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向?qū)ΨQ高帶寬無線傳輸。

(六)MMDS 技術(shù)分析 MMDS 的主要缺點是有阻塞問題且信號質(zhì)量易受天氣變化的影響，可用頻帶亦不夠 寬，最多不超過 200MHz。其次，MMDS 對傳輸路徑要求非常嚴(yán)格。由于 MMDS 采用的 調(diào)制技術(shù)主要是相移鍵控 PSK(包括 BPSK、DQPSK、QPSK 等)和正交幅度調(diào)制 QAM 調(diào) 制技術(shù)，無法做到非視距傳輸，在目前復(fù)雜的城市環(huán)境下難以推廣應(yīng)用。另外，MMDS 沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，各廠家的設(shè)備存在兼容性問題。

(七)集群通信技術(shù)分析

數(shù)字集群系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，它的頻譜利用率有很大提高，可進(jìn)一步提高集群系統(tǒng) 的用戶容量;它提高了信號抗信道衰落的能力， 使無線傳輸質(zhì)量變好;由于使用了發(fā)展成熟 的數(shù)字加密理論和實用技術(shù)，所以對數(shù)字系統(tǒng)來說，保密性也有很大改善。

數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)可提供多業(yè)務(wù)服務(wù)，也就是說除數(shù)字語音信號外，還可以傳 輸用戶數(shù)字、圖像信息等。由于網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)氖墙y(tǒng)一的數(shù)字信號，因此極大地提高了集群 網(wǎng)的服務(wù)功能。

(八)點對點微波通信技術(shù)分析

微波傳輸?shù)膬?yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，可以降低運營商的運營成本。與 租用線路相比，微波系統(tǒng)的投資只要一年左右即可收回。第二，微波傳輸系統(tǒng)部署簡潔 快速。與傳統(tǒng)的傳輸手段相比，其快速部署的優(yōu)勢可以更快地滿足新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。 第三，目前的微波產(chǎn)品對未來的發(fā)展是有保障的，對于運營商的新業(yè)務(wù)和新需求都可以 給予很好的支撐。未來，微波傳輸系統(tǒng)將升級到全 IP 的平臺之上，可以全面支持運營商 未來的發(fā)展。

(九)衛(wèi)星通信技術(shù)分析

利用衛(wèi)星在有些人口不很密集的地區(qū)來配合陸地通信。在這些地區(qū)散布著范圍較廣 但不密集的用戶，可以利用衛(wèi)星作為用戶連至固定有線網(wǎng)的接入設(shè)施。在陸地通信網(wǎng)已 經(jīng)構(gòu)成寬帶多媒體通信網(wǎng)的環(huán)境下，利用衛(wèi)星建成寬帶衛(wèi)星接入系統(tǒng)是比較好而切合實 際的方案，經(jīng)濟(jì)又可靠。

但是衛(wèi)星通信畢竟是采用衛(wèi)星作為通信平臺，其地面站的建設(shè)、通信信道租用費用 都需要花費大量資金，而且通信資源為衛(wèi)星通信公司所有，受其帶寬的限制，使得大量 數(shù)據(jù)的傳輸需要付出非常大的代價。因此，作為日常生產(chǎn)、生活使用是極為不經(jīng)濟(jì)的;而 將衛(wèi)星通信作為應(yīng)急通信、作戰(zhàn)通信、海外通信等則比較適合。

四、無線技術(shù)綜合比較

目前無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補性日趨鮮明。 這主要表現(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同 的覆蓋范圍、不同的適用區(qū)域、不同的技術(shù)特點、不同的接入速率。3G 可解決廣域無縫覆 蓋和強(qiáng)漫游的移動性需求，WLAN 可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入，而 UWB 可實現(xiàn)近距 離的超高速無線接入。

首先，從標(biāo)準(zhǔn)化程度上看，本報告所涉及的技術(shù)中，僅僅 WMN 技術(shù)沒有成熟的標(biāo)準(zhǔn) 體系，LMDS、MMDS、集群通信均有多種標(biāo)準(zhǔn)，只是沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，其余的技術(shù)均 已經(jīng)完成標(biāo)準(zhǔn)化工作，并且都進(jìn)行了試驗網(wǎng)建設(shè)和商業(yè)網(wǎng)建設(shè)。

從頻率上看，Wi-Fi 技術(shù)、WMN 均使用的是開放頻段，WiMAX 技術(shù)、3G 技術(shù)等其他 技術(shù)使用的是授權(quán)頻段。

從覆蓋范圍上看，Wi-Fi 技術(shù) 、WMN 技術(shù)屬于局域網(wǎng)無線接入技術(shù)，僅覆蓋35m-100m;WiMAX 技術(shù)、3G 技術(shù)、LMDS 技術(shù)、MMDS 技術(shù)、集群通信屬于城域網(wǎng)接入技術(shù)，覆蓋范圍在 1km-54km 不等，而衛(wèi)星通信、點對點微波則屬于廣域網(wǎng)技術(shù)，通常用于 通信主干組網(wǎng)建設(shè)。

從傳輸速率上看， 點對點微波和衛(wèi)星通信屬于干線傳輸技術(shù)， 不同的情況速率變化較大， 而其余的技術(shù)均為接入技術(shù)，僅僅是 3G 技術(shù)接入速率最小，僅為 384k，而其余技術(shù)均為幾 十 M 甚至上百 M 的速率。

從調(diào)制技術(shù)上看，其中 Wi-Fi 技術(shù)、WiMAX 技術(shù)、WMN、3G 技術(shù)均采用最新的調(diào)制 技術(shù) OFDM，其余的技術(shù)均未采用 OFDM 調(diào)制技術(shù)。

從天線技術(shù)上看，僅僅 3G 和 WiMAX 技術(shù)采用了 MIMO 技術(shù)，而其他技術(shù)均未采用 MIMO 技術(shù);從傳輸環(huán)境上看，僅僅 WiMAX 技術(shù)和 3G 技術(shù)支持非視距傳輸，其余技術(shù)均 要求視距傳輸環(huán)境;從網(wǎng)絡(luò)安全和 QoS 機(jī)制上看， WiMAX 技術(shù)和 3G 技術(shù)在這方面做得比較 優(yōu)秀、完善，其余的均存在較大的問題。

五、無線技術(shù)的應(yīng)用及展望

目前，在電網(wǎng)電力系統(tǒng)通信中仍然以具有高傳輸率、高帶寬、高可靠性等特性的光纖通 信為主，但隨著電網(wǎng)對災(zāi)難應(yīng)急、配網(wǎng)自動化、辦公智能化等需求的提出，無線通信將以其 迅速部署、不受地面限制等特點尋求到在電力系統(tǒng)通信中的應(yīng)用。因此，無線通信可以成為 電力系統(tǒng)通信的一個重要補充手段，為電力系統(tǒng)構(gòu)建綜合通信網(wǎng)提供非常重要的一個部分。