許亞倫

摘 要：智能電網(wǎng)提供了具有更高效率、更高安全性和更高可靠性的輸電配電系統(tǒng)，能夠最大程度滿足用戶的需求，同時還能更好的優(yōu)化資源配置。強(qiáng)而有效的通信系統(tǒng)是建設(shè)智能電網(wǎng)的前提，智能電網(wǎng)中數(shù)據(jù)的獲取、傳輸，以及對電網(wǎng)的實時控制都依賴可靠、及時的通信系統(tǒng)。LTE作為新一代通信技術(shù)。LTE能提供比3G更高的傳輸速度，更可靠的傳輸效率，將LTE技術(shù)應(yīng)用于電力負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)，不僅為電力負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)提供足夠的帶寬，而且使其具有更好的兼容性和可擴(kuò)展性。

關(guān)鍵詞：電力負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)；LTE；eNodeB

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0009-01

1 研究的目的和意義

智能電網(wǎng)的優(yōu)勢在于充分地滿足用戶對電力的需求，優(yōu)化資源配置。是集成了傳感測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的科學(xué)、可靠、智能化的電網(wǎng)。這些技術(shù)不僅提高電力供應(yīng)的安全性、保證電力供應(yīng)中電能質(zhì)量，還加強(qiáng)了電力供應(yīng)的擴(kuò)展性。用戶可獲得更加可靠、經(jīng)濟(jì)、清潔的電力供應(yīng)和各種各樣的增值服務(wù)。強(qiáng)而有效的通信技術(shù)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，因此建立高效、實時、可靠的通信系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的第一步。

2 實施方案

系統(tǒng)軟件在設(shè)計上遵循分層原則、可調(diào)試原則。分層原則核心思想就是將軟件分為操作系統(tǒng)層，支撐軟件層和應(yīng)用軟件層。操作系統(tǒng)層采用OSEck商用操作系統(tǒng)，提供硬件驅(qū)動和其他常規(guī)操作系統(tǒng)功能。支撐軟件層目的在于屏蔽不同底層操作系統(tǒng)差異，提供eNodeB軟件需要的其他公用服務(wù)，包括可靠的內(nèi)存管理，定時器管理，應(yīng)用軟件層進(jìn)程實例調(diào)度和管理，應(yīng)用軟件層實現(xiàn)進(jìn)程實例間通信，為上層應(yīng)用軟件提供一個可靠運(yùn)行的環(huán)境和方便的調(diào)試環(huán)境。上層應(yīng)用軟件主要功能是eNodeB側(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)以及LTE協(xié)議的實現(xiàn)。分層原則的好處在于提高了系統(tǒng)重用度、降低了系統(tǒng)復(fù)雜性、降低開發(fā)工作量和提高可靠性?？烧{(diào)試原則的核心內(nèi)容是系統(tǒng)和各模塊設(shè)計中應(yīng)充分考慮各階段的調(diào)試工作，在關(guān)鍵點提供輸入、輸出充分的調(diào)試信息的手段，系統(tǒng)錯誤信息應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃。調(diào)試功能應(yīng)可用方便的打開和關(guān)閉，關(guān)閉后不應(yīng)影響系統(tǒng)效率。

2.1 系統(tǒng)總體介紹

LTE與3G相比，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上進(jìn)行了優(yōu)化，刪除3G中RNC部分，并將功能集成到eNodeB中，整個網(wǎng)絡(luò)趨于扁平式結(jié)構(gòu)，空中接口技術(shù)采用了新興的OFDM技術(shù)，系統(tǒng)運(yùn)作的原理基于分組交換技術(shù)，工作方式同時支持FDD和TDD兩種形式。整個E-UTRA由eNodeB組成，eNodeB通過E-UTRA業(yè)務(wù)面協(xié)議和控制面協(xié)議為UE提供服務(wù)。eNodeB之間通過X2接口互聯(lián)，eNodeB通過S1接口與EPC連接，更確切的說是通過S1-MME與MME連接，通過S1-U與SAE網(wǎng)關(guān)連接。S1接口支持將多個MME/SAE網(wǎng)關(guān)與eNodeB的互聯(lián)。終端設(shè)備、接入設(shè)備、核心網(wǎng)共同構(gòu)成了LTE系統(tǒng)，終端設(shè)備包括電量表、開關(guān)、變壓器等電力設(shè)備，這些設(shè)備協(xié)同工作向核心網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)。接入設(shè)備主要指的是eNodeB，它接收來自終端的數(shù)據(jù)，同時將核心網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送給終端。核心網(wǎng)包括信令處理和數(shù)據(jù)處理兩部分。eNodeB和終端的連接方式基于Uu接口，簡化了系統(tǒng)的接口設(shè)計。由于eNodeB集成了RNC的功能，就不需要3G中的Iub接口。同時對Iur和Iu接口也做了簡化，分別用X2接口和S1接口代替原有接口功能。整個架構(gòu)更加清晰，eNodeB部分有較大擴(kuò)展，核心網(wǎng)部分有所改進(jìn)，接入方式更加多樣化，兼容性有突破性的擴(kuò)展，可以兼容目前所有網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)性能有很大提升。

2.2 軟件總體架構(gòu)設(shè)計

協(xié)助eNodeB完成對應(yīng)功能的軟件分為兩部分，業(yè)務(wù)面軟件和控制面軟件。業(yè)務(wù)面軟件完成的是數(shù)據(jù)傳輸、LTE相關(guān)協(xié)議內(nèi)容實現(xiàn)?？刂泼孳浖墓δ苁切帕畹奶幚?，資源的分配，系統(tǒng)的初始化等。

控制面軟件分為兩個部分：一部分是S1AP和RRM的公共部分；另一部分是S1AP和RRM中與UE相關(guān)的功能，以及RRC層。S1AP和RRM的公共部分在eMCB板的8548PowerPC硬件平臺上運(yùn)行，而S1AP和RRM中與UE相關(guān)的功能，以及RRC層功能在eCPB板的8548PowerPC硬件平臺上運(yùn)行。控制面軟件運(yùn)行在實時操作系統(tǒng)VxWorks5.4上。

業(yè)務(wù)面軟件也根據(jù)無線協(xié)議棧的分層分為5個模塊。前四個模塊分別于協(xié)議棧各個層對應(yīng)，每個模塊完成對應(yīng)協(xié)議棧的內(nèi)容。第五個模塊是公共模塊，負(fù)責(zé)整個環(huán)境初始化，公共資源管理。模塊內(nèi)容如下：

（1）GTP-U協(xié)議模塊：負(fù)責(zé)處理S1-U接口承載數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，以及在接收到來自S1-U接口“EndMarker”時，釋放S1-U接口業(yè)務(wù)面的承載上下文。（2）PDCP協(xié)議模塊：負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)前轉(zhuǎn)、IP頭壓縮/解壓縮，以及完整性保護(hù)和加密/解密。（3）RLC協(xié)議模塊：負(fù)責(zé)承載AM、TM、UM模式的數(shù)據(jù)、以及支持ARQ。（4）MAC協(xié)議模塊：負(fù)責(zé)完成無線資源分配、調(diào)度器和傳輸格式選擇，以及HARQ、隨機(jī)接入過程、同步過程、功控。（5）公共模塊是業(yè)務(wù)面其它模塊的前提，描述各模塊所在任務(wù)的建立，劃分實現(xiàn)；描述各模塊所用公共接口資源，各模塊間的通信方式。