吳桂琴

基于230 MHz福建電力無線專網(wǎng)規(guī)劃

吳桂琴

（福建永福電力設(shè)計股份有限公司，福建 福州 350000）

闡述了福建泉州某地區(qū)電力無線專網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃項目，分析某地區(qū)電力專網(wǎng)建設(shè)條件。經(jīng)過基站選址和設(shè)備配置分析，憑借230 MHz頻率覆蓋面積廣、建設(shè)成本低的特點，計劃在某市建設(shè)230 MHz電力無線專網(wǎng)，并對該區(qū)域建設(shè)專網(wǎng)進(jìn)行仿真分析，得出230 MHz無線專網(wǎng)建設(shè)符合智能電網(wǎng)發(fā)展需求的結(jié)論。

無線電力網(wǎng)；基站；230 MHz；仿真

“十三五”期間，國家高度重視配用電智能化發(fā)展，要求電力通信網(wǎng)能夠快速、靈活、高效地為各種業(yè)務(wù)提供支撐，而無線通信網(wǎng)具有無需通信信道建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)部署快、系統(tǒng)擴(kuò)展能力強(qiáng)等技術(shù)優(yōu)勢，以及為業(yè)務(wù)傳輸提供可靠性、安全性保障和節(jié)省租用運營商無線公網(wǎng)的費用等優(yōu)勢，為電力配用電所青睞。因此，在福建某市建設(shè)230 MHz電力無線專網(wǎng)，重點滿足配電自動化業(yè)務(wù)接入，并統(tǒng)籌兼顧用電信息采集、分布式電源、電動汽車充電站、配電站房綜合監(jiān)控、配變智能監(jiān)測和電力應(yīng)急保障通信等多種業(yè)務(wù)接入，成為一種趨勢。

1 230 MHz電力無線網(wǎng)建設(shè)必要性分析

1.1 通信網(wǎng)現(xiàn)狀存在問題分析

1.1.1 光纖覆蓋率低、改造難度大

福建某市現(xiàn)有終端通信接入網(wǎng)三遙終端的光纖覆蓋率僅為21.48%，光纖化率低。10 kV線路纜化率為45.9%，纜化時未同步建設(shè)光纜，后續(xù)光纜建設(shè)存在城區(qū)小區(qū)間協(xié)調(diào)及市政破路等問題，光纜改造難度大。

1.1.2 無線公網(wǎng)方式安全可靠性低

無線公網(wǎng)作為運營商為大眾提供的公共性網(wǎng)絡(luò)，不提供針對電力業(yè)務(wù)的特殊保障及安全防護(hù)措施，且網(wǎng)絡(luò)及通道由運營商統(tǒng)一管理，難以做到電力業(yè)務(wù)全程可控。當(dāng)有重要會議、重大賽事活動、災(zāi)情、突發(fā)事件等情況時，無線公網(wǎng)存在網(wǎng)絡(luò)擁塞甚至癱瘓的情況。

1.1.3 終端通信接入網(wǎng)業(yè)務(wù)適應(yīng)性不足

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，配電自動化、精準(zhǔn)負(fù)荷控制等電網(wǎng)控制類業(yè)務(wù)要求控制更快速、更安全；用電信息采集、電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測等信息采集類業(yè)務(wù)要求信息采集量更多、頻次更高；移動應(yīng)用類業(yè)務(wù)要求覆蓋公司各專業(yè)、隨時隨地支撐現(xiàn)場業(yè)務(wù)。現(xiàn)有的終端通信接入網(wǎng)業(yè)務(wù)適應(yīng)性不高，難以滿足多業(yè)務(wù)、多場景的泛在化要求和靈活接入要求。

1.2 無線通信專網(wǎng)建設(shè)必要性分析

根據(jù)終端通信接入網(wǎng)現(xiàn)狀及存在問題，結(jié)合通信技術(shù)發(fā)展方向及國網(wǎng)公司政策支持，考慮建設(shè)230 MHz電力無線專網(wǎng)，建設(shè)必要性如下所述：①解決光纖覆蓋率低方面。無線專網(wǎng)相對光纖網(wǎng)絡(luò)具有組網(wǎng)靈活、施工簡易等優(yōu)勢，可以有效解決業(yè)務(wù)終端通信覆蓋問題，滿足業(yè)務(wù)時延、可靠性等主要指標(biāo)要求。②解決無線公網(wǎng)安全可靠性低方面。無線專網(wǎng)可以做到全程可控和數(shù)據(jù)實時性問題，同時，在網(wǎng)絡(luò)安全方面具有完善的安全措施，保證系統(tǒng)網(wǎng)元間數(shù)據(jù)和信令安全可靠地傳輸。③解決終端通信接入網(wǎng)業(yè)務(wù)適應(yīng)性不足方面。無線專網(wǎng)具有獨立自主、覆蓋廣泛、業(yè)務(wù)傳輸安全、業(yè)務(wù)終端移動性和接入靈活性等優(yōu)勢，可以作為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)可靠的傳輸和接入平臺，實現(xiàn)電力各種終端互聯(lián)、靈活接入。

2 230 MHz福建電力無線專網(wǎng)規(guī)劃方案

2.1 無線基站建設(shè)

無線專網(wǎng)在室外宏覆蓋基站和室外中等覆蓋基站宜選擇BBU+RRU分布式設(shè)備，在補(bǔ)盲覆蓋、變電站內(nèi)信息采集或機(jī)房條件受限的情況下選擇一體化基站設(shè)備，在具備應(yīng)急、臨時組網(wǎng)需求的場景下，采用移動式基站。

工程可根據(jù)無線專網(wǎng)規(guī)劃仿真結(jié)果確定基站設(shè)備輸出功率、支持的小區(qū)和用戶數(shù)量，選擇相應(yīng)規(guī)格的基站設(shè)備。宏覆蓋基站天線選用板狀天線，并采用美化方式安裝，因地制宜選擇合理的天饋支撐結(jié)構(gòu)方案。基站供電方案分為 ﹣48 V本地直流供電、﹣48 V集中供電、AC 220 V逆變器遠(yuǎn)供3種，具體供電方式根據(jù)現(xiàn)場條件，結(jié)合BBU與RRU功耗、數(shù)量、RRU與BBU安裝距離、電源設(shè)備裝機(jī)位置、線纜敷設(shè)難易程度等情況確定?；驹O(shè)備采用雙路電源供電，并配置蓄電池組。原則上基站側(cè)設(shè)備采用直流電源供電，并利用現(xiàn)有電源系統(tǒng)，對不滿足條件的電源系統(tǒng)進(jìn)行改造，蓄電池組的后備時間綜合考慮基站的重要性、市電穩(wěn)定程度、運維里程等因素，按不少于4 h考慮。

無線專網(wǎng)規(guī)劃仿真在參數(shù)收集階段收集潛在站點、覆蓋參數(shù)、目標(biāo)區(qū)域、設(shè)備參數(shù)等數(shù)據(jù)，進(jìn)行鏈路預(yù)算，以獲得能夠滿足用戶最低覆蓋要求所需要的站間距以及站址數(shù)目，并以此來核算單站的容量需求，并產(chǎn)生相對應(yīng)的設(shè)備及傳輸需求配置信息，根據(jù)獲得的站址規(guī)模及站間距，對候選站址進(jìn)行篩選，并利用仿真軟件Atoll3.3.1，導(dǎo)入地形地貌信息對候選站進(jìn)行覆蓋上的預(yù)測，進(jìn)一步篩選出合理的站址和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在規(guī)劃過程中，對上述步驟進(jìn)行反復(fù)迭代，最終形成可實施的規(guī)劃報告。

本規(guī)劃仿真相關(guān)的參數(shù)取值如表1所示。仿真結(jié)果如圖1和圖2所示。

表1 仿真參數(shù)取值表

參數(shù)取定寬帶230 MHz技術(shù) 系統(tǒng)帶寬/MHz7 基站功率（分布式）/（W·dBm-1）20 終端功率/（W·dBm-1）0.2 基站天線增益（定向）/dBi8.5 基站天線增益（全向）/dBi6 終端天線增益/dBi0 發(fā)射分集增益/dB0 接收分集增益/dB0 干擾儲備（上行）/dB2 干擾儲備（下行）/dB3 饋線接頭損耗/dB0.5 接收機(jī)噪聲系數(shù)（上行）/dB4 接收機(jī)噪聲系數(shù)（下行）/dB7 SNR解調(diào)門限（9.6 kbps）/dB-3 區(qū)域覆蓋率（密集城區(qū)）/（%）95 區(qū)域覆蓋率（城區(qū)）/（%）95 區(qū)域覆蓋率（郊區(qū)）/（%）90 區(qū)域覆蓋率（農(nóng)村）/（%）90 陰影衰落（密集城區(qū)）/dB11.75 陰影衰落（城區(qū)）/dB8.64 陰影衰落（郊區(qū)）/dB5.4 陰影衰落（農(nóng)村）/dB3.3 穿透損耗（密集城區(qū)）/dB15 穿透損耗（城區(qū)）/dB13 穿透損耗（郊區(qū)）/dB11 穿透損耗（農(nóng)村）/dB8

圖1 RSRP仿真示意圖

圖2 SINR仿真示意圖

RSRP仿真結(jié)果統(tǒng)計表如表2所示。

表2 RSRP仿真結(jié)果統(tǒng)計表

仿真類型Surface/km2% Computation Zone RSRP Level （DL）（dBm）≥﹣115644.5895.6 SINR Reference Signal C/（I+N） Level（DL）（dBm）≥﹣3607.5090.1

本規(guī)劃的基站建設(shè)方案覆蓋目標(biāo)為B類地區(qū)，根據(jù)仿真結(jié)果該區(qū)域95.6%都能夠達(dá)到RSRP≥﹣115 dBm，且RS SINR≥﹣3 dB的概率不低于90%，完全滿足Q/GDW 11664—2017《國網(wǎng)電力無線專網(wǎng)設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則》覆蓋及參數(shù)的指標(biāo)要求。

2.2 核心網(wǎng)建設(shè)方案

本次規(guī)劃在泉州公司部署2套核心網(wǎng)系統(tǒng)（含軟件），部署在供電公司通信機(jī)房，安裝于標(biāo)準(zhǔn)19英寸機(jī)柜內(nèi)。通過雙套物理隔離的核心網(wǎng)設(shè)備，實現(xiàn)控制業(yè)務(wù)與管理信息大區(qū)業(yè)務(wù)的物理隔離，在單套核心網(wǎng)設(shè)備內(nèi)通過不同板卡，實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的物理隔離，同時支持獨立傳輸端口區(qū)分S1和SGi鏈路。

設(shè)備采用ATCA平臺或NFV虛擬化平臺，核心網(wǎng)可擴(kuò)容至40萬用戶，最大基站數(shù)不低于1 024個，支持主控板、業(yè)務(wù)板、電源冗余。根據(jù)泉州某地區(qū)無線專網(wǎng)頂層設(shè)計統(tǒng)計數(shù)據(jù)，綜合考慮未來業(yè)務(wù)發(fā)展需求與投資，采用10萬用戶容量設(shè)備，即可滿足某市的業(yè)務(wù)終端接入需求。

2.3 回傳網(wǎng)建設(shè)方案

回傳網(wǎng)采用地區(qū)已建的SDH網(wǎng)絡(luò)和泉州至某地區(qū)的地縣互聯(lián)SDH網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)無線業(yè)務(wù)終端至核心網(wǎng)設(shè)備的業(yè)務(wù)傳送，具體建設(shè)方案為各基站接入地區(qū)站所SDH設(shè)備，進(jìn)而接入泉州市已有SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)縣公司匯聚后通過某地區(qū)地縣SDH互聯(lián)通道組網(wǎng)上傳至泉州市主站系統(tǒng)。

對于不滿足光纜雙上聯(lián)的站點，進(jìn)行光纜補(bǔ)強(qiáng)，敷設(shè)1根24芯光纜至就近變電站，要求連接站點或者光纜路徑與現(xiàn)有光纜不同。

對于具備SDH設(shè)備的站點，考慮到業(yè)務(wù)隔離需求，每個站點配置2塊以太網(wǎng)板。對于不具備SDH設(shè)備的站點，需在基站站點部署SDH設(shè)備，并通過雙路由上聯(lián)至2個就近變電站SDH設(shè)備，上聯(lián)的SDH設(shè)備各配置1塊光口板。

2.4 網(wǎng)管系統(tǒng)

本規(guī)劃擬在泉州地調(diào)配置2套網(wǎng)管系統(tǒng)，網(wǎng)管系統(tǒng)硬件包括服務(wù)器和客戶端，設(shè)備部署在市供電公司機(jī)房。網(wǎng)管系統(tǒng)具體實現(xiàn)配置管理、性能管理、故障管理、資源管理、安全管理、通信終端設(shè)備管理以及日志管理等功能。

3 結(jié)論

針對福建某地區(qū)進(jìn)行230 MHz電力無線專網(wǎng)的建設(shè)規(guī)劃研究，通過分析無線專網(wǎng)技術(shù)特點，針對某地區(qū)開展實地勘察，提出完整的無線專網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃方案。從基站建設(shè)、核心網(wǎng)建設(shè)和網(wǎng)管部署等方面入手，實現(xiàn)無線專網(wǎng)的深度覆蓋，提升福建某地區(qū)電網(wǎng)智能化發(fā)展水平。

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TM715

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.22.011

2095－6835（2020）22－0031－02

吳桂琴（1982—），女，碩士研究生，中級工程師，通信工程師，研究方向為無線通信。

〔編輯：張思楠〕