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基于GoTa 4G的智能电网无线多媒体通信解决方案

时间:2015-11-19 来源:中国集群通信网 作者:ZTE 点击:
随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出,各个国家和组织先后提出了“智能电网”的概念。智能电网,就是电网的智能化,它是建立在集成的、高速双向通信网络基础之上,涵盖了发电、输电、变电、配电、用电相关设备以及辅助系统组成的电能生产、输送、分配、使用的各个环节,体现出电力流、信息流和业务流的高度融合。
通过智能电网的业务特征与分布、组网经济性、适应性、演进发展等方面的综合分析,建议采用我国具有自主知识产权的,业界领先且产业链丰富的TD-LTE第四代移动通信技术作为首选无线接入技术。
  • 客户需求
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    智能电网中,配电网和用电网络作为电网重要的组成部分,直接体现出电网的智能化程度与效能。因此如何通过有效的配用电信息通信网络协助构建智能配电网络以提高电能传输能力和减少损耗,提升灾备能力,协助构建以实现双向互动用能服务、实现电网企业与电网用户之间的信息交互、需求交互、和谐共赢,使得社会效益最大化,成为摆在我们面前亟待思考与探索的课题。在今后很长一段时间内,配用电网通信系统的建设都将是智能配电网得以实现的关键。无线通信由于其组网灵活、快速部署、可方便地添加新的业务点、以及支持移动业务等先进特性,是快速建设电力通信专网的最佳选择。智能电网发展的无线通信需求包括:

    • 配电自动化:将配电变压器在正常及事故情况下的计量、监测、保护、控制和供电部门的工作管理有机地融合,实现对配电开关和环网柜等的自动化监控和管理,提高配电网的可靠性。

    • 负荷监控和管理:通过对专变用户(包括100kVA以上及以下)用电情况进行监控,实现有序用电管理及用电信息自动采集的功能,具有数据采集、防盗电、控制负荷等功能。

    • 用电信息采集和用户服务,通过对公变、低压工商户、低压居民户用电信息的采集,实现线损考核、预付费业务管理。将通信网络延伸到用户家庭,可实现用户用电信息、电力交易信息发布及用户用电智能管理等智能电网用户服务功能。

    • 安防/视频监控:支持高清视频监控和可视化指挥,对机房和重点设备进行实时视频监控,达到无人或少人值守,为机房和重点设备的高效管理和安全运营提供有力的保证。

    • 指挥调度通信:用于日常的工作调度、施工建设、线路巡查、设备检修和应急抢险等场景下的人员指挥调度,提供有力的通信保障。

    • 移动办公:电力设备分布广泛,包括农村、山野等场所,通过智能终端无线接入,提供丰富的移动办公业务。实现随时随地的接入,拓展各种行业应用,提高工作效率。

  • 方案描述
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    根据信道不同,目前配用电网主要采用的通信方式可以分为工业以太网、电力线载波、无线通信网等几种方式。工业以太网为有源设备,不具备抗多点失效性,扩容成本高,且缺乏统一的产品标准,无法整体应用;电力线载波传输效率低,噪声干扰大,信号衰减严重,不适于信号远距离传输。而无线通信网组网灵活,建设便捷,并且在其他领域得到了成熟广泛的应用,适合在电力系统的应用。对于无线通信网络的需求包括:

    • 覆盖能力:电力系统的无线网络要求少基站广覆盖

    • 覆盖要求:市区覆盖半径为1.5~2Km,郊区及农村覆盖半径为20Km

    • 设备要求:结构简单,便于安装及维护

    • 安全性要求:用电信息的安全上报以及控制信息下发对安全性保证有极高的要求信令、数据、网关、空中接口

    • 时延性要求:无线通信网络由单向的信息收集向双向的互动演进,而控制信息的下发,尤其是安全一区业务的控制信息下发对时延要求很高,需要实时传输

    TD-LTE是我国有自主知识产权的4G标准,是我国政府大力推广的4G技术,已经在国内外广泛应用,在电力行业、政府无线专网中都有成功商用的TD-LTE专网。
    TD-LTE系统更适合电力专网大容量的要求:配用电网中存在着终端分布较广且数量巨大,现有的GPRS、CDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、230M数字电台等都无法满足,而LTE标准协议支持下行100Mbps/上行50Mbps,并且随着TD-LTE系统技术的不断演进,未来网络演进升级后速率可达到1Gbps。
    TD-LTE系统更适合电力行业高安全性要求:配电网络、用电网络都有高度安全需求,TD-LTE系统是多种技术融合演进的结果,在继承已有技术安全性的特点外,还在设备自恢复、业务QoS自保障、网络及业务层面数据加密鉴权方面得到了提升。这也为TD-LTE系统解决电力专网安全问题奠定了基础。
    TD-LTE系统更适合电力行业业务灵活性的要求:电力专网业务多以控制计量点、数据采集、视频监控等业务为主,这些业务有着上行带宽高、终端位置固定的特点。TD-LTE系统具备上行业务带宽可调、低时延、系统扁平化设计的特点,并且对业务质量分等级进行保障,可以更好地解决电力专网业务应用的诸多难题。
    TD-LTE系统无线专网系统采用全IP的扁平化网络架构,可以很好的利用现有的网络资源,降低建网的资金成本和时间投入,具有组网简单、灵活等优势。在网络中,无线宽带网络与现有办公网络通过IP网络连接,工作人员通过无线宽带终端可以访问现有的办公网络和各个自动化系统平台;视频监控平台也可以为现有的视频服务平台,提供移动视频图像的转发存储等服务。基站提供FE/GE光口或电口和电力传输网连接,提供基站的接入。基站可以通过VLAN标签完成电力营销业务、电力生产和电力信息的数据流分离。以便于不同电力业务的隔离和管理,保证系统的安全性。
    TD-LTE系统具备网络容量大、动态组网、网络扁平化、采用两层加密、产业链丰富、频段干净、干扰小等特点保障了网络的通畅和稳定性,并且以其专有频谱、覆盖范围广、建网成本低、用户数量大、低延时、高可靠性、高速率传输、高安全性以及实时性等突出的优点,成为了新一代无线专网建设的首选方案。
    通过对电力行业的深入理解,中兴高达提出智能电网无线多媒体通信解决方案,旨在满足智能电网安全、高效、绿色、互动的本质需求。基于TD-LTE无线技术的GoTa 4G多媒体集群系统,其全业务解决方案满足各个电力环节的信息采集、配电自动化、高清视频传输、自动化控制、指挥调度和移动办公等通信业务需求,全方位支持智能电网建设。

    核心网(EPC)

    核心网设备基于全IP技术设计,提供包括用户位置信息的管理、网络特性和业务的控制、信令和用户信息的传输机制等功能。提供用户数据的传输、系统接入控制(接入控制、拥塞控制、系统信息广播)、无线信道的加扰解扰、移动性管理(切换、位置定位)等功能。

    基站(eNodeB)

    基站位于变电子站,基站由室内单元(BBU)和室外单元(RRU)组成。BBU主要由基带处理板、电源模块、控制接口板、防雷箱、光模块等组成。BBU提供GE接口(光口或电口)和电力传输网相连,通过电力传输网和核心网及业务平台连接,提供用户业务的接入。BBU通过光纤和RRU连接,通过RRU提供无线接入。

    无线终端

    基站位于变电子站,基站由室内单元(BBU)和室外单元(RRU)组成。BBU主要由基带处理板、电源模块、控制接口板、防雷箱、光模块等组成。BBU提供GE接口(光口或电口)和电力传输网相连,通过电力传输网和核心网及业务平台连接,提供用户业务的接入。BBU通过光纤和RRU连接,通过RRU提供无线接入。

    根据配用电网的架构,可以在110KV及10KV的配用电网络层建设无线网络,采用无线接入技术将相关的信息传输到核心骨干网中。                  配电自动化:无线数传终端CPE可以通过RS485、以太网口、无线Wifi等多种方式连接FTU、RTU和DTU等设备,并把相应的数据信息通过无线接入方式发送给基站和核心网络。支持对关键电力设备的高清视频监控,通过远程视频监控,设备运行状态一目了然。

    用户信息采集:集中器中插入无线模块(支持标准mini PCI-E接口),实现在无线LTE专网内的宽带接入,支持高容量、数目众多的用电信息采集。

    安防/监控系统

    对重点配电设备、机房(如供配电系统、UPS电源、空调、消防系统、保安门禁系统等)的运行状态,设备运行的环境动力状态进行实时监控,实现对电力机房五遥(遥测、遥信、遥控、遥调,遥视)的管理功能,使电力行业机房监控达到无人或少人值守,为机房的高效管理和安全运营提供有力的保证。

    可视化指挥调度

    对重点配电设备、机房(如供配电系统、UPS电源、空调、消防系统、保安门禁系统等)的运行状态,设备运行的环境动力状态进行实时监控,实现对电力机房五遥(遥测、遥信、遥控、遥调,遥视)的管理功能,使电力行业机房监控达到无人或少人值守,为机房的高效管理和安全运营提供有力的保证。

    通信调度台

    语音调度,包括强插、强插、会议、广播、监听等,还包括短信、传真、应急预案等多媒体调度功能;

    视频调度台

    提供达16路视频分屏管理,可控制任意一方(单兵、监控摄像头、视频手机等)回传的音视频信号,进行管理和分发等操作。

    GIS调度台

    支持对相关电力工作人员或终端进行的GPS定位、人员轨迹管理。

    以及应急通信车载系统,受控指挥调度中心,机动性强,操作简便,功能丰富,解决了电力应急抢险、工程勘查、现场施工等环境下的临时音视频、数据的通讯问题,为电力行业对抗各种突发事件提供了有力的通信保障。
    通过融合通信平台,支持与PSTN/PBX/GSM/CDMA等各类通信网络的互联互通。


     

  • 方案特点
    收起↑
    • 组网灵活,便携的小型化系统设备易安装,可灵活部署
    • 建设便捷,无线超远距离覆盖,满足少基站广覆盖需求,支持射频拉远,可快速建网。
    • 强大的互通能力,支持与PSTN/PBX/GSM/CDMA等各类通信网络的互联互通。
    • 安全可靠,完备的空中加密和完整性保护,以及多种安全手段,防止信息被非法窃听和篡改
    • 低时延,时延小于100ms,满足电网控制信息,尤其是安全一区业务控制信息的实时传输需求
    • 高带宽,LTE技术提供100Mbps数据速率,支持高清视频传输
    • 专业集群功能,提供丰富的二次开发接口,满足电力行业应用定制需求
    • ITU国际标准演进和发展,自主研发产品,全球规模商用


(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)

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