230MHz无线资源的优化研究 - search …

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1、230MHz无线资源的优化研究沈阳供电公司通信所李英凡摘要：电力企业使用230MHz频段的无线频率资源为电力的营销及生产自动化提供无线通信服务。数传电台是电力企业目前广泛应用的通信设备，但随着技术的发展进步，数传电台通信系统已经对230MHz频段资源的使用造成了一定程度的浪费。本文通过对现有230MHz数传电台通信系统的分析，结合目前先进的无线通信技术，分别从网络结构、信道利用、频谱利用和通信可靠性等几个方面分析了230MHz频谱资源的利用问题，并提出提高230MHz频段无线资源利用的可行性方法建议。关键词：230MHz频率；资源利用

2、；接入方式；信道编码；蜂窝结构1引言国家无线电管理委员会在1991年下发文件[(1991)国无管字5号]，在关于电力负荷监控系统频率使用的批复中明确指出，230MHz频段的15对双频频点和10个单频频点作为无线电力负荷管理系统的专用频点，其中，相邻频点间隔为50~150kHz，带宽为25kHz。电力企业的230MHz频段的频点分配如表1所示。表1电力系统中230MHz频段的频点分配电力企业在使用230MHz频段无线资源时，采用数传电台作为通信终端，通信系统结构如图1所示。启动站采用双频、全双工数传电台，从动站采用双频、半双工数传电台，

3、其上行频率为f1，下行频率为f0，上下行频率间隔f0-f1=7MHz。6图1启动站与从动站的频点分配使用数传电台进行通信时存在着一下一些问题：1、数传电台之间各自分立，没有统一的网络管理，没有无线信号的同步，这必须增加空闲时间作为数据传输的保护间隔，使得信道的利用率降低，导致通信过程中对资源的浪费；2、电力行业的数传电台所采用的调制方式相对落后，使得数据率降低，频谱利用率仅为0.048-0.384bit/s/hz，而目前的其它无线系统的频谱利用率仅为1.35-3bit/s/hz。由此可见电力企业对无线资源的利用只是电信行业的10%左右

4、，浪费了90%的无线资源，因此迫切需要改进调制方式以提高频谱的利用率。3、数传电台通信系统采用轮询的方式进行数据交换，交换时独占电路，降低了网络传输数据的灵活性和传输效率，使紧急数据无法及时上传。4、由于数传电台采用无协议的透明传输模式，无纠错能力和加密功能，要想实现纠错和加密只能在TRU或中心站计算机上进行，使传输延时非常大，影响了系统的吞吐量。5、频率使用中规划不当，造成一方面频率资源紧缺，一方面频率使用浪费的局面。由可见230MHz频段的无线资源，并没有被电力企业充分合理地利用。而要提高频谱资源的利用率，则必须认真分析电力企业无

5、线应用的实际情况，因此本文结合目前先进的无线通信技术，从网络结构、调制方式、交换方式、纠错方法等几个方面入手，对现有的使用方式进行全面的改进。2组网方式的改进蜂窝组网的方式可以有组织地利用电力企业有限的频率资源，同时降低RTU和主站的发射功率，进而降低设备成本，蜂窝结构如图2。6图2蜂窝组网示意图频率复用和蜂窝小区设计是与网络的区域覆盖和容量需求紧密联系的，传统的数传电台通信系统组网采用的是大区覆盖，随着RTU数量的增加，这种网络设计已远远不能满足需求，因而以蜂窝小区、频率复用的方法能够解决频率资源有限和用户容量的问题。图2中使用4个

6、频率资源（频点）就可以组成一个覆盖整个城市的无线网络，能够为大量的RTU提供通信服务。典型的蜂窝系统参数如表2所示。表2典型蜂窝系统参数蜂窝区半径1Km-20Km发射功率1W-10W平均传播时延3数据交换方式的改进数传电台通信系统中，采用轮询协议，通信时数据在无线信道上透明输，被叫的RTU独占上行信道。上传的数据一般要打包成一个或多个报文，但并不限制数据的总长度，连续传输直到传完全部数据为止，如果通信时间过长，RTU告警信息的上传时间就会被延时，影响中心站管理员及时发现问题和解决问题。轮询协议的另一个缺点是，从站RTU不能主动发起通信

7、，通信只能由主站发起，这会影响告警信息的及时上传。其次在一个具有上行频率和下行频率二个信道的系统中只能实现单工通信，极大地浪费了信道资源和降低了通信效率。在改进230MHz通信系统时，可采用分组交换的方法，各站RTU将要上传的数据封装成固定类型和长度的分组，在同一条无线信道中采用动态复用的技术，以分组为单位进行传输，同时传送多个数据分组，这样可以保证RTU对信道的使用是公平的。关于如何传输分组属于信道接入算法问题，将在后面讨论。分组长度的选择要结合业务的特点，对于抄表数据、负控数据和配电监测数据，由于每次采集的数据长度是不同的，但无论

8、数据多长都要一次及时上传到中心站，因此分组长度要与单次采集的数据长度相匹配，保证一次采集的数据不要用二个分组传输，提高效率。64调制方式的改进目前230MHz系统中主要使用FSK调制方式，FSK是数字通信三种基本的调制方