輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信接入技術(shù)應(yīng)用研究

1、 寧夏電力輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信接入技術(shù)應(yīng)用研究寧夏電力公司2012年2月9日第一章 輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介隨著國(guó)家電網(wǎng)公司建設(shè)“一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代電網(wǎng)戰(zhàn)略的快速推進(jìn)，采用科技手段提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平成為現(xiàn)代化電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。利用遠(yuǎn)程可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境惡劣區(qū)段高壓輸電線路的運(yùn)行數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)畫面的監(jiān)視，對(duì)進(jìn)一步提高電力安全運(yùn)行水平具有十分積極的意義。輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)輸變電設(shè)備狀態(tài)運(yùn)行檢修管理、提升輸變電專業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行管理精益化水平的重要手段。系統(tǒng)通過各種傳感器技術(shù)、廣域通信技術(shù)和信息處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)各類輸變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知、監(jiān)視預(yù)警、分析診斷和評(píng)估預(yù)測(cè)。輸電線路監(jiān)控系統(tǒng)是將攝像

2、頭和傳感器的模擬信號(hào)：輸電桿塔、線路、周邊環(huán)境的信息和圖像進(jìn)行數(shù)字化，壓縮后通過有線或無線的傳輸方式接入電力系統(tǒng)地市、網(wǎng)省的視頻監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼得到線路的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)及周邊環(huán)境信息和視頻圖像。第二章 系統(tǒng)通信需求輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過分布在輸電線的各種傳感器和視頻設(shè)備來采集數(shù)據(jù)。需要監(jiān)測(cè)的性能數(shù)據(jù)主要包括下面的內(nèi)容：1 氣象環(huán)境：溫度，相對(duì)濕度，風(fēng)速，風(fēng)向，氣壓，雨量，光輻射，覆冰監(jiān)測(cè)。2 導(dǎo)線監(jiān)測(cè)：導(dǎo)線弧垂，導(dǎo)線溫度，導(dǎo)線微風(fēng)震動(dòng)，導(dǎo)線風(fēng)偏，導(dǎo)線舞動(dòng)。3 桿塔監(jiān)測(cè)：桿塔振動(dòng)監(jiān)測(cè)，桿塔傾斜監(jiān)測(cè)。4 桿塔附件監(jiān)測(cè)：絕緣子風(fēng)偏監(jiān)測(cè)，絕緣子污穢監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)的方向：終端傳感器的定時(shí)周

3、期上報(bào)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和主站主動(dòng)要求傳感器提供的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。根據(jù)對(duì)通信帶寬需求的不同，數(shù)據(jù)主要分為以下三類：1. 窄帶數(shù)據(jù)：比如氣象情況【溫度，濕度，雨量等】，導(dǎo)線溫度等，此類數(shù)據(jù)變化的比較慢，數(shù)據(jù)流量較小，并且無需實(shí)時(shí)刷新，一般為查詢或者定時(shí)上報(bào)。此類數(shù)據(jù)帶寬需求不高，一般在1kbps之下。2. 靜態(tài)圖片數(shù)據(jù)：一般提供監(jiān)測(cè)點(diǎn)的靜態(tài)圖片，一般為查詢或者定時(shí)上報(bào)，數(shù)據(jù)流量為100k左右。3. 視頻數(shù)據(jù)：實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，要求有較高的清晰度。依據(jù)附件-1的理論計(jì)算，按照輸電線路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)增量數(shù)據(jù)基本在20%之內(nèi)估計(jì)，為了方便進(jìn)行計(jì)算，我們經(jīng)驗(yàn)上將輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)視頻帶寬需求按照：D1格式->1Mb

4、ps，720p格式->2Mbps。以上三類上傳數(shù)據(jù)中，視頻數(shù)據(jù)對(duì)于通信通道的傳輸時(shí)延、傳輸帶寬要求都較高，是輸電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)回傳通信系統(tǒng)中需要著重考慮的方面。第三章 輸電線路在線監(jiān)測(cè)接入系統(tǒng)框架3.1 通信接入方案設(shè)計(jì)準(zhǔn)則由于輸電線路多分布在野外，點(diǎn)多面廣，線路周邊的環(huán)境惡劣, 線路設(shè)備施工困難，采用何種通信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回傳，目前并沒有定論。需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件、建設(shè)施工及綜合造價(jià)等條件因素綜合考慮提出最佳的解決方案。針對(duì)通信接入方案的選擇，需要考慮下面的準(zhǔn)則：1. 系統(tǒng)需要充分考慮各種當(dāng)下通信方式的優(yōu)缺點(diǎn)，從標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)成本、可實(shí)現(xiàn)性、可管理性上綜合考慮。2. 通信方式需要采用時(shí)下較為先

5、進(jìn)的通信技術(shù)，對(duì)于設(shè)備的帶寬、遠(yuǎn)程管理、QoS、IP化都要有考慮，系統(tǒng)需要滿足未來5年內(nèi)的通信需求并有一定的預(yù)留容量。3. 系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境比較特殊，對(duì)于設(shè)備的可靠性、功耗、戶外工作適應(yīng)性需要有充分考慮。4. 系統(tǒng)需要符合國(guó)家電網(wǎng)對(duì)于信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、安全、管理調(diào)控等方面的相關(guān)規(guī)范。3.2 通信接入系統(tǒng)模型 下圖3-1將輸電線路監(jiān)控系統(tǒng)模型做了描述。圖3-1：輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模型整個(gè)系統(tǒng)包括5個(gè)典型的節(jié)點(diǎn)；4個(gè)通信鏈路。五個(gè)節(jié)點(diǎn)包括：1. 監(jiān)控終端節(jié)點(diǎn)。【傳感和視頻終端，在輸電桿塔上】2. 桿塔節(jié)點(diǎn)。【桿塔的CMA設(shè)備】3. 匯聚節(jié)點(diǎn)?！径鄠€(gè)桿塔節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)匯聚節(jié)點(diǎn)】4. 變電站節(jié)點(diǎn)?！咀冸娬尽?.

6、 監(jiān)控主站?！镜厥?、網(wǎng)省中心機(jī)房】四個(gè)通信鏈路包括：1. 現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)通信鏈路。【從監(jiān)控終端到桿塔節(jié)點(diǎn)的通信鏈路】2. 多個(gè)桿塔節(jié)點(diǎn)到其匯聚節(jié)點(diǎn)的通信鏈路。3. 匯聚節(jié)點(diǎn)到變電站節(jié)點(diǎn)的通信鏈路。4. 變電站節(jié)點(diǎn)到監(jiān)控主站的通信鏈路。3.3 通信節(jié)點(diǎn)功能下面是各通信節(jié)點(diǎn)功能說明。1、監(jiān)控終端節(jié)點(diǎn)【位置：輸電桿塔】監(jiān)控終端提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)包括各類傳感器、視頻監(jiān)測(cè)設(shè)備。終端設(shè)備負(fù)責(zé)將末端信息傳送到桿塔節(jié)點(diǎn)設(shè)備。2、桿塔節(jié)點(diǎn)【位置：輸電桿塔】本節(jié)點(diǎn)設(shè)備符合CMA（condition monitor agent）的規(guī)范需求，一般安裝在輸電線路桿塔上，將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控信息進(jìn)行智能化加工為主站所需的“熟數(shù)

7、據(jù)”。3、匯聚節(jié)點(diǎn)【位置：桿塔、變電站、中心主站?！繉⒍鄠€(gè)桿塔節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚后再向變電站/主站進(jìn)行傳送。這樣可以提高效率、降低系統(tǒng)整體成本，尤其是在桿塔節(jié)點(diǎn)比較密集的情況下。如果桿塔節(jié)點(diǎn)非常稀少的情況下，匯聚節(jié)點(diǎn)可能不需要。匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)備應(yīng)該符合CMA（condition monitor agent）的規(guī)范需求。如果采用無線公網(wǎng)方案，匯聚節(jié)點(diǎn)在中心主站。采用專網(wǎng)方案時(shí)，匯聚節(jié)點(diǎn)可以在桿塔或者變電站，但是最終的業(yè)務(wù)都送到變電站。4、變電站節(jié)點(diǎn)將匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)接入變電站的光纖骨干通信網(wǎng)，然后將在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控主站。5、監(jiān)控主站【位置：地市、省監(jiān)控中心】監(jiān)控主站一般置于省、地市的信息中心。包

8、括線路CAG、數(shù)據(jù)服務(wù)器、監(jiān)視器系統(tǒng)等。由光纖通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各遠(yuǎn)端監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)匯聚，然后通過安全處理環(huán)節(jié)后到達(dá)監(jiān)控主站，主站實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫的維護(hù)和加工，集中將各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中展示、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)加工、遠(yuǎn)程配置等處理。3.4 通信鏈路1、現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)通信現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)為監(jiān)控終端到桿塔節(jié)點(diǎn)的通信。監(jiān)控終端與桿塔節(jié)點(diǎn)CMA通過I1接口通信，當(dāng)前I1接口無通用規(guī)范，一般都采用廠家的私有協(xié)議?，F(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)視頻一般采用有線方式，其他監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以通過無線局域網(wǎng)或無線傳感網(wǎng)與桿塔節(jié)點(diǎn)對(duì)接。此段通信方式比較明確，不在本次研究范圍之內(nèi)。2、桿塔節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的通信如圖3-1中所示，通信鏈路-2為多個(gè)桿塔節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)匯聚的通

9、信網(wǎng)絡(luò)。本段鏈路是本次研究的重點(diǎn)內(nèi)容。3、匯聚節(jié)點(diǎn)到變電站的通信匯聚節(jié)點(diǎn)到變電站，可以采用有線方式（光纖、銅線）、無線方式，然后數(shù)據(jù)送到變電站的SDH/MSTP。本段鏈路是本次研究的重點(diǎn)內(nèi)容。4、變電站節(jié)點(diǎn)到監(jiān)控主站的通信如圖3-1，“通信鏈路-4”為變電站到監(jiān)控主站的傳輸通道，此段一般都采用光纖通信的方式。根據(jù)上面的分析，本文目的是選擇合適的網(wǎng)絡(luò)接入方式解決從“桿塔節(jié)點(diǎn)”到“變電站節(jié)點(diǎn)”的數(shù)據(jù)通信。第4章 接入通信方式介紹4.1 通信方式當(dāng)前通信技術(shù)豐富多樣，有必要針對(duì)輸電線路在線監(jiān)測(cè)接入網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用，分析各種通信技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，找出最佳解決方案。按照實(shí)際情況，我們分析下面4類主流的通信技術(shù)：

10、1. 光纖有線方式。2. 長(zhǎng)距離微波傳輸。3. 無線公網(wǎng)方式。4. 無線專網(wǎng)方式。 下面對(duì)于這4類通信方式做詳細(xì)分析。4.2 光纖有線方式電力光纖一般為OPGW和ADSS。技術(shù)可以采用成熟的光纖通信方案：EPON，SDH，光纖以太網(wǎng)等方式；考慮EPON系統(tǒng)對(duì)傳輸距離有限制，SDH設(shè)備很少提供工業(yè)級(jí)，光纖以太網(wǎng)方案符合工業(yè)級(jí)產(chǎn)品要求，所以可以優(yōu)選光纖以太網(wǎng)方案。下圖為采用光纖有線方式的應(yīng)用框圖：圖4-1：光纖有線解決方案從輸電線路的OPGW光纜內(nèi)選擇2芯用于輸電線路在線監(jiān)測(cè)。選擇具有OPGW分接點(diǎn)處安裝光纖通信設(shè)備接入監(jiān)控信號(hào)。但是不宜頻繁對(duì)OPGW開口。相鄰的無接頭桿塔節(jié)點(diǎn)設(shè)備的信息仍需采用無

11、線方式與此接頭點(diǎn)光纖通信設(shè)備連接。典型的OPGW開口間隔為：2km到5km。光纖有線方式優(yōu)點(diǎn)很多：通信容量大，抗電磁干擾強(qiáng)，采用成熟的光纖系統(tǒng)。采用工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備，如果系統(tǒng)按照FE來進(jìn)行計(jì)算，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)10-16個(gè)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)最高可達(dá)5Mbps左右；如果系統(tǒng)按照GE來進(jìn)行計(jì)算，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)10-16個(gè)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)最高可達(dá)50Mbps左右。但是光纖有線系統(tǒng)存在下述的問題：1. OPGW光纖接頭跨距大，仍需將中間無光纖開口桿塔節(jié)點(diǎn)設(shè)備依靠無線設(shè)備匯聚。2.鋪設(shè)從光纖接入節(jié)點(diǎn)桿塔到變電站的光纜代價(jià)大，施工周期長(zhǎng)。3. 光纖線路后期需要維護(hù)。4.3 微波方式微波通信使用波長(zhǎng)為10.1m(頻率為0.33GHz)的

12、電磁波進(jìn)行的通信。微波系統(tǒng)調(diào)制方式一般為QAM或者QPSK，抗阻擋、多徑干擾能力一般，因此微波通信的主要方式是視距通信。數(shù)字微波系統(tǒng)包括PDH、SDH微波，從技術(shù)上看采用的是TDM技術(shù)，與當(dāng)下的IP化方式相背離。如果接入輸電線路在線監(jiān)測(cè)的IP信號(hào)時(shí)，需要增加協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，無疑增加了系統(tǒng)建設(shè)、維護(hù)的復(fù)雜程度，所以不建議采用這樣的方式作為輸電線路在線監(jiān)測(cè)通信接入方案。4.4 無線公網(wǎng)方式當(dāng)前通信運(yùn)營(yíng)商所提供的無線公網(wǎng)的方案有：1. 衛(wèi)星通信方式。3大運(yùn)營(yíng)商、中國(guó)衛(wèi)通提供此項(xiàng)業(yè)務(wù)。2. 2G/3G公網(wǎng)方式。3大運(yùn)營(yíng)商提供此項(xiàng)業(yè)務(wù)。3. 4G公網(wǎng)方式。3大運(yùn)營(yíng)商正在實(shí)驗(yàn)LTE和Wimax。4.4.1

13、衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電信號(hào)，在兩個(gè)或多個(gè)地面站之間進(jìn)行通信。其特點(diǎn)是：通信距離遠(yuǎn)；覆蓋廣。衛(wèi)星通信使用微波頻段300 MHz30GHz。衛(wèi)星通信資費(fèi)方面比較突出，可提供的帶寬較低。但是具有全覆蓋的特點(diǎn)，在光纖、無線專網(wǎng)、2G/3G無線公網(wǎng)均不適合的窄帶應(yīng)用場(chǎng)合才會(huì)考慮。4.4.2 2G/3G公網(wǎng)方式電信運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)普遍提供2G/3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)，主要方式包括-GPRS、EDGE、CDMA 1x、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000。GPRS為通用分組無線服務(wù)技術(shù)，它是GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS的理論傳輸速率為56-114K

14、bps。EDGE是一種從GSM到3G的過渡技術(shù)，它主要是在GSM系統(tǒng)中采用了一種新的調(diào)制方法，最高速率可達(dá)384kbit/s。CDMA 1X系統(tǒng)采用反向相干解調(diào)、快速前向功控、發(fā)送分集、Turbo編碼等技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率可達(dá)到144Kbps。TD-SCDMA是中國(guó)移動(dòng)采用的3G無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前已經(jīng)全面升級(jí)到HSDPA，TD下行速度峰值理論可達(dá)2.8Mbit/s，上行速度峰值可達(dá)384kbit/s。 CDMA2000是中國(guó)電信采用的3G無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速度可達(dá)3.1Mbit/s下行和1.8Mbit/s上行。WCDMA是中國(guó)聯(lián)通采用的3G無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，理論上WCDMA網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)H

15、SDPA之后下行速度可達(dá)到7.2Mbit/s，上行速度可達(dá)5.76Mbit/s。當(dāng)前3G網(wǎng)絡(luò)商用帶寬下行可達(dá)200-500kbps，上行一般50-200kbps。2G/3G公網(wǎng)方式具有開通方便的優(yōu)勢(shì)，但是運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)流量收費(fèi)較高，所以此方式不適合高帶寬，實(shí)時(shí)性要求高的視頻監(jiān)控接入，可以考慮接入窄帶、低帶寬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。下表為各種通信方式的對(duì)比情況：表4-2 2G/3G數(shù)據(jù)方式對(duì)比說明技術(shù)技術(shù)特點(diǎn)傳輸速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)頻段GPRS 在原有的GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加了SGSN、GGSN。與GSM公用BSS。單時(shí)隙10-13kbps，最高50114kbps數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力一般，無QoS2.5G移動(dòng)90

16、0MHz885-905MH，930-950MH；905-909MH，950-954MH移動(dòng)1800MHz1710-1720MH，1805-1815MH聯(lián)通900Mhz909-915MH，954-960MH聯(lián)通1800MHz1745-1755MH，1840-1850MHEDGE采用多時(shí)隙操作和8PSK調(diào)制技術(shù)，比GPRS提高3倍帶寬。單載波可達(dá)30kbps，最高384kbps數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力較好，無QoS2.5G同GPRSCDMA1X擴(kuò)頻速率為SR1。實(shí)際100kbps左右數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力較好，無QoS2.5G821825MHz866870MHzWCDMA載波帶寬為5MHz。HSDPA：DL：14.4M

17、bps；UL：5.76Mbps數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力較好，有QoS3G1940-1955MHz2130 -2145MHzCDMA2000采用多載波（MC）方式，載波帶寬為1.25Mhz。DL：3.1Mbps；UL：1.8Mbps數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力較好，有QoS3G1920 -1935MHz2110 -2125MHzTDTD一個(gè)載頻 1.6MHz。TD-HSDPA：DL：2.8Mbps；UL：0.384Mbps數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力較好，有QoS3G1880-1900MHz2010-2025MHz4.4.3 4G公網(wǎng)方式4.4.3.1 4G技術(shù)簡(jiǎn)介4G是第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)的簡(jiǎn)稱，當(dāng)前公認(rèn)的比較有希望的4G方式是：LT

18、E、Wimax。能夠提供100Mbps的速度下載，以移動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)高清、多媒體應(yīng)用。LTE是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率。WiMax為全球微波互聯(lián)接入，采用當(dāng)前最新IEEE 802.16m技術(shù)可以提供300Mbps帶寬。4G技術(shù)已經(jīng)提出4-5年，但由于運(yùn)營(yíng)商當(dāng)前3G尚未建設(shè)完畢，啟動(dòng)4G需要大量資金；頻段尚未完全確定等問題。國(guó)內(nèi)尚未形成真正的商用網(wǎng)絡(luò)。所以說4G公網(wǎng)當(dāng)前不具備作為輸電線路接入網(wǎng)絡(luò)的條件。4.5 無線專網(wǎng)方式4.5.1 無線專網(wǎng)技術(shù)介紹寬帶無線接入技術(shù)既屬于無線通信技術(shù)范疇，又屬

19、于接入網(wǎng)的范疇。當(dāng)前各種寬帶無線專網(wǎng)技術(shù)在系統(tǒng)上都是遵從或借鑒IEEE802.11x，802.16，Wifi的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、無線通信的調(diào)制技術(shù)、多址技術(shù)、空中接口鏈路、無線頻譜等技術(shù)特點(diǎn)。根據(jù)采用不同的技術(shù)，無線專網(wǎng)系統(tǒng)的接入點(diǎn)覆蓋范圍從幾十米到幾十、幾百公里，可以實(shí)現(xiàn)各種范圍的網(wǎng)絡(luò)覆蓋；帶寬也從幾兆、幾十兆到幾百兆都可以實(shí)現(xiàn)。下表為幾種主流無線專網(wǎng)通信技術(shù)的帶寬和頻譜情況：表4-3 主流無線專網(wǎng)技術(shù)技術(shù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)采用頻段最大數(shù)據(jù)帶寬能力802.11a5.8G54Mbit/s802.11b2.4G11Mbit/s802.11g2.4G/5.8G22-54Mbit/s802.11n2.4G/5.8

20、G300-540Mbit/s802.162G-66G2-155-300Mbit/sWifi2.4G11Mbit/s802.11x是一個(gè)協(xié)議族，包括a，b，g，n。系統(tǒng)采用CSMA/CA協(xié)議，a，g使用最為廣泛，最大數(shù)據(jù)傳輸率為54Mb/s。 新的802.11n可以支持到300M帶寬應(yīng)用。IEEE 802.11b載波的頻率為2.4GHz，傳送速度為11Mbit/s，IEEE 802.11b是所有無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中最著名，也是普及最廣的標(biāo)準(zhǔn)。802.16標(biāo)準(zhǔn)是為在各種傳播環(huán)境（包括視距、近視距和非視距）中獲得最優(yōu)性能而設(shè)計(jì)的。頻段范圍：260GHz。系統(tǒng)支持OFDM調(diào)制，波形在幾十的通信距離上支持高

21、頻譜效率，在一個(gè)射頻內(nèi)速率可高達(dá)70Mbit/s。系統(tǒng)支持先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ňW(wǎng)狀網(wǎng)）和天線技術(shù)（波束成形、天線分集）來進(jìn)一步改善覆蓋。這些先進(jìn)技術(shù)也可用來提高頻譜效率、容量、復(fù)用以及每射頻信道的平均與峰值吞吐量。媒體接入控制（MAC）層支持QoS管理，能滿足對(duì)不同業(yè)務(wù)質(zhì)量的要求，支持連接帶寬策略調(diào)整，以保證語音和視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的低延時(shí)要求。最新批準(zhǔn)IEEE 802.16m標(biāo)準(zhǔn)可支持超過300Mbps的下行速率。Wi-Fi是一種可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。Wi-Fi是一個(gè)無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)所持有。主

22、要用于改善基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性。4.5.2 無線專網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用對(duì)比Wi-Fi技術(shù)適用于近距離（通常100米左右）、視距條件，應(yīng)用于小區(qū)域內(nèi)對(duì)QoS要求不高的業(yè)務(wù)的匯接，由于其采用CSMA/CA協(xié)議，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)增加時(shí)，通信效率急劇下降。802.16傳輸距離更長(zhǎng)，傳輸速率更快，它對(duì)安全方面提供了更多的手段，并且支持MIMO、MESH、智能天線技術(shù)等，802.16m的WiMax2標(biāo)準(zhǔn)可以支持到300M帶寬。根據(jù)對(duì)比802.16方式更適合電力網(wǎng)無線專網(wǎng)應(yīng)用。針對(duì)電網(wǎng)的輸電線路監(jiān)測(cè)應(yīng)用，需要考慮先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)、多址技術(shù)、動(dòng)態(tài)自適應(yīng)、安全技術(shù)、天線技術(shù)、最佳設(shè)計(jì)方案來保證更

23、好的傳輸質(zhì)量。第5章 各種通信方式對(duì)比和結(jié)論5.1 各通信方式對(duì)比各種通信方式都有其最佳適用的場(chǎng)景，下面將根據(jù)輸電線路在線監(jiān)測(cè)通信需求中關(guān)心的問題將各種通信方式做對(duì)比分析。34下表為各種通信方式在不同方面的對(duì)比表：表5-1 各種通信方式對(duì)比對(duì)比項(xiàng)目光纖方式微波方式衛(wèi)星公網(wǎng)2G/3G公網(wǎng)4G公網(wǎng)無線專網(wǎng)方式對(duì)比分析系統(tǒng)帶寬情況采用光纖通信的方式，可以是EPON，SDH，GE switch的方式，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以獲得大于2M左右的帶寬。最大可以達(dá)到20M-30M。傳統(tǒng)的微波為PDH，帶寬較小。新型的SDH微波帶寬可達(dá)155M。典型系統(tǒng)為點(diǎn)到點(diǎn)，需要接力。采用衛(wèi)星通信帶寬較低，不考慮視頻應(yīng)用，僅考慮1k

24、bps帶寬的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸。2G網(wǎng)絡(luò)可以提供56-114Kbps帶寬。3G網(wǎng)絡(luò)可以提供100-200Kbps帶寬。每個(gè)覆蓋站可以提供100M帶寬，但是網(wǎng)絡(luò)尚未商用。點(diǎn)到多點(diǎn)模式（匯聚模式），按照1：16，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以提供2M帶寬。點(diǎn)到點(diǎn)的模式，可以支持220M-300M。光纖方式提供帶寬最大，微波、無線專網(wǎng)次之，下面的順序是4G，2G/3G,衛(wèi)星。2G，3G，衛(wèi)星方式帶寬有限不支持圖像傳輸。其他帶寬符合圖像傳輸要求。系統(tǒng)實(shí)時(shí)性系統(tǒng)時(shí)延較低。實(shí)時(shí)性高。典型為50ms延時(shí)較大，一般為幾百到1000ms。需要與運(yùn)行商IP網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)延時(shí)大。大于秒級(jí)。比2G/3G會(huì)有改善。但仍然較大。系統(tǒng)的MAC

25、采用TDM、TDMA方式，系統(tǒng)延時(shí)小、效率高。典型系統(tǒng)時(shí)延5ms。光纖和無線專網(wǎng)有較高的實(shí)時(shí)性。其他方式實(shí)時(shí)性較差。系統(tǒng)可靠性需選擇工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，系統(tǒng)可靠性高。需選擇工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，系統(tǒng)可靠性高。需選擇工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，代價(jià)較大。需選擇工業(yè)級(jí)模塊，比民用代價(jià)大。網(wǎng)絡(luò)本身是面向民用級(jí)。需選擇工業(yè)級(jí)模塊，比民用代價(jià)大。網(wǎng)絡(luò)本身是面向民用級(jí)。本身符合工業(yè)級(jí)需求，具備野外特性，對(duì)于溫度、天氣等適用率高。都需要采用工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，符合電力高可靠性的需求。系統(tǒng)安全性電網(wǎng)有線內(nèi)網(wǎng)，安全性高。無線內(nèi)網(wǎng)，無線數(shù)據(jù)有擾碼和加密，安全性高。公網(wǎng)，數(shù)據(jù)通過運(yùn)營(yíng)商，需要考慮安全通信處理環(huán)節(jié)。公網(wǎng)，數(shù)據(jù)通過運(yùn)營(yíng)商，需要考慮安全通信處理環(huán)

26、節(jié)。公網(wǎng)，數(shù)據(jù)通過運(yùn)營(yíng)商，需要考慮安全通信處理環(huán)節(jié)。無線內(nèi)網(wǎng)，無線數(shù)據(jù)有特殊編碼、封裝和加密，安全性高。公網(wǎng)方式需要考慮安全通信處理環(huán)節(jié)。系統(tǒng)可用性系統(tǒng)可用性強(qiáng)。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。會(huì)收到天氣、遮擋、電磁波的干擾。需從調(diào)制方式、物理層尋求好的方法。全覆蓋。會(huì)收到天氣、遮擋、電磁波的干擾。覆蓋取決于運(yùn)營(yíng)商建設(shè)。有信號(hào)盲區(qū)。會(huì)收到天氣、遮擋、電磁波的干擾。覆蓋取決于運(yùn)營(yíng)商建設(shè)。有信號(hào)盲區(qū)。會(huì)收到天氣、遮擋、電磁波的干擾。會(huì)收到天氣、遮擋、電磁波的干擾。需從調(diào)制方式、天線尋求好的方法。光纖系統(tǒng)可用性最高；無線方式均存在天氣、遮擋、電磁波的干擾。需要選用先進(jìn)的調(diào)制方式，天線方式提升可用性。系統(tǒng)抗干擾性光纖系

27、統(tǒng)抗干擾性強(qiáng)?？垢蓴_性一般。必要時(shí)提高發(fā)射功率，增強(qiáng)天線能力?？垢蓴_性一般。必要時(shí)提高發(fā)射功率，增強(qiáng)天線能力?？垢蓴_性一般。本身為民用系統(tǒng)，完全取決于運(yùn)營(yíng)商?？垢蓴_性一般。本身為民用系統(tǒng)，完全取決于運(yùn)營(yíng)商。物理層采用正交頻分復(fù)用（OFDM）、收發(fā)分集、自適應(yīng)調(diào)制等多種先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)非視距（NLOS）傳輸。光纖系統(tǒng)抗干擾性最高；無線專網(wǎng)、微波系統(tǒng)可以采用先進(jìn)的調(diào)制和物理層技術(shù)提高抗擾性；無線公網(wǎng)完全取決于運(yùn)營(yíng)商。系統(tǒng)施工難度需要施工光纜。不建議頻繁將OPGW光纜開口。OPGW，ADSS施工都有完善的施工經(jīng)驗(yàn)。無線設(shè)備，無需光纜施工。施工代價(jià)低。無線設(shè)備，無需光纜施工。施工代價(jià)低。無線設(shè)備，無需光纜

28、施工。施工代價(jià)低。無線設(shè)備，無需光纜施工。施工代價(jià)低。無線設(shè)備，無需光纜施工。施工代價(jià)低。桿塔光接入點(diǎn)需選擇OPGW光纜接頭，不宜在短距離頻繁進(jìn)行開口施工。無線方式施工方便。系統(tǒng)成本系統(tǒng)成本包括：光纜成本，光纜施工成本，光纖通信設(shè)備成本（典型的為EPON），系統(tǒng)供電成本。系統(tǒng)成本包括：微波設(shè)備成本，安裝施工成本，系統(tǒng)供電成本。如果系統(tǒng)為SDH/PDH,還需要IP-TDM轉(zhuǎn)換設(shè)備。系統(tǒng)成本包括：衛(wèi)星通信設(shè)備成本，安裝施工成本，系統(tǒng)供電成本，支付給運(yùn)營(yíng)商的流量費(fèi)用。系統(tǒng)成本包括：無線公網(wǎng)通信設(shè)備成本（2G，3G），安裝施工成本，系統(tǒng)供電成本，支付給運(yùn)營(yíng)商的流量費(fèi)用。系統(tǒng)成本包括：無線公網(wǎng)通信設(shè)備成

29、本（4G），安裝施工成本，系統(tǒng)供電成本，支付給運(yùn)營(yíng)商的流量費(fèi)用。系統(tǒng)成本包括：無線專網(wǎng)設(shè)備成本，安裝施工成本，系統(tǒng)供電成本。需要綜合實(shí)際需求，每種應(yīng)用在不同場(chǎng)合有不同性價(jià)比。系統(tǒng)維護(hù)光纖通信系統(tǒng)為電網(wǎng)自有網(wǎng)絡(luò)，需要維護(hù)網(wǎng)絡(luò)、局端設(shè)備、終端設(shè)備。系統(tǒng)為電網(wǎng)自有網(wǎng)絡(luò)，需要維護(hù)局端設(shè)備、終端設(shè)備。無線網(wǎng)絡(luò)無需維護(hù)。公網(wǎng)，只考慮維護(hù)終端設(shè)備。公網(wǎng)，只考慮維護(hù)終端設(shè)備。公網(wǎng)，只考慮維護(hù)終端設(shè)備。系統(tǒng)為電網(wǎng)自有網(wǎng)絡(luò)，需要維護(hù)局端設(shè)備、終端設(shè)備。無線網(wǎng)絡(luò)無需維護(hù)。公網(wǎng)方案所需維護(hù)量最小。無線方式無需維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，只維護(hù)設(shè)備。光纖有線方式需維護(hù)設(shè)備+網(wǎng)絡(luò)。5.2 對(duì)比分析結(jié)論綜合上述的對(duì)比，可以得到結(jié)論如下：1.

30、 光纖有線方式、無線專網(wǎng)方式、2G/3G無線公網(wǎng)方式3種方式為適合當(dāng)下輸電線路在線監(jiān)測(cè)通信系統(tǒng)的方式。建設(shè)中可以依據(jù)實(shí)際情況因地制宜地選擇適合的方案。2. 光纖有線方式在很多方面具有優(yōu)勢(shì)，如果線路上具有豐富的光纖資源，比如：具有適合的OPGW開口節(jié)點(diǎn)、從某輸電線路到變電站已經(jīng)具備了光纜連接的，選用光纖方式可大幅降低造價(jià)。3. 無線專網(wǎng)方式可以靈活的按照點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)。系統(tǒng)采用802.16方式，系統(tǒng)最大支持視距200km的距離，帶寬最大可達(dá)300M。系統(tǒng)具有高實(shí)時(shí)性、大帶寬、施工成本低的顯著特點(diǎn)。系統(tǒng)適合做為輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的回傳通信方式之一，尤其在無光纖資源又需要實(shí)時(shí)視頻的場(chǎng)合。

31、4. 當(dāng)輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無實(shí)時(shí)圖像需求情況下，如果僅需窄帶、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，考慮公網(wǎng)有覆蓋情況下，選擇電信運(yùn)營(yíng)商無線2G，3G公網(wǎng)方式作為回傳通信網(wǎng)絡(luò)。此時(shí)系統(tǒng)初步投入較少，網(wǎng)絡(luò)也無需維護(hù)。但是需要考慮網(wǎng)絡(luò)的安全性和后期的流量費(fèi)用。第6章 經(jīng)濟(jì)性分析6.1 公網(wǎng)方式無線2G，3G公網(wǎng)都是按照流量進(jìn)行收費(fèi)。適用低帶寬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，靜態(tài)圖片應(yīng)用，不適合實(shí)時(shí)高清視頻監(jiān)控的場(chǎng)合。寧夏地區(qū)中國(guó)移動(dòng)的GPRS，3G套餐資費(fèi)政策：5元30M GPRS流量20元150M GPRS流量50元500M GPRS流量100元2G GPRS流量 200元5G GPRS流量超出套餐流量0.01元/K。套餐月費(fèi)用

32、封頂500元，15G流量。按照“普清D1”方式【720p高清帶寬需要需要大一倍】，如果需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，每天流量為：24*60*60*1M=86G。即便最大封頂流量也無法滿足。所以說實(shí)時(shí)視頻無法采用公網(wǎng)方式進(jìn)行，公網(wǎng)僅可以考慮每天定時(shí)上報(bào)一定的圖片監(jiān)控信息。按照采用5G/月帶寬，每天帶寬為5G/30=167M/天（僅提供參考圖片，不能提供實(shí)時(shí)影像）。如果系統(tǒng)上500個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，考慮系統(tǒng)運(yùn)行15年，需要付給運(yùn)營(yíng)商的費(fèi)用參考：500*15*12*200=1800萬。即便不考慮2G, 3G設(shè)備費(fèi)用，平均每個(gè)節(jié)點(diǎn)花費(fèi)達(dá)3.6萬。6.2 光纖方式與無線專網(wǎng)方式對(duì)比光纖方式，無線專網(wǎng)方式都可以支持高帶寬、強(qiáng)實(shí)時(shí)

33、性的視頻應(yīng)用，同時(shí)也滿足低帶寬數(shù)據(jù)的接入。由于這2種方式為建設(shè)電力的專網(wǎng)，無需付流量費(fèi)用。本節(jié)將主要針對(duì)光纖方式、無線專網(wǎng)方式在典型應(yīng)用場(chǎng)合做經(jīng)濟(jì)性分析。按照一個(gè)特定的場(chǎng)景：接入20個(gè)桿塔節(jié)點(diǎn)應(yīng)用為例，然后根據(jù)桿塔匯聚節(jié)點(diǎn)到變電站不同距離我們計(jì)算這2種方式的成本對(duì)比。光纖方式解決方案說明：由于OPGW光纖不能頻繁開口，本應(yīng)用使用2個(gè)OPGW接口，其中一個(gè)為總匯聚節(jié)點(diǎn)，從此處將業(yè)務(wù)通過光纖傳輸?shù)阶冸娬?。采用無線專網(wǎng)PTMP方式按照1：10覆蓋桿塔節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)帶寬2.5M。系統(tǒng)有2個(gè)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)基站設(shè)備?？傮w帶寬50M。系統(tǒng)應(yīng)用圖如下所示：圖6-1 20個(gè)點(diǎn)的光纖方案無線基站覆蓋10個(gè)桿塔節(jié)點(diǎn)，匯聚

34、后均接入OPGW接頭節(jié)點(diǎn)的光纖設(shè)備。從OPGW總匯聚點(diǎn)需架設(shè)ADSS光纜到變電站。無線專網(wǎng)方式解決方案說明：采用無線專網(wǎng)PTMP方式覆蓋桿塔節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)帶寬2.5M。相同按照每10個(gè)節(jié)點(diǎn)匯聚進(jìn)行設(shè)計(jì)?？傮w帶寬50M。匯聚點(diǎn)采用大容量無線點(diǎn)到點(diǎn)長(zhǎng)距離設(shè)備到變電站。系統(tǒng)應(yīng)用圖如下所示：圖6-2 20個(gè)點(diǎn)的無線專網(wǎng)方案下表為2種解決方案需要的成本統(tǒng)計(jì)：表6-1 2種方案成本統(tǒng)計(jì)分析設(shè)備需求光纖有線方式無線專網(wǎng)方式對(duì)比分析終端設(shè)備各節(jié)點(diǎn)傳感視頻設(shè)備各節(jié)點(diǎn)傳感視頻設(shè)備2種方案一致。桿塔節(jié)點(diǎn)CMA每個(gè)桿塔配備每個(gè)桿塔配備2種方案一致。都是20個(gè)。桿塔節(jié)點(diǎn)無線終端18192種方案基本一致。僅差距一個(gè)無線終

35、端。桿塔節(jié)點(diǎn)無線基站222種方案一致。匯聚點(diǎn)交換機(jī)2，每個(gè)匯聚點(diǎn)1臺(tái)光纖交換機(jī)。1，匯聚點(diǎn)1臺(tái)電交換機(jī)。電交換機(jī)成本低于光交換機(jī)。從匯聚點(diǎn)到變電站ADSS光纖鋪設(shè)1對(duì)大容量點(diǎn)到點(diǎn)設(shè)備根據(jù)距離進(jìn)行對(duì)比。依照上述的分析，2種方式成本區(qū)別主要在匯聚點(diǎn)到變電站解決方案上，我們分析下面幾種典型場(chǎng)景的情況：場(chǎng)景一：桿塔匯聚接入點(diǎn)到變電站10km光纖采購(gòu)+施工按照2.5萬/km，光纖有線方案費(fèi)用=2.5*10=25萬。無線點(diǎn)到點(diǎn)，10km，50M帶寬，系統(tǒng)費(fèi)用為12萬。場(chǎng)景二：桿塔匯聚接入點(diǎn)到變電站30km光纖采購(gòu)+施工按照2.5萬/km，光纖有線方案費(fèi)用=2.5*30=75萬。無線點(diǎn)到點(diǎn)，30km，50M

36、帶寬，系統(tǒng)費(fèi)用為16萬。場(chǎng)景三：桿塔匯聚接入點(diǎn)到變電站60km光纖采購(gòu)和施工按照2.5萬/km，光纖有線方案費(fèi)用=2.5*60=150萬。無線點(diǎn)到點(diǎn)，60km，50M帶寬，系統(tǒng)費(fèi)用為22萬。場(chǎng)景四：桿塔匯聚接入點(diǎn)到變電站120km光纖采購(gòu)和施工按照2.5萬/km，光纖有線方案費(fèi)用=2.5*120=300萬。無線點(diǎn)到點(diǎn)，120km，50M帶寬，系統(tǒng)費(fèi)用為30萬。從對(duì)比看，采用無線專網(wǎng)方式比部署光纜相比具有較強(qiáng)的成本優(yōu)勢(shì)，尤其是在接入?yún)R聚點(diǎn)到變電站距離較長(zhǎng)的場(chǎng)合。第7章 通信鏈路接入方案建議綜合上述各種通信接入技術(shù)的比較，推薦寧夏電力系統(tǒng)采用混合組網(wǎng)方式進(jìn)行輸電線路在線監(jiān)測(cè)通信鏈路的建設(shè)，推薦方案

37、如下：方案一：光纖+無線混合接入方式適用范圍：適用于監(jiān)測(cè)桿塔具備光纜線路，光纜纖芯資源豐富，同時(shí)接入點(diǎn)光纜應(yīng)有余留長(zhǎng)度，具備開斷條件?；旌辖M網(wǎng)系統(tǒng)整體采用IP的方式進(jìn)行組網(wǎng)，匯聚點(diǎn)至桿塔節(jié)點(diǎn)采用無線方式接入，無線方式推薦采用802.16 PTMP方式，桿塔匯聚點(diǎn)采用工業(yè)以太網(wǎng)光交換設(shè)備，通過OPGW光通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多個(gè)無線匯聚節(jié)點(diǎn)的上聯(lián)，通過ADSS光纜實(shí)現(xiàn)光纖匯聚點(diǎn)到變電站的連接，從變電站到電力公司總部之間利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。為提高系統(tǒng)的安全性，在變電站內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)與數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器之間架設(shè)路由器或安全設(shè)備，并配置相關(guān)策略。圖7-1 光纖+無線通信方案優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟，環(huán)境適應(yīng)性好，

38、支持冗余保護(hù)組網(wǎng)功能。組網(wǎng)靈活，傳輸距離長(zhǎng)。抗單點(diǎn)失效性強(qiáng)，單臺(tái)設(shè)備損壞不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)多，不統(tǒng)一，兼容性較差。系統(tǒng)功耗較大，對(duì)供電電源的要求較高。系統(tǒng)成本較高。如果變電站到匯聚節(jié)點(diǎn)無光纜資源時(shí)，建設(shè)施工光纖通道成本較高。方案二：無線專網(wǎng)接入方式靈活的采用無線點(diǎn)到點(diǎn)，無線點(diǎn)到多點(diǎn)通信方式，及其這2種方式組合的組網(wǎng)方式來滿足輸電線路通信接入。系統(tǒng)采用802.16方式，下圖為采用無線點(diǎn)到多點(diǎn)的方式來實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的桿塔節(jié)點(diǎn)匯聚接入。匯聚節(jié)點(diǎn)采用點(diǎn)到點(diǎn)大容量的無線通信方式接入到變電站。圖7-2 無線專網(wǎng)通信方案優(yōu)點(diǎn)：通信性能好、數(shù)據(jù)傳遞能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)安全性有保障，尤其在需要傳

39、遞動(dòng)態(tài)視頻/圖像信號(hào)的場(chǎng)合。無線專網(wǎng)是沿電力線部署的系統(tǒng)，不會(huì)產(chǎn)生邊遠(yuǎn)地區(qū)線路的覆蓋問題，此外，專網(wǎng)方案還可以為巡檢等擴(kuò)展應(yīng)用提供服務(wù)。設(shè)備鋪設(shè)速度快，對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)不影響。今后通信線路免維護(hù)。缺點(diǎn)：前期投入較大。對(duì)惡劣天氣及地形環(huán)境有一定要求。采用公用無線頻段，容易出現(xiàn)同頻干擾問題。系統(tǒng)功耗較大，對(duì)供電電源的要求較高。方案三：2G、3G無線公網(wǎng)接入方式當(dāng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)僅有窄帶業(yè)務(wù)需求時(shí)，可以考慮采用2G、3G無線公網(wǎng)方式，監(jiān)測(cè)桿塔的CMA數(shù)據(jù)由2G、3G無線網(wǎng)卡轉(zhuǎn)換后進(jìn)入運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控主站從運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)管得到所有匯聚的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)具體應(yīng)用如下所示：圖7-3 無線公網(wǎng)通信方案優(yōu)點(diǎn)：通信網(wǎng)絡(luò)開通快。無需對(duì)通信

40、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)。初期投入資金少。缺點(diǎn)：帶寬小，不適合實(shí)時(shí)視頻應(yīng)用。盡可以支持低帶寬應(yīng)用。后期費(fèi)用大。數(shù)據(jù)都通過運(yùn)營(yíng)商，需要考慮數(shù)據(jù)安全處理環(huán)節(jié)。第8章 結(jié)論由于輸電線路桿塔種類眾多，施工環(huán)境也各不相同，輸電線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信接入網(wǎng)絡(luò)最好減少對(duì)于輸電桿塔線路的施工改造。因地制宜的根據(jù)實(shí)際情況選擇無線或光纖的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接入。當(dāng)某些桿塔的光纖資源比較豐富，施工條件便利的，考慮采用光纖方式接入輸電桿塔監(jiān)控設(shè)備。如果無光纜線路或光纖資源無冗余的，我們優(yōu)先采用無線專網(wǎng)方式來進(jìn)行接入。附件-1：視頻信號(hào)帶寬需求計(jì)算各種標(biāo)準(zhǔn)視頻格式分辨率:QCIF：PAL制176 x 144, NTSC制：176 x 120C

41、IF：PAL制352 x 288, NTSC制：352 x 240D1：PAL制704 x 576, NTSC制：704 x 480 D1的圖像質(zhì)量接近品質(zhì)D2：480P格式，和逐行掃描DVD規(guī)格相同，行頻為31.5kHz D3：1080i格式，分辨率為1920×1080i/60Hz，行頻為33.75kHz D4：720p格式，分辨率為1280×720p/60Hz，行頻為45kHz D5：1080p格式，分辨率為1920×1080逐行掃描，專業(yè)格式 考慮設(shè)備未來3-5年的可用性，視頻信息建議選擇最常用的：普清（D1格式），高清（720p格式）。下面計(jì)算這2種格式的

42、帶寬需求：720P單幅圖片數(shù)據(jù)量=1280*720*24/8/1024=2700kBytesD1單幅圖片數(shù)據(jù)量=704*576*24/8/1024=1188kBytes【注：每個(gè)像素按照24bit進(jìn)行計(jì)算】國(guó)內(nèi)PAL制式圖像為每秒25幀。極限情況下，如果按照每幀圖像都完全不同，則極限數(shù)據(jù)流量為：720P活動(dòng)圖像極限數(shù)據(jù)量=2700*25=67500kBytes/sD1活動(dòng)圖像極限數(shù)據(jù)量=1188*25=29700kBytes/s實(shí)際圖像傳輸都是以增量數(shù)據(jù)為主，一般在不同應(yīng)用場(chǎng)合增量數(shù)據(jù)不同，一般增量數(shù)據(jù)都在10%-30%，輸電線路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)增量數(shù)據(jù)應(yīng)該在20%之內(nèi)。增量數(shù)據(jù)在10%情況下，

43、720p視頻原始數(shù)據(jù)量 = 2700kBytes*10%*24 +2700kBytes=9180kByte/s=72Mbit/s增量數(shù)據(jù)在20%情況下，720p視頻原始數(shù)據(jù)量 = 2700kBytes*20%*24 +2700kBytes=15660kByte/s=123Mbit/s增量數(shù)據(jù)在10%情況下，D1視頻原始數(shù)據(jù)量 = 1188kBytes*10%*24 +1188kBytes=4039kByte/s=32Mbit/s增量數(shù)據(jù)在20%情況下，D1視頻原始數(shù)據(jù)量 = 1188kBytes*20%*24 +1188kBytes=6890kByte/s=54Mbit/sH.264為最流行的

44、壓縮方式，在相同條件下H.264的壓縮比是MPEG-4的1.5-2倍。我們采用一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值：壓縮比80：1，計(jì)算壓縮后視頻帶寬為：增量數(shù)據(jù)在10%情況下，720p視頻壓縮后凈數(shù)據(jù)量 = 72/80=0.9Mbit/s增量數(shù)據(jù)在20%情況下，720p視頻壓縮后凈數(shù)據(jù)量 = 123/80=1.6Mbit/s增量數(shù)據(jù)在10%情況下，D1視頻壓縮后凈數(shù)據(jù)量 = 32/80=0.4Mbit/s增量數(shù)據(jù)在20%情況下，D1視頻壓縮后凈數(shù)據(jù)量 = 54/80=0.7Mbit/s最終數(shù)據(jù)需要進(jìn)行IP封裝，需要加上網(wǎng)絡(luò)開銷，我們按照增加30%的開銷進(jìn)行計(jì)算，最終的帶寬需求為：增量數(shù)據(jù)在10%情況下，720p視頻傳

45、輸帶寬需求=0.9*1.3=1.17Mbit/s增量數(shù)據(jù)在20%情況下，720p視頻傳輸帶寬需求=1.6*1.3=2.08Mbit/s增量數(shù)據(jù)在10%情況下，D1視頻傳輸帶寬需求=0.4*1.3=0.52Mbit/s增量數(shù)據(jù)在20%情況下，D1視頻傳輸帶寬需求=0.7*1.3=0.91Mbit/s依據(jù)上面的理論計(jì)算，按照輸電線路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)增量數(shù)據(jù)基本在20%之內(nèi)估計(jì)，為了方便進(jìn)行計(jì)算，我們經(jīng)驗(yàn)上將輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)視頻帶寬需求按照：D1格式->1Mbps，720p格式->2Mbps。附件-2：各種通信方式的參考信息介紹注：附錄-2里面的標(biāo)題對(duì)應(yīng)文檔中的相應(yīng)標(biāo)題部分4.3 微波

46、傳輸方式微波通信：microwave communication ，使用波長(zhǎng)為10.1m(頻率為0.33GHz)的電磁波進(jìn)行的通信。由于微波的頻率高，共在空中的傳播特性與光波相近，調(diào)制方式一般為QAM或者QPSK，遇到阻擋就被反射或被阻斷，因此微波通信的主要方式是視距通信，超過視距以后需要中繼接力轉(zhuǎn)發(fā)。微波設(shè)備把電波聚集起來成為波束，送至遠(yuǎn)方，一般都采用拋物面天線，其聚焦作用可大大增加傳送距離。多個(gè)收發(fā)信機(jī)可以共同使用一個(gè)天線而互不干擾，我國(guó)現(xiàn)用微波系統(tǒng)在同一頻段同一方向可以有六收六發(fā)同時(shí)工作，也可有八收八發(fā)同時(shí)工作以增加微波電路的總體容量。微波設(shè)備有模擬和數(shù)字之分。模擬微波系統(tǒng)每個(gè)收發(fā)信機(jī)可

47、以工作于60路、960路、1800路或2700路通信，可用于不同容量等級(jí)的微波電路。數(shù)字微波系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)字復(fù)用設(shè)備以30路電話按時(shí)分復(fù)用原理組成一次群，進(jìn)而可組成二次群120路、三次群480路、四次群1920路，并經(jīng)過數(shù)字調(diào)制器調(diào)制于發(fā)射機(jī)上，在接收端經(jīng)數(shù)字解調(diào)器還原成多路電話。最新的微波通信設(shè)備，其數(shù)字系列標(biāo)準(zhǔn)與光纖通信的同步數(shù)字系列(SDH)完全一致，稱為SDH微波。這種新的微波設(shè)備在一條電路上八個(gè)束波可以同時(shí)傳送三萬多路數(shù)字電話電路(2.4Gbit/s)。從技術(shù)上看微波采用的TDM技術(shù)（PDH，SDH），與當(dāng)下的IP化方式相背離。如果接入輸電線路在線監(jiān)測(cè)的IP信號(hào)時(shí)，需要增加協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，

48、無疑增加了系統(tǒng)建設(shè)、維護(hù)的復(fù)雜程度，所以不建議采用這樣的方式。4.4.1 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信：satellite communication，利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電信號(hào)，在兩個(gè)或多個(gè)地面站之間進(jìn)行通信。其特點(diǎn)是：通信距離遠(yuǎn)；通信容量大；不受大氣層騷動(dòng)的影響，通信可靠。衛(wèi)星通信使用微波頻段300 MHz30GHz，采用高頻信號(hào)發(fā)射。其目的是保證地面上發(fā)射的電磁波能夠穿透電離層到達(dá)衛(wèi)星。衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)具有惟一的三維無縫隙覆蓋能力 ；獨(dú)特的靈活性與普遍服務(wù)能力；宏大區(qū)域的可搬移性與可移動(dòng)性；廣域復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)成能力與廣域Internet交互連接能力；特有的廣域廣播與多播能力；對(duì)國(guó)際

49、/區(qū)域/本地連接距離的不敏感性；對(duì)應(yīng)急救災(zāi)及寬帶系統(tǒng)備份與故障搶救的快速靈活與安全可靠方面的獨(dú)特能力，等等特點(diǎn)。中國(guó)電信、移動(dòng)、聯(lián)通3大運(yùn)營(yíng)商都能提供衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)（數(shù)據(jù)、話音、傳真等），下表為資費(fèi)說明（注：?jiǎn)挝粸?人民幣/分鐘）：表4-1 3大運(yùn)營(yíng)商衛(wèi)星業(yè)務(wù)資費(fèi)中國(guó)衛(wèi)通推出IPstar寬帶接入業(yè)務(wù)，其框架如下圖：圖4-2：IPstar衛(wèi)星通信解決方案下面是IPSTAR衛(wèi)星的覆蓋區(qū)域圖，這里面的黃、紅、藍(lán)、綠的圈圈就是表示的IPSTAR衛(wèi)星的覆蓋范圍和場(chǎng)強(qiáng)。圖4-3：IPstar衛(wèi)星覆蓋范圍IPstar在帶寬為1Mbit/s, 每月資費(fèi)為2000元左右（應(yīng)該是共享帶寬，各省政策不同）。 衛(wèi)星通信

50、資費(fèi)方面比較突出，帶寬也比較低。但是具有全覆蓋的特點(diǎn)，在光纖、無線專網(wǎng)、2G/3G無線公網(wǎng)均不適合的窄帶場(chǎng)合可以考慮采用。4.4.2.1 GPRS技術(shù)GPRS通用分組無線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service)，它是GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS可說是GSM的延續(xù)。GPRS以封包（Packet）式來傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計(jì)算，并非使用其整個(gè)頻道，理論。GPRS的理論傳輸速率為56-114Kbps。GPRS是疊加在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)的另一網(wǎng)絡(luò)，GPRS網(wǎng)絡(luò)在原有的GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加了SGSN（服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)）、GGS

51、N（網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)）等功能實(shí)體。GPRS共用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)的BSS系統(tǒng)，但要對(duì)軟硬件進(jìn)行相應(yīng)的更新。4.4.2.2 EDGE技術(shù)EDGE是英文Enhanced Data Rate for GSM Evolution 的縮寫，即增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)技術(shù)。EDGE是一種從GSM到3G的過渡技術(shù)，它主要是在GSM系統(tǒng)中采用了一種新的調(diào)制方法：多時(shí)隙操作和8PSK調(diào)制技術(shù)。由于8PSK可將現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)采用的GMSK調(diào)制技術(shù)的符號(hào)攜帶信息空間從1擴(kuò)展到3，從而使每個(gè)符號(hào)所包含的信息是原來的3倍。EDGE技術(shù)有效地提高了GPRS信道編碼效率及其高速移動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，它的最高速率可達(dá)384kbit

52、/s。4.4.2.3 CDMA 1x技術(shù)CDMA 1X是指cdma2000的第一階段，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率可達(dá)到144Kbps、網(wǎng)絡(luò)部分引入分組交換，可支持移動(dòng)IP業(yè)務(wù)。 CDMA 1X采用擴(kuò)頻速率為SR1，即指前向信道和反向信道均用碼片速率1.2288Mbit/s的單載波直接系列擴(kuò)頻方式。因此它可以方便地與IS-95 （A/B）后向兼容，實(shí)現(xiàn)平滑過渡。CDMA1X技術(shù)的最大特點(diǎn)是高速數(shù)據(jù)傳輸能力，理論最高傳輸速度為 307.2K，實(shí)際應(yīng)用傳輸分組數(shù)據(jù)峰值傳輸速率可達(dá)144Kbps之上，幾乎是GPRS速度的3倍。4.4.2.4 TD-SCDMA技術(shù)TD-SCDMA是英文Time Division-Sy

53、nchronous Code Division Multiple Access（時(shí)分同步碼分多址） 的簡(jiǎn)稱，是第三代無線通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一，國(guó)內(nèi)中國(guó)移動(dòng)采用TD-SCDMA。TD-SCDMA集CDMA、TDMA、FDMA技術(shù)優(yōu)勢(shì)于一體、系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強(qiáng)的移動(dòng)通信技術(shù)。它采用了智能天線、聯(lián)合檢測(cè)、接力切換、同步CDMA、軟件無線電、低碼片速率、多時(shí)隙、可變擴(kuò)頻系統(tǒng)、自適應(yīng)功率調(diào)整等技術(shù)。 中國(guó)移動(dòng)的TD目前已經(jīng)全面升級(jí)HSDPA，可以獲得更高的下載速度，目前測(cè)試的結(jié)果是連接速度可達(dá)2Mbit/s，根據(jù)地方不同，下載速度在80KB/s或者更高。 TD下行速度峰值理論可達(dá)2.8

54、Mbit/s，上行速度峰值可達(dá)384kbit/s。 4.4.2.5 CDMA 2000 技術(shù)CDMA2000是英文Code Division Multiple Access 2000 的簡(jiǎn)稱，是第三代無線通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一，國(guó)內(nèi)中國(guó)電信采用CDMA2000。它采用多載波（MC）方式，載波帶寬為1.25Mhz。目前使用CDMA的地區(qū)只有日、韓、北美和中國(guó)。目前的測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)電信CDMA2000 EV-DO實(shí)際下載網(wǎng)速150KB/s，峰值可達(dá)近200KB/s。而在理論上，電信CDMA EV-DO網(wǎng)速理論可達(dá)3.1Mbit/s下行和1.8Mbit/s上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速度。4.4.2.6 WCDMA

55、技術(shù)WCDMA 是英文Wideband Code Division Multiple Access（寬帶碼分多址）的英文簡(jiǎn)稱，是一種第三代無線通訊技術(shù)。國(guó)內(nèi)中國(guó)聯(lián)通采用WCDMA。WCDMA采用直接序列擴(kuò)頻碼分多址（DS-CDMA）、頻分雙工（FDD）方式，碼片速率為3.84Mcps，載波帶寬為5MHz. 商用的中國(guó)聯(lián)通WCDMA網(wǎng)絡(luò)，下載平均速度可達(dá)約322KB/s，峰值可達(dá)到約500KB/s。打開網(wǎng)頁和播放在線視頻的網(wǎng)速可達(dá)到120KB/s。 從理論上講，WCDMA網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)HSDPA之后理論下行速度可達(dá)到7.2Mbit/s和5.76Mbit/s的上行速度。4.4.3 4G公網(wǎng)方式4G是第四

56、代移動(dòng)通信及其技術(shù)的簡(jiǎn)稱(4th Generation）， 4G系統(tǒng)能夠提供以100Mbps的速度下載，以移動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)高清、多媒體應(yīng)用，目前為止人們還無法對(duì)4G通信進(jìn)行精確地定義。當(dāng)前公認(rèn)的比較有希望的4G方式是：LTE、Wimax。4.4.3.1 LTE技術(shù)LTE(Long Term Evolution,長(zhǎng)期演進(jìn))是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)。主要特點(diǎn)是在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率，相對(duì)于3G網(wǎng)絡(luò)大大的提高了小區(qū)的容量，同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)延遲大大降低：內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于50m