公開發(fā)表通信學(xué)術(shù)論文

　　通信指需要信息的雙方或多方在不違背各自意愿的情況下采用任意方法，任意媒質(zhì)，將信息從某方準(zhǔn)確安全地傳送到另方。小編整理了公開發(fā)表通信學(xué)術(shù)論文，歡迎閱讀!

　　公開發(fā)表通信學(xué)術(shù)論文篇一

　　衛(wèi)星通信在電力系統(tǒng)應(yīng)急通信的應(yīng)用探討

　　摘要：自然或人為的突發(fā)性緊急情況，往往可能導(dǎo)致正常通信設(shè)施的破壞，建設(shè)應(yīng)急通信機制，有利于構(gòu)建堅強可靠的電力通信網(wǎng)。本文結(jié)合衛(wèi)星通信技術(shù)的特性，探討衛(wèi)星通信在電力系統(tǒng)應(yīng)急通信的 應(yīng)用方案。

　　關(guān)鍵詞：應(yīng)急通信、電網(wǎng)通信、衛(wèi)星通信、應(yīng)用分析

　　作者信息：

　　羅瑤，廣東省電力設(shè)計研究院，研究方向：電力系統(tǒng)通信規(guī)劃和設(shè)計，廣東，廣州，510663

　　概述

　　電力系統(tǒng)應(yīng)急通信是指在出現(xiàn)自然或人為的突發(fā)性緊急情況，如臺風(fēng)、海嘯、暴雨、洪水、地震、冰雪或人為破壞，在原有變電站正常通信設(shè)施可能出現(xiàn)癱瘓或擁塞的情況下，為應(yīng)對緊急情況而綜合利用各種通信資源和設(shè)備， 組織建立的一種特殊的通信機制。應(yīng)急通信在發(fā)生緊急情況時，可以在原正常通信系統(tǒng)癱瘓情況下盡快恢復(fù)通信，保障電力系統(tǒng)正常運行或盡快恢復(fù)運行，最大限度減少對 社會和國家造成的損失，保障社會、國家各項 工作的順利執(zhí)行。

　　大多數(shù)情況下，無法確定預(yù)知什么時候會需要應(yīng)急通信，無法進(jìn)行事先準(zhǔn)備。有些情況下，雖然人們可以預(yù)知需要應(yīng)急通信的大致時間，但卻沒有充分的時間做好應(yīng)急通信的準(zhǔn)備。 大多數(shù)情況下，也不確定需要應(yīng)急通信的地點。僅少數(shù)情況下，可以大致確定需要應(yīng)急通信的地點。這些地點包括有天氣預(yù)報的臺風(fēng)影響的區(qū)域，有地震預(yù)報的地震影響區(qū)域等。

　　近年來衛(wèi)星技術(shù)得到很好的 發(fā)展，衛(wèi)星采用動態(tài)功率 管理和動態(tài)帶寬管理(DLA)等新技術(shù)，能根據(jù)天氣的變化自動調(diào)整星上的功率分配，同時能自適應(yīng)地調(diào)整衛(wèi)星鏈路的調(diào)制和糾錯編碼方式，以保證降雨時通信鏈路的暢通。目前衛(wèi)星新技術(shù)的采用，使系統(tǒng)的容量更大，在鏈路帶寬、可靠性和傳輸性能都得到了提高，終端站成本和衛(wèi)星鏈路成本也進(jìn)一步降低。目前采用基于IP 包交換技術(shù)的寬帶通信系統(tǒng)，能靈活的接入多種業(yè)務(wù)。新一代的衛(wèi)星通信地面站安裝簡單、快捷，更便于受災(zāi)情況下的設(shè)備迅速安裝。

　　本文將簡要介紹衛(wèi)星通信的技術(shù)，給出衛(wèi)星通信在電力系統(tǒng)應(yīng)急通信的推薦應(yīng)用方案，并綜合分析其 經(jīng)濟(jì)性等，并形成衛(wèi)星通信在電力應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)用的結(jié)論。

　　衛(wèi)星通信技術(shù)簡介

　　基本原理

　　衛(wèi)星通信設(shè)備包括射頻設(shè)備和中頻設(shè)備，射頻設(shè)備選用Ku波段≥16W ODU，中頻設(shè)備為衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器。其工作過程為：上行方向，來自通信終端設(shè)備如圖像編解碼器、 計算機、語音、圖像、數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)流經(jīng)過復(fù)接器傳給衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器，經(jīng)過編碼、糾錯、調(diào)制后形成70MHz中頻信號，再傳輸送至ODU，通過變頻及信號放大，形成Ku波段信號，由衛(wèi)星天線發(fā)射上星;下行方向，由天線接收到的來自衛(wèi)星的Ku波段信號，經(jīng)ODU放大變頻后成為70MHz信號，傳送給衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器，信號被解調(diào)、解碼后形成基帶信號，再經(jīng)過復(fù)接器分發(fā)給各個通信終端。衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器可同時接收到自己發(fā)射的下行信號，通過顯示器監(jiān)控發(fā)射圖象信號的質(zhì)量。

　　組網(wǎng)方案

　　同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)(GEO)是終端在移動，衛(wèi)星是靜止的(由于衛(wèi)星繞地球的運行周期與地球自轉(zhuǎn)同步，而對地球應(yīng)相對靜止)，所以又稱為靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)。 GEO的衛(wèi)星距地約36,000Km，通常約三顆衛(wèi)星可以覆蓋全球。移動站與衛(wèi)星間的移動衛(wèi)星鏈路用L頻段，衛(wèi)星地面站與衛(wèi)星間的無線饋線鏈路采用C頻段(圖1)。目前較普遍采用的VSAT(小站衛(wèi)星系統(tǒng))也屬于這類系統(tǒng)。VSAT由主站、小站和衛(wèi)星組成，主站使用大型天線，用于Ku波段的天線直徑為1.2m-8m，用于C波段的天線直徑為7m-13m;小站天線的直徑為0.3m-2.4m。

　　圖1 VSAT通信系統(tǒng)示意圖

　　技術(shù)特點

　　衛(wèi)星通信的傳播距離遠(yuǎn)。同步通信衛(wèi)星可以覆蓋最大跨度達(dá)一萬八千公里的區(qū)域。在這個覆蓋區(qū)的任意兩點都可通過衛(wèi)星進(jìn)行通信，而微波通信一般是50公里左右設(shè)一個中繼站，一顆同步通信衛(wèi)星的覆蓋距離相當(dāng)于300多個微波中繼站。

　　衛(wèi)星通信路數(shù)多、容量大。一顆現(xiàn)代通信衛(wèi)星，可攜帶幾十個轉(zhuǎn)發(fā)器，可提供幾十路電視和成千上萬路電話。

　　衛(wèi)星通信質(zhì)量好、可靠性高。衛(wèi)星通信的傳輸環(huán)節(jié)少，不受地理條件和氣象的影響，可獲得高質(zhì)量的通信信號。

　　衛(wèi)星通信運用靈活、適應(yīng)性強。它不僅能實現(xiàn)陸上任意兩點間的通信，而且能實現(xiàn)船與船、船與岸上、空中與陸地之間的通信，它可以組成一個多方向、多點的立體通信網(wǎng)。

　　衛(wèi)星通信成本低。在同樣容量、同樣距離的條件下，衛(wèi)星通信和其他通信設(shè)備相比，耗費的資金少，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的造價并不隨通信距離的增加而提高，隨著設(shè)計和工藝的成熟，成本在不斷降低。

　　衛(wèi)星通信推薦應(yīng)用方案

　　衛(wèi)星通信解決方案

　　針對電力系統(tǒng)變電站為主的應(yīng)急通信需求，由于變電站位置固定，故暫不需要考慮可移動的車載衛(wèi)星終端。采用衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成電力應(yīng)急通信系統(tǒng)，有以下3個方案：

　　衛(wèi)星手機方式

　　根據(jù)需要在變電站配置多套衛(wèi)星手機，租用運營商的信道。

　　在應(yīng)急情況下需要優(yōu)先解決的是語音業(yè)務(wù)，目前衛(wèi)星運營商已推出衛(wèi)星移動手機的服務(wù)，它采用基于衛(wèi)星的GSM變種模式，衛(wèi)星上共有140個L波段點波束，系統(tǒng)采用7小區(qū)頻率復(fù)用模型(理論上與GSM相似)。在應(yīng)急情況下，由衛(wèi)星手機與調(diào)度中心建立語音通信，由調(diào)度中心對變電站進(jìn)行語音調(diào)度和指揮。

　　固定式衛(wèi)星終端

　　在調(diào)度中心設(shè)置一個衛(wèi)星通信固定中心站，在重要變電站或者臺風(fēng)易發(fā)生的變電站設(shè)立固定式衛(wèi)星終端。

　　應(yīng)急通信網(wǎng)采用點對多點的結(jié)構(gòu)，租用衛(wèi)星通信 網(wǎng)絡(luò)運營商提供的鏈路服務(wù)，組成衛(wèi)星寬帶網(wǎng)的電力調(diào)度應(yīng)急無線通信網(wǎng)，衛(wèi)星通信網(wǎng)可以作為光纖傳輸網(wǎng)的備用方式。衛(wèi)星通信網(wǎng)是基于IP協(xié)議的，同一平臺支持多種業(yè)務(wù)，包括話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，每條租用的衛(wèi)星鏈路不小于64K。其中要求衛(wèi)星中數(shù)據(jù)的雙向傳送應(yīng)能滿足調(diào)度自動化設(shè)備廠家及電力傳輸規(guī)約要求。

　　圖2 固定式衛(wèi)星終端結(jié)構(gòu)示意圖

　　便攜式衛(wèi)星終端

　　在調(diào)度中心設(shè)置一個衛(wèi)星通信固定中心站，配置兩套便攜式衛(wèi)星終端。

　　應(yīng)急通信網(wǎng)采用點對多點的結(jié)構(gòu)，租用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)運營商提供的服務(wù)，組成衛(wèi)星寬帶網(wǎng)的電力調(diào)度應(yīng)急私有子網(wǎng)。各子站的設(shè)置位置既考慮地理上覆蓋均勻，又要考慮站點的重要性。便攜式衛(wèi)星終端平時不工作，出現(xiàn)突發(fā)災(zāi)難或事故時，將便攜式衛(wèi)星終端迅速運往受災(zāi)變電站，進(jìn)行建議安裝便可使用，主要與調(diào)度指揮中心通信，可以把事故現(xiàn)場的視頻圖像傳回指揮中心，統(tǒng)一由指揮中心進(jìn)行語音調(diào)度，并與現(xiàn)場召開視頻會議，指揮搶險救災(zāi)。根據(jù)災(zāi)難情況一般有一個或多個移動子站投入使用。衛(wèi)星通信網(wǎng)要求基于IP協(xié)議的，同一平臺支持多種業(yè)務(wù)，包括數(shù)據(jù)、話音、圖像以及多媒體業(yè)務(wù)，考慮到視頻的質(zhì)量，建議租用鏈路不小于2Mbps。

　　圖3 便攜式衛(wèi)星終端結(jié)構(gòu)示意圖

　　方案比較

　　方案二及方案三，調(diào)度中心需配置衛(wèi)星天線、解調(diào)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，中心交換機需采用高端的三層交換機，并配置VOIP網(wǎng)關(guān)與現(xiàn)有帶VOIP網(wǎng)關(guān)的行政交換機的連接，可提供多路電話和傳真。其中，第三種方案可利用H.323協(xié)議接入現(xiàn)有的會議電視系統(tǒng)，由交換機進(jìn)行VLAN的劃分和路由的指向。便攜式衛(wèi)星通信終端要求體積小，重量輕，安裝架設(shè)快速方便。它可以在衛(wèi)星通信車無法到達(dá)的現(xiàn)場實現(xiàn)衛(wèi)星通信功能，為現(xiàn)場與指揮中心之間提供視頻、音頻、數(shù)據(jù)和語音通信。

　　衛(wèi)星通信頻段選擇

　　選擇Ku波段的優(yōu)點是：使VSAT小站的天線口徑小、便于便攜和車載。受變電所電磁諧波干擾影響也更小;但由于主要應(yīng)急通信區(qū)域基本上都在降雨量很大的南方亞熱帶和熱帶地區(qū)，雨衰問題必須考慮?？筛鶕?jù)鏈路計算，預(yù)留足夠余量，并將VSAT小站的發(fā)射功率按推到飽和狀態(tài)運行。

　　選擇C波段的優(yōu)點是：雨衰特性比Ku波段要好，受降雨對VSAT通信的影響比Ku波段要小得多。但在C波段下，VSAT應(yīng)急臺站的天線口徑要比Ku的要大、不便于便攜，如果用于車載臺站，則勢必很大的增加車輛的造價。

　　如果選擇固定臺站采用C波段，而便攜和車載臺站選擇Ku波段，則會極大地增加臺站間各種業(yè)務(wù)互通之間的難度和質(zhì)量。因此，無論使固定臺站還是移動臺站還是宜選擇同一波段的同一網(wǎng)絡(luò)平臺。

　　經(jīng)濟(jì)分析評價

　　衛(wèi)星通信三種方案在提供業(yè)務(wù)類型、技術(shù)特點及建設(shè)費用等方面的比較如下：

　　衛(wèi)星手機 固定式衛(wèi)星終端 便攜式衛(wèi)星終端

　　提供的業(yè)務(wù)類型 語音 語音、數(shù)據(jù) 語音、數(shù)據(jù)、視頻

　　是否需要中心站 否 是 是

　　衛(wèi)星小站硬件費用 最低 中等 最高

　　移動性 好 不好 好

　　帶寬 (GSM)9.6kbps;

　　(衛(wèi)星)2.4kbps 64kbps至2Mbps 2Mbps/4Mbps可選

　　鏈路租用費用計算方法 按分鐘計算 按帶寬及月計算 按小時計算

　　鏈路租用費用 最低 中等 較高

　　綜合以上三種方案，如果考慮電力系統(tǒng)二次安全防護(hù)體系，調(diào)度自動化業(yè)務(wù)必須在電力專網(wǎng)上承載，那應(yīng)急情況下也只需恢復(fù)語音業(yè)務(wù)，那就采用衛(wèi)星手機方式。當(dāng)在應(yīng)急情況下如果能允許調(diào)度自動化業(yè)務(wù)由公網(wǎng)承載，固定式衛(wèi)星終端目前能解決語音和調(diào)度自動化業(yè)務(wù)的傳送，它可以作為光纖通信方式的備用，由于固定站的建設(shè)費用和鏈路租賃費用不高，可以在重要的500kV變電站采用這種方式進(jìn)行業(yè)務(wù)的保護(hù)，需要用的時候才打開設(shè)備進(jìn)行傳送。便攜式衛(wèi)星終端更傾向于解決變電站的搶險救災(zāi)，由于硬件費用較高，不建議大面積設(shè)立，而且由于視頻對帶寬要求高，只能實現(xiàn)中心站與最多兩個受災(zāi)點的 聯(lián)系。

　　結(jié)論

　　衛(wèi)星通信具有無縫覆蓋，覆蓋面廣，通信距離長，通信線路穩(wěn)定，通信頻帶寬、容量大等特點。對于受災(zāi)地點不確定和時間不確定等因素，衛(wèi)星通信具有不可比擬的優(yōu)點。建議電力系統(tǒng)可采用以上介紹的三種方案互相結(jié)合的方式，實現(xiàn)高效、快捷、靈活、可靠、經(jīng)濟(jì)的應(yīng)急通信。

點擊下頁還有更多>>>公開發(fā)表通信學(xué)術(shù)論文