电力无线专网建设与测试_李垠韬

测试结果：
表 １ 传输信道误块率测试结果概率分布表
预期结果：信令监测仪上察看消息流程正确； ＲＲＣ 连接 成功建立，ＵＥ 处 于 ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ 状态。
测试结果见表 ２。 从表 ２ 中可以看出，系统中消息流程正确，当 ＵＥ 向基站发起 ＲＲＣ 建立请求后，基站与 ＵＥ 之间 的 ＲＲＣ 连接成功建立，测试结果符合预期结果。 ４．重传次数测试
示，从信号强度图可以看出，基站附近的信号强度 较强，高于 －７０ｄＢｍ，离基站较远的无遮挡区域信 号强度也较强，局部有建筑遮挡区域的信号较弱， 但不影响终端接入系统。
２．业务道路测试
［参考文献］
［1］曹津平，刘建明，李祥珍.基于 230 MHz 电力专用频谱的 载波聚合技术［J］.电力系统自动化，2013，（12）.
二、电力无线专网概述
（一）技术特点 电力 ＴＤ－ＬＴＥ 专网系统以电力实际情况和业 务需求出发，采用 ４Ｇ ＴＤ－ＬＴＥ 核心通信技术，包括 正交频分多址（ＯＦＤＭＡ）、载波聚合、干扰协调、全 ＩＰ 组网、端到端两级加密、自适应重传等技术，具 有覆盖广、容量大、时延小、安全高、演进性强等特 点。 电力 ＴＤ－ＬＴＥ 专网系统所采用的载波聚合技 术，能够将频段离散的窄带频点资源聚合形成宽
带资源，提供宽带的数据传输能力。同时，该系统
采用 ＯＦＤＭ、高阶调制、高效编码等 ＬＴＥ 新技术，
提高系统频谱效率和系统抗干扰能力，能够充分
满足智能电网的发展需求。
图 １ 网络架构
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所示，包括终端、接入网、核心网和操作维护中心。 终端主要用于对电力终端的数据进行无线传
输，并将业务主站的控制命令传送到电力终端。 接入网提供终端与核心网之间的无线链路。 核心网主要负责信令控制、数据处理和传输、
图 ５ 路测打点图
延，并计算出平均时延；从服务器侧 ｐｉｎｇ 终端 ＵＥ， 在［－５０ｄＢｍ，－１１０ｄＢｍ］之间的多个定点位置，反复
ｐｉｎｇ １００ 次；记录每次 ｐｉｎｇ 时延，并计算出平均时 测试用电信息采集数据业务。测试结果表明信号
延。
强度在［－５０ｄｂｍ，－１０５ｄｂｍ］之间是用电信息采集业
（一）室内测试 １．测试环境 测试环境主要由业务主站、核心网 ＥＰＣ、交换 机、网管 ｅＯＭＣ、接入网 ｅＮｏｄｅＢ、通信终端 ＵＥ 和电 力业务终端构成，连接关系如图 ４ 所示。其中业务 主站和 ＥＰＣ 之间、交换机和 ＥＰＣ 之间、交换机和 网管 ｅＯＭＣ 之间、ｅＮｏｄｅＢ 和交换机之间均可采用 以太网连接，ＵＥ 和 ｅＮｏｄｅＢ 之间采用无线连接，ＵＥ 和电力业务终端采用符合电力通信规约的有线方 式连接，详见图 ４。 ２．传输可靠性测试 测试目的：对已经安装的 ＵＥ，长时间观察通 信误块率（ＢＬＥＲ），分析系统传输数据的可靠性。 测试条件：ｅＮｏｄｅＢ、终端、ＥＰＣ 设备工作正常； 终端已注册成功。
规划路线进行信号强度测试。路测系统能够记录 车载终端的 ＧＰＳ 时间、经纬度以及信号强度，并能 将 ＧＰＳ 时间、经纬度与终端记录数据进行正确关 联，为终端记录数据提供地理位置信息。
某县级电力无线专网路测打点图如图 ５ 所
五、总 结
电力无线专网作为光纤通信的有效补充，解 决网络末梢终端的通信接入，适合终端数量少且 分布不集中的县级网络建设。本文给出了电力无 线专网的规划方法，并以建设案例介绍了电力无 线专网的建设和测试情况。测试结果表明，电力无 线专网可为用电信息采集等数据业务提供可靠的 通信通道。
2014 年第 05 期 (总第 162 期)
沿海企业与科技
COASTAL ENTERPRISES AND SCIENCE & TECHNOLOGY
NO.05，2014 （Cumulatively NO.162）
电力无线专网建设与测试
ÁÂÆÃÇÄÈÁÅÆÂÈÃÉÄÉÁÂÇÈÄÁÂÇÈÉÅÁÂÃÇÈÉÄÁÆÂÅÃ 李垠韬，袁卫国，宋伟，常沛
［摘 要］ 电力无线专网从电力业务需求出发，采用 TD-LTE 标准中载波聚合、OFDMA 等关键技术，使用电力专有 230MHz 无线频段工作。县级电力通信网络属于电力通信网络的末端，其接入终端数量少且分布不集中，使得光纤敷设成本 较大，采用建设电力无线专网的方式可作为光纤通信的有效补充，满足电力终端的通信接入。文章介绍县级电力专网的建 设和测试情况，并以实际案例给出电力无线专网的建设和测试方法，其中测试分成实验室测试和外场测试两种。
（二）频率选择 电力无线专网的可用频段主要包括 ２３０ＭＨｚ、 ４００ＭＨｚ、１４００ＭＨｚ、１８００ＭＨｚ 等，其中 ２３０ＭＨｚ 为 国家无线电管理委员会批准使用的电力行业自有 频段，包括 ４０ 个频点，带宽 １Ｍ 的频率资源。本文 所述电力专网采用 ２３０ＭＨｚ 频段进行组网。 （三）系统架构 ２３０ＭＨｚ 电力 ＴＤ－ＬＴＥ 专网系统提供电力终 端与业务主站间的通信链路，其网络架构如下图
一、背 景
随着智能电网的快速发展，电力系统的业务 数据日益增多，对网络带宽的需求逐步加深，急需 新型的电力宽带通信系统提供数据传输通道。与 此同时，在通信技术领域，新一代的无线通信技术 逐步替代现有无线通信方式已经成为了必然的趋 势，与现有的网络相比，第四代无线通信网络 ＴＤ－ＬＴＥ 无线通信网络拥有更高的网络带宽和更 快的传输速率。因此，研究和建设电力 ＴＤ－ＬＴＥ 无 线网络能更好地服务大量电力业务数据的快速传 输，提高电力系统的稳定性和智能性。
５．数据包时延测试 测试目的：测试通信系统数据 ｐｉｎｇ 包的时延 ２２
大小。 测试条件：ｅＮｏｄｅＢ、ＥＰＣ、ＵＥ 等网元可正常通
信。 测试过程：ＵＥ 发起附着，并附着成功；从终端
ＵＥ 侧 ｐｉｎｇ 服务器，ｐｉｎｇ １００ 次；记录每次 ｐｉｎｇ 时
表 ４ 上下线时延测试结果


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ÁÂÃÄÅÆÉÄÃÅÆÇÈ
UE
eN odeB
EPC
eOM C
图 ４ 室内基本测试环境
测试过程：已经安装的 ３ 个 ＵＥ 正常运行；每 接建立。
３０ 分钟对每个 ＵＥ 所在的信道进行信道误块率 ＢＬＥＲ 监测，并记录结果；持续一周以上，并记录数 据和分析系统传输可靠性。
预期结果：正常情况下，系统传输信道的误块 率应低于 １０％。
播距离关系，可以看出当最大损耗为 １３０ｄＢ 时，可 传播 ５ｋｍ。
（二）建设案例 电力无线专网通信系统至少需建设一套核心 网设备、一座无线通信基站和一套 ｅＯＭＣ 网管设 备。核心网和网管设备通常安装于电力公司大楼 通信机房，基站安装于电力公司楼顶或者变电站 楼顶等位置，其八向天面图如图 ３ 所示。核心网与 基站之间采用电力光缆相连接，基站采用单扇区 全向天线。可为家庭用电信息采集、充电桩信息采 集、电力设备状态监测等业务提供通信通道。
通信终端的移动性管理、签约数据管理等。 操作维护中心，提供配置管理、故障管理、性
能管理、日志等功能，用于提高网络运维效率，最 大程度地降低网络运营维护成本。
三、县级网络建设
（一）前期规划 网络建设前期需对网络进行规划，可用典型 的链路预算的方法初步计算网络覆盖距离。基站 和终端之间的路径损耗采用 Ｏｋｕｍｕｒａ－Ｈａｔａ 模型 计算，该模型给出了城区、郊区、农村等典型环境 下的路径损耗计算公式。对于县级电力覆盖区域， 采用农村地区的典型信号传播公式：
［关键词］ TD-LTE；电力专网；网络测试 ［作者简介］ 李垠韬，国网冀北电力有限公司信息通信分公司，北京，100007；袁卫国，国网冀北电力有限公司信息通 信分公司，北京，100007；宋伟，国网冀北电力有限公司信息通信分公司，北京，100007；常沛，国网电科院深国电公司，北京， 100071 ［中图分类号］TM727 ［文献标识码］A ［文章编号］1007-7723（2014）05-0020-0004
３．ＲＲＣ 连接测试 测试目的：验证处于空闲模式下的 ＵＥ 在发起 呼叫时，是否可以正常建立 ＲＲＣ 连接。 测试条件：ｅＮｏｄｅＢ、ＥＰＣ、ＵＥ 等设备可正常通 信。 测试过程：ＵＥ 处于附着状态；ＵＥ 发起 ＲＲＣ 连
开，并配置最大传输次数为 ３；ＵＥ 发起附着，成功 后进行一个数据业务；增加传输链路衰减，使下载 数据出现重传，统计数据重传次数；修改 ＨＡＲＱ 最 大传输次数为 ５，重复步骤前述步骤，统计数据重 传次数是否和高层配置的相符合；使用命令关闭 ＨＡＲＱ 开关，触发重传后，确认没有重传发生。
［2］刘勇，周新力，金慧琴.电波传播预测模型分析与研究
［J］.舰船电子工程，2011，（7）．
以用电信息采集为测试业务，选择信号强度
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预期结果：能够正确控制 ＨＡＲＱ 状态和最大 重传次数的配置。
测试结果见表 ３。
表 ２ 信令监测仪监测消息流程

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表 ３ 重传次数统计
从重传次数统计结果可以看出，系统最大重 传次数与设定值相同，当重传机制关闭后，重传次 数为 ０，符合预期结果。
测试目的：验证最大重传次数的可配置性。
测试条件：ｅＮｏｄｅＢ、ＥＰＣ、ＵＥ 等网元可正常通
信，另外配备 ＰＣ 机、衰减器、射频线缆。
测试过程：通过 ｅＯＭＣ 配置 ＨＡＲＱ 开关为打
从数据结果分析，三个 ＵＥ 的传输信道 ＢＬＥＲ 都处于系统允许范围（不大于 １０％）内，符合业务 传输的要求。
预期结果：平均时延小于 ３００ｍｓ。
务］
测试结果见表 ４。
之间抄表业务偶尔会出现抄表时间延迟而失败的
从 测 试 结 果 可 以 看 出 ， 上 行 平 均 时 延 为 现象。
２２３ｍｓ，下行平均时延为 ２０５ｍｓ，均满足预期结果。 （二）外场测试 １．信号覆盖路测 外场信号覆盖测试使用车载路测系统，围绕
其中： Ｌ：为路径损耗，单位是 ｄＢ； ｆｃ： 为 系 统 工 作 频 率 ， 单 位 是 ＭＨｚ， 取 值 ２３０ＭＨｚ； ｈｂ：为基站有效天线高度，单位是米，取值 ４０ 米； ｈｍ：为接收天线有效高度，单位是米，取值 ３ 米； ｄ：为传输距离，单位是 ｋｍ； ａ（ｈｍ）为有效移动天线修正因子，和接收天线 高度有关；