移动通信各阶段的特点及电力无线专网(LTE230)分析

一、有线通信与无线通信有线通信即利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息的方式。

无线通信是指仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信方式。

在网络通信效果、网络安全性等方面，有线通信优于无线通信方式。

在施工难度方面，有线通信除需要安装、调试设备外，还需要沿路敷设线缆，施工难度相比无线通信方式较高。

在国家政策影响方面，有线通信方式较少涉及国家政策问题，而无线网络建设需要向国家或地方无线电管理委员会申请专用的频率，同时在技术体制选择上需要符合相关频率的使用规定。

随着无线应用的迅速发展，频谱资源的供需矛盾进一步扩大。

二、1G-5G发展史4G、5G等数字背后的G代表的是英文单词“Generation”，也就是“代”，5G就是第五代通信技术。

从第一代到第五代，是人为划分的代别。

它的定义主要取决于在速率、业务类型、传输时延以及各种切换成功率等方面具体实现的不同技术。

1.沟通的起源：1G（盛行年代：1980年后）1986年，第一代移动通信系统（1G）在美国芝加哥诞生，采用模拟信号传输。

即将电磁波进行频率调制后，将语音信号转换到载波电磁波上，载有信息的电磁波发布到空间后，由接收设备接收，并从载波电磁波上还原语音信息，完成一次通话。

但各个国家的1G通信标准并不一致，使得第一代移动通信并不能“全球漫游”，这大大阻碍了1G的发展。

同时，由于1G采用模拟讯号传输，所以其容量非常有限，一般只能传输语音信号，且存在语音品质低、讯号不稳定、涵盖范围不够全面，安全性差和易受干扰等问题。

最能代表1G时代特征的，是美国摩托罗拉公司在上世纪90年代推出并风靡全球的大哥大，即移动手提式电话。

大哥大的推出，依赖于第一代移动通信系统（1G）技术的成熟和应用。

在中国80年代初期，移动通信产业还只是一片空白，直到1987年，为了迎接全运会的到来，在广东省建立了中国首个移动通信网络，这也标志着1G在中国的正式开始。

2.网络的开始：2G（盛行年代：1995年后）由于1G有很多缺陷，在1999年1G网络被正式关闭，2G也随之而来。

1G到2G就是模拟调制到数字调制的过程。

和1G不同的是，2G采用的是数字调制技术。

因此，第二代移动通信系统的容量也在增加，随着系统容量的增加，2G网络下除了打电话语音沟通之外，还可以发短信以及上网。

虽然数据传输的速度很慢（每秒9.6~14.4kbit），但文字信息的传输由此开始了，这成为当今移动互联网发展的基础。

在2G时代也是移动通信标准争夺的开始，主要通信标准有以摩托罗拉为代表的CDMA美国标准和以诺基亚为代表的GSM欧洲标准。

最终随着GSM标准在全球范围更加广泛的使用，诺基亚击败摩托罗拉成为了全球移动手机行业的霸主。

第二代移动通信为3G和4G奠定了基础，是通信行业坚实的一步。

3.通信新纪元：3G（盛行年代：2009年后）2G时代，手机只能打电话和发送简单的文字信息，虽然这已经大大提升了效率，但是日益增长的图片和视频传输的需要，人们对于数据传输速度的要求日趋高涨，2G时代的网速显然不能支撑满足这一需求。

于是高速数据传输的蜂窝移动通信技术——3G应运而生。

在前两代系统当中，其实并没有一个国际组织明确的标准规定什么是1G，哪个叫做2G，而是全靠各个国家和地区的通信标准化组织自己制定协议。

但从3G开始，ITU即国际电信联盟，提出了IMT-2000，并要求符合IMT-2000要求的才能被接纳为3G技术。

各个国家纷纷给出自己的标准，并完成了融合和标准化。

相比于2G，3G依然采用数字数据传输，但通过开辟新的电磁波频谱、制定新的通信标准，使得3G的传输速度可达每秒384kbit，在室内稳定环境下甚至有每秒2Mbit的水准，是2G时代的140倍。

由于采用更宽的频带，传输的稳定性也大大提高。

速度的大幅提升和稳定性的提高，使大数据的传送更为普遍，移动通信有更多样化的应用，因此3G 被视为是开启移动通信新纪元的重要关键。

4.速度的革命：4G（盛行年代：2013年后）4G从2013年开始进入我们的视野。

4G技术包含TD-LTE 和FDD-LTE两种制式。

FDD和TDD主要区别就在于采用不同的双工方式，为频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。

FDD是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送，依靠频率来区分上下行链路。

在TDD方式中,接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，在某个时间段由基站发送信号给移动台，而中间的时间间隙由移动台发送信号给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。

2013年12月，工信部在其官网上宣布向中国移动、中国电信、中国联通颁发“LTE/第四代数字蜂窝移动通信业务”经营许可，也就是4G牌照。

至此，移动互联网进入了一个新的时代。

4G是在3G基础上发展起来的，采用更加先进通信协议的第四代移动通信网络。

对于用户而言，2G、3G、4G网络最大的区别在于传速速度不同，4G网络作为最新一代通信技术，在传输速度上有着非常大的提升，理论上网速度是3G的50倍，实际体验也都在10倍左右，上网速度可以媲美20M家庭宽带，因此4G网络可以具备非常流畅的速度，观看高清电影、大数据传输速度都非常快。

总而言之，4G传输速率更快，网络频谱宽，通信灵活度更高并且兼容性好。

4G让手机实现的功能更为丰富。

大量且稳定的信息传递，让无论是通信还是娱乐都能一手掌控。

5.物联网的决心：5G“4G改变生活，5G改变社会”。

作为新一轮移动通信技术发展方向，5G把人与人的连接拓展到万物互联。

5G时代不仅能带来超高带宽、超低时延以及超大规模连接的用户体验，其丰富的垂直行业应用将为移动网络带来更多样化的业务需求，尤其是网络切片、能力开放两大创新功能的应用，将改变传统业务运营方式和作业模式。

5G明确除了涵盖个人移动通信的eMBB场景，还有另外两大场景：uRLLC场景和mMTC场景eMBB场景最大的特点是大带宽高速率，那么与此特点直接相关的最起码有“视频”应用。

目前“视频”应用还处于初级阶段，而高清8K视频、VR/AR视频、3D视频，这些都需要5G来承载才有可能。

uRLLC场景最大的特点是低时延高可靠，此场景主要对应“自动驾驶控制、广域无人机控制”等技术的发展。

mMTC场景最大的特点是海量连接成本低廉，此场景的应用本身就是“万物互联”。

三、LTE230MHz电力无线专网国家无委在1991年发文，对230MHz频段的使用按照25kHz作为一个频点进行了分配。

给电力、气象、水利等８个部委分配了共计100多个频点，这些频点是可在全国范围内使用的。

另外，还有近百频点，由地方无委进行分配使用。

其中分配给电力使用的专用授权频点有40个，共计1MHz带宽，最低频点的子带为223.525MHz，最高频点的子带为231. 65MHz。

早在上世纪80年代，电力系统就开始尝试用230MHz数传电台传输数据，1988年国家无线电管理委员会通过《(1988)无管字3号》、(((1989)无管字5号》文将230MHz频段15组双工频点(F3组9对，F4组6对)和10个单工频点(全部在F1组)作为电力负荷控制和电力调度信息传输使用的专用频段批复给电力系统使用。

20多年来，该频段一直在电力负荷监控、计量管理等方面发挥着重要作用，但由于其数传速率低(300bps~2400bps)、轮询时间长等缺点随着电网的发展日趋明显，远远不能满足现有业务高数据吞吐量、高安全性的要求，己经逐步退出历史舞台。

传统230数传电台仅能提供低速率的窄带数据传输，不能满足智能电网发展所需的大带宽、高速率需求；而目前的无线宽带通信系统大多工作在1800MHz等高频段，虽然数据传输能力较强，但单站的覆盖能力方面较弱，建网和运维成本很高，且都基于通用标准设计，与电力业务的结合能力一般。

LTE230MHz电力无线专网正是从这三方面考虑，结合电力行业应用需求，既具备广覆盖优势，又为电力行业定制开发，同时具备宽带传输能力，是电力配用电应用中通信体制的较好选择。

LTE230MHz电力无线专网是工作在230MHz频段的无线专网通信系统。

在电力行业中基于频率使用政策上的天然优势，结合4G LTE先进技术及广覆盖优势，在电力配用电领域具有良好的推广应用价值。

LTE230MHz电力无线专网采用了多种先进的无线通信关键技术，主要包括用于解决宽带传输的载波聚合技术，用于解决高吞吐量和高可靠性传输的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术，用于解决多系统共存问题的频谱感知技术和干扰协调技术，用于海量用户接入设计的自适应调制及编码技术，用于保证传输可靠性的自适应重传（Hybrid Automatic Repeat reQuest，HARQ）技术和动态调度，用于保证网络安全的三层加密体系，以及绿色节能设计、可扩展性设计、可靠性设计、网络管理等。

1.LTE230MHz关键技术-载波聚合技术为了解决频带资源受限的问题，LTE230MHz电力无线专网将有限的频带资源，通过载波聚合技术进行整合，使得移动宽带系统传输带宽得到很大提升。

把每一个离散的信道都作为一个成员载波，将不连续分配的成员载波进行有效聚合，进而根据用户需求统一分配给一个用户使用，使得传输带宽较传统的230MHz数传电台得到了数倍的提升，从而达到宽带传输的效果。

此外，LTE 230MHz电力无线专网通过结合高阶调制等其他通信技术，实现了在40个25KHz频点共计1MHz的带宽上，使得单个UE （用户终端User Equipment）的最大上行速率可达1.76Mbps，相对于单频点25kHz下的传输速率得到了质的提升。

2.LTE230MHz与LTE1800MHz分析对比相对于1800MHz频段，230MHz低频段具有天然覆盖远的优势，能够大大降低组网成本，特别针对于广覆盖低成本系统，低频段是宝贵的频率资源。

频谱资源方面，我国无线电频率资源由工业和信息化部无线电管理局进行管理，根据《关于印发民用超短波遥测、遥控、数据传输业务频段规划的通知》（国无管〔1991〕5号）文件规定，230MHz频段的40个离散频点共计1M带宽授权给电力系统传输负荷监控业务，该频段需5年续申备案一次。

根据《国家发改委、财政部文件（〔2003〕2300号）》文件规定，工作于230MHz频段的无线终端设备频谱使用费为800元/频点/年。

经与国家无线电管理局多次沟通，目前国家无线电管理局对公司230MHz频段的频谱政策如下：继续使用已分配的40个频点资源，鼓励采用先进技术提升授权频点使用效率，暂不考虑分配其他频点资源。

为适应1800MHz频段本地无线接入技术的发展，满足交通（城市轨道交通等）、电力、石油等行业专用通信网和公众通信网的应用需求，根据我国无线电频率划分规定及频率使用现状，工业和信息化部关于重新发布1785-1805MHz频段无线接入系统频率使用事宜的通知（工信部无[2015]65号）重新发布1785-1805MHz频段时分双工（TDD）方式无线接入系统使用频率有关事宜。