WIMAX技术及其在电力系统通信的应用

赵天微

国网黑龙江省有限公司绥化供电公司 黑龙江 绥化 152000

摘要：WIMAX技术是当前国内外科研院所和高校研究的热点领域，由于WIMAX具有可快速部署、覆盖面广、通信速率高、可自组织和高容错性、成本低廉等特点，非常适合在电网实时监测中使用。遥测数据的远程传输是电力系统信息化建设的重要内容，WIMAX技术（即IEEE 802.16标准）作为一种速率高、成本低、覆盖范围大的无线传输标准，完全可以作为电力部门遥测数据远程传输的手段。本文对WIMAX技术及其在电力系统通信的应用进行了探讨。

关键词：WIMAX技术；电力系统通信；应用

中图分类号：TN915.853 文献标识码：A 文章编号：

1 WIMAX关键技术分析

1)OFDM/OFDMA。正交频分复用（OFDM）技术是一种基于高速数据基带传输技术，在WIMAX技术系统当中，OFDM有两种应用形式：OFDMA（正交频分多址）和OFDM。OFDM由单一用户产生正交载波集，并且为单一用户提供并行传送数据流。OFDMA则采取多址接入的方式，可以支持子载波长度为2048、1024、512和128的FFT点数。往往向下的数据流被分成逻辑数据流，可以采取不同的调制方式和编码方式以及用不同的信号功率接入不同信道特征的用户终端。

2)HARQ。快速物理层重传技术，结合ARQ（自动重复检测技术）和FEC（前向纠错）的优点来提高数据传输的可靠性和系统容量，相较以往的ARQ技术，其主要优点是接收端可以合并历史报文和当前接收到的报文从而增加其分集增益。

3)AMC。自适应调制和编码技术，根据通信信道的质量状况，选自动选择最合适的调制和编码方式，可以产生不同的传输速率，从而使处于较好信道中的终端可以获得更高的速率，系统的平均传输速率也可得到提高，从而避免了通过增加发射功率的途径来提高系统性能，降低干扰性能等，这样可以有效降低系统能力损耗。

4）多输入多输出系统（MIMO）：是一种多天线技术，是通过在收发两端增加天线个数及相应的信号处理功能模块建立起来的复杂的三维传输结构，在不增加带宽的情况下，提高通信系统容量、频谱利用率、数据传输速率。利用各发射接收天线间的通道响应独立，创造出多个并行空信道，空时编码形成多个信息子流，经多个信道在同一频带时发送可以成倍的增加系统容量。通过理论分析得知，在独立同分布的高斯信道条件下，当接收天线数大于发射天线数时，多入多出MIMO系统的容量随发射天线数近似呈线形增长。

5)QOS机制。在WIMAX标准中，MAC层定义了比较完善的QOS机制。MAC层针对每个连接分别设置了不同的QOS参数，包括数据速率、数据包延时等指标。

6）省电模式。在WIMAX系列协议中，802.16e为适应移动通信的特点，增加了终端省电模式：休眠（Sleep）和空闲（Idle）两种模式。Sleep模式的作用在于减少移动终端的能量损耗并减少对服务基站（serving BS）无线资源的使用。Idle模式则为终端设备提供了一种比Sleep模式更为省电的模式。

2 WMIAX在电力系统通信的应用

2.1为电力城域网提供变电站和供电局接入

根据电力营销系统等业务需要覆盖到营业所的需求，电力城域网需覆盖到所有营业所、配营部，由于电力系统的光缆建设主要依托于高压输电线路，光缆主要覆盖110kV以上变电站，营业所通常接入最靠近的110kV或35kV变电站，距离通常在10 km以内，若要每一个营业所接入和就近接入的变电站都实现光纤化，成本是很高的。WMIAX技术可以利用无线方式为各营业所开通IP宽带接入服务，接入就近的变电站或供电局，还能为日后的VoIP、视频等业务建立良好的平台。

2.2变电站接入备用通信方式

随着变电站综合自动化的大规模应用，大部分变电站已实现无人值守，110kV以上变电站及电厂要求具有2种独立的通信方式，对于末端厂站，可以考虑建设1条光缆至对侧变电站，同时，WMIAX技术可以为末端变电站提供高速无线接入，满足调度、远动、继保信息等数据在2种独立通信方式下的稳定、可靠传输。由于输变电线路杆塔承重有限等各种原因，在不能架设光缆或者光缆芯数不够的情况下，可以采用WMIAX技术作为补充。

2.3配网自动化

目前大客户用电量信息采集点多租用联通、移动的CDMA、GPRS链路进行连接，利用W M i AX技术可以通过智能电表采集大客户用电量、故障定位等信息，通过将采集点直接无线接入城域网，可实现采集点至调度中心的数据传输。

2.4应急通信

在发生自然灾害，对输变电线路和通信条件产生严重破坏时，WMIAX技术能够快速建立接入点，满足大数据量的宽带接入服务，能在最短时间内恢复IP电话和视频会议系统。W M i AX技术作为应急通信的好处在于，能解决光纤、微波、卫星等通信技术无法完成的高速率通信问题，而且具有带宽、地点不受限等优点。

3存在问题

目前，WMIAX主要还是采用“最后1km”接入的无线城域网标准，对于无线系统，最为关键的是频率问题，频率资源的多少及分配方式将直接决定无线系统的规模和容量。同时，WMIAX技术和设备还未成熟，未能达到商用的水平。可是待达到商用水平后，能否兴建基于WMIAX技术的电力专用无线接入网络，该专网是否能与运营商的网络在频率资源和覆盖范围上实现“和平共处”，以及如何保障用户信息安全等，这些都是下一步有待探讨的问题。

4结束语

社会经济和生产在不断的变大，电力使用的复杂度和用电量也在不断增加，这样使得电网不断扩容，对电网的智能化和自动化的要求也越来越高。电力系统的智能化、自动化发展要求电力系统通信要有高度的可靠性、实时性和准确性，这样才能使电力系统高效运行和有效控制。WIMAX技术以其优越的特性，使其成为电力通信的重要选择。WMIAX是新兴的宽带无线通信技术，其频谱利用率高、抗干扰能力强、通信可靠性高，在传输距离、传输速率、建设成本方面都是一个很理想的宽带无线接入解决方案。在电力系统中，WMIAX具备了在城域网接入层、电网配网自动化以及电网应急通信等领域的应用潜力。

参考文献：

[1]李劼，张勇，王志辉.WIMAX技术、应用及网络规划[M].北京，电子工业出版社，2009，3,4，11

[2]郎为民，焦巧，蔡理金，宋壮志.WIMAX应用与发展[J].电信快报，2009(6)：15-18