電力無線應急通信網絡的方案及安全性研究

    1 引言

    應急通信保障是國家突發事件應急管理體系的一個重要的組成部分，當通信網設施遭受破壞、性能降級、或涉及國家公共安全特別是突發公共事件等特殊通信保障任務的情況下，應急通信都發揮著不可替代的作用。電力應急通信系統的實現是電網發展提出的新課題，目前還處在研究探索階段。由于突發事件以不確定性和應急性為重要特征，事發時間、地點無法預先預知，現有通信網絡無法確保已有應急需要，指揮中心、相關部門不能及時、充分地了解相關情況而無法下達指令，指揮協調難度大，所以電力應急通信系統建設亟需改進和提高。因此，需要建設一套完整的電力應急通信系統，支持現場視頻回傳與語音通信，以保證在最短的時間內調動不同部門，協同作戰，對突發事件做出有序、快速、高效反應。

    傳統應急指揮系統中個人通信手段單一，通信車與個人之間僅能提供簡單的語音功能。為了解決傳統應急通信方案的缺陷，本文提出了依托當地綜合數據網絡，采用國家通信標準和國際通信標準McWiLL寬帶無線通信技術（國家通信標準號YD/T 1989—2009；國際通信標準號M.1801）的解決方案。通過視頻傳輸用于電力應急指揮系統中，為電網突發事件情況下，提供電力故障搶修應急指揮通信手段，為生產系統、營銷系統的業務等業務部門提供快捷的應急通信方式，實現應急指揮信息接入統一的應急指揮平臺，決策信息和搶險信息實時化、可視化互傳，提高電網應對突發事件能力。

    2 電力應急通信的設計要求

    隨著國民經濟的日益增長，加強電網中各種高標準的研究，生產業務和管理信息越來越多。這對電網應對突發事故的處理能力提出了更高的要求。因此研究研究與應用電網事故搶修“應急通信系統”，實現應急指揮、搶險現場的全過程可視化，便于指揮，提高搶修工作效率是電網通信研究與應用的當務之急。電力應急通信通常包含兩個方面的含義：

    （1）電力通信故障應急恢復。指的是當沒有成環的光纖鏈路發生故障時，采用臨時的無線傳輸手段將遠端變電站的自動化等數據回傳，保障在光纜搶修期間該變電站能正常地運行。

    （2）電力事故現場的應急指揮。指的是當發生突發事件時，應急指揮車可以開到事故現場附近，搶修人員可以單兵進入事故地點內部，通過應急通信終端與應急指揮車通信，指揮車的通信系統可以進行現場各種人員的集群通信和調度指揮。現場應急指揮車可通過某種回程網絡技術與后方指揮中心聯系，以此構建一個完整的應急指揮系統。

    只有綜合考慮這兩種應急需求，在不同的突發事件時采用不同的應急通信手段，才能為電力系統開展的各項業務提供保障，發揮電力應急通信系統真正的作用。

    3　總體方案

    與單純的“應急通信”不同，電力應急更加強調視頻的應用，電力應急通信系統擺脫了以往只能通過電話來協調各部門處理事件的局面，各級應急指揮中心都可以第一時間了解搶險現場的真實情況，這種可視化的指揮很大程度提高了電力應急處置水平。電力應急通信系統中視頻信號的傳輸對通信鏈路提出了較高的要求，因此如何確保通信鏈路的可靠性是目前電力應急視頻系統建設必須解決的技術問題。目前，電力系統經過多年的內部信息化建設，擁有了大容量和遠距離的光纖骨干網絡，基本上實現了局、所、站的光纖聯網，電力光纖綜合數據網帶寬大，可為承載大容量的視音頻數據的傳輸提供了高速化、寬帶化的骨干傳輸通道。同時，由于無線通信網絡覆蓋范圍大、施工方便、成本低，在電力系統也具有良好的可行性和實用性，因此建設基于光纖有線通信和無線通信方式相結合的電力應急通信系統，是電力部門進行應急視頻傳輸的最佳方式。

    電力應急無線通信系統由點對點回程通信網絡和寬帶無線接入網絡組成（見圖1）。

圖1　系統層次結構圖

    3.1　點對點回程網絡

    應急指揮通信車通過回程網絡連接到指揮中心，保證現場通信終端能夠通過通信車訪問位于指揮中心信息網內的業務服務器和相關數據庫。本方案采用COFDM（Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing，編碼正交頻分復用的簡稱）技術實現回程，是目前世界最先進和最具發展潛力的調制技術。它的實用價值就在于支持突破視距限制的應用，是一種在無線電頻譜資源方面充分利用的技術，可以對噪聲和干擾有著很好的免疫力�；爻探尤朦c可選擇就近的有光纖并能正常通信的變電站或電力分支機構場所。COFDM技術能夠在“高速運動中”、“非視通條件下”實現高速無線網絡數據的實時傳輸，可完成“運動中和阻擋條件”下傳輸語音、數據、圖像等單、雙向網絡綜合業務，是寬帶無線接入回程網絡的最佳選擇。