電力無線應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的方案及安全性研究

　　1 引言

　　應(yīng)急通信保障是國家突發(fā)事件應(yīng)急管理體系的一個重要的組成部分，當通信網(wǎng)設(shè)施遭受破壞、性能降級、或涉及國家公共安全特別是突發(fā)公共事件等特殊通信保障任務(wù)的情況下，應(yīng)急通信都發(fā)揮著不可替代的作用。電力應(yīng)急通信系統(tǒng)的實現(xiàn)是電網(wǎng)發(fā)展提出的新課題，目前還處在研究探索階段。由于突發(fā)事件以不確定性和應(yīng)急性為重要特征，事發(fā)時間、地點無法預(yù)先預(yù)知，現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)無法確保已有應(yīng)急需要，指揮中心、相關(guān)部門不能及時、充分地了解相關(guān)情況而無法下達指令，指揮協(xié)調(diào)難度大，所以電力應(yīng)急通信系統(tǒng)建設(shè)亟需改進和提高。因此，需要建設(shè)一套完整的電力應(yīng)急通信系統(tǒng)，支持現(xiàn)場視頻回傳與語音通信，以保證在最短的時間內(nèi)調(diào)動不同部門，協(xié)同作戰(zhàn)，對突發(fā)事件做出有序、快速、高效反應(yīng)。

　　傳統(tǒng)應(yīng)急指揮系統(tǒng)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(tǒng)應(yīng)急通信方案的缺陷，本文提出了依托當?shù)鼐C合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，采用國家通信標準和國際通信標準McWiLL寬帶無線通信技術(shù)（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(yīng)急指揮系統(tǒng)中，為電網(wǎng)突發(fā)事件情況下，提供電力故障搶修應(yīng)急指揮通信手段，為生產(chǎn)系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)的業(yè)務(wù)等業(yè)務(wù)部門提供快捷的應(yīng)急通信方式，實現(xiàn)應(yīng)急指揮信息接入統(tǒng)一的應(yīng)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(wǎng)應(yīng)對突發(fā)事件能力。

　　2 電力應(yīng)急通信的設(shè)計要求

　　隨著國民經(jīng)濟的日益增長，加強電網(wǎng)中各種高標準的研究，生產(chǎn)業(yè)務(wù)和管理信息越來越多。這對電網(wǎng)應(yīng)對突發(fā)事故的處理能力提出了更高的要求。因此研究研究與應(yīng)用電網(wǎng)事故搶修“應(yīng)急通信系統(tǒng)”，實現(xiàn)應(yīng)急指揮、搶險現(xiàn)場的全過程可視化，便于指揮，提高搶修工作效率是電網(wǎng)通信研究與應(yīng)用的當務(wù)之急。電力應(yīng)急通信通常包含兩個方面的含義：

　?。?）電力通信故障應(yīng)急恢復(fù)。指的是當沒有成環(huán)的光纖鏈路發(fā)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(shù)據(jù)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(xiàn)場的應(yīng)急指揮。指的是當發(fā)生突發(fā)事件時，應(yīng)急指揮車可以開到事故現(xiàn)場附近，搶修人員可以單兵進入事故地點內(nèi)部，通過應(yīng)急通信終端與應(yīng)急指揮車通信，指揮車的通信系統(tǒng)可以進行現(xiàn)場各種人員的集群通信和調(diào)度指揮。現(xiàn)場應(yīng)急指揮車可通過某種回程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與后方指揮中心聯(lián)系，以此構(gòu)建一個完整的應(yīng)急指揮系統(tǒng)。

　　只有綜合考慮這兩種應(yīng)急需求，在不同的突發(fā)事件時采用不同的應(yīng)急通信手段，才能為電力系統(tǒng)開展的各項業(yè)務(wù)提供保障，發(fā)揮電力應(yīng)急通信系統(tǒng)真正的作用。

　　3　總體方案

　　與單純的“應(yīng)急通信”不同，電力應(yīng)急更加強調(diào)視頻的應(yīng)用，電力應(yīng)急通信系統(tǒng)擺脫了以往只能通過電話來協(xié)調(diào)各部門處理事件的局面，各級應(yīng)急指揮中心都可以第一時間了解搶險現(xiàn)場的真實情況，這種可視化的指揮很大程度提高了電力應(yīng)急處置水平。電力應(yīng)急通信系統(tǒng)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(yīng)急視頻系統(tǒng)建設(shè)必須解決的技術(shù)問題。目前，電力系統(tǒng)經(jīng)過多年的內(nèi)部信息化建設(shè)，擁有了大容量和遠距離的光纖骨干網(wǎng)絡(luò)，基本上實現(xiàn)了局、所、站的光纖聯(lián)網(wǎng)，電力光纖綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)帶寬大，可為承載大容量的視音頻數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大、施工方便、成本低，在電力系統(tǒng)也具有良好的可行性和實用性，因此建設(shè)基于光纖有線通信和無線通信方式相結(jié)合的電力應(yīng)急通信系統(tǒng)，是電力部門進行應(yīng)急視頻傳輸?shù)淖罴逊绞健?/p>

　　電力應(yīng)急無線通信系統(tǒng)由點對點回程通信網(wǎng)絡(luò)和寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)組成（見圖1）。

　　圖1　系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖

　　3.1　點對點回程網(wǎng)絡(luò)

　　應(yīng)急指揮通信車通過回程網(wǎng)絡(luò)連接到指揮中心，保證現(xiàn)場通信終端能夠通過通信車訪問位于指揮中心信息網(wǎng)內(nèi)的業(yè)務(wù)服務(wù)器和相關(guān)數(shù)據(jù)庫。本方案采用COFDM（Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing，編碼正交頻分復(fù)用的簡稱）技術(shù)實現(xiàn)回程，是目前世界最先進和最具發(fā)展?jié)摿Φ恼{(diào)制技術(shù)。它的實用價值就在于支持突破視距限制的應(yīng)用，是一種在無線電頻譜資源方面充分利用的技術(shù)，可以對噪聲和干擾有著很好的免疫力。回程接入點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(gòu)場所。COFDM技術(shù)能夠在“高速運動中”、“非視通條件下”實現(xiàn)高速無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實時傳輸，可完成“運動中和阻擋條件”下傳輸語音、數(shù)據(jù)、圖像等單、雙向網(wǎng)絡(luò)綜合業(yè)務(wù)，是寬帶無線接入回程網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇。

　　3.2　現(xiàn)場寬帶無線接入網(wǎng)

　　應(yīng)急現(xiàn)場指揮通信車，裝配應(yīng)急升降桿、McWiLL基站及其核心網(wǎng)系統(tǒng)，通過McWiLL基站建立故障現(xiàn)場區(qū)域內(nèi)的寬帶無線接入網(wǎng)信號覆蓋，構(gòu)建事故現(xiàn)場應(yīng)急搶修的語音、視頻和數(shù)據(jù)的綜合接入通信通道，可將故障現(xiàn)場信息有效返回到應(yīng)急現(xiàn)場指揮通信車，可進行現(xiàn)場指揮。在McWiLL無線本地接入網(wǎng)的覆蓋范圍內(nèi)每個搶修救援小組可以攜帶一套單兵系統(tǒng)進行現(xiàn)場工作，附近的工作人員攜帶的無線筆記本，PDA和手機等單兵通信終端可以通過單兵系統(tǒng)進行組內(nèi)現(xiàn)場分析和上報。以單兵系統(tǒng)為通信中心組成的救援小組為電力應(yīng)急無線通信系統(tǒng)提供了靈活的組網(wǎng)和工作方式，提高了電網(wǎng)應(yīng)對突發(fā)事故的應(yīng)變能力（見圖2）。

　　圖2　電力應(yīng)急系統(tǒng)工作圖

　　在應(yīng)急通信應(yīng)用中，只有選用有效、高速、安全的無線通信技術(shù)才能真正發(fā)揮應(yīng)急指揮系統(tǒng)快速反應(yīng)、準確處理的特點，McWiLL寬帶無線接入技術(shù)，具有覆蓋范圍廣、接入速率高，易于擴展，抗多徑干擾能力強的特點。