載波通信技術是智能通信技術發展的關鍵技術，隨著通信技術的整體提高，載波通信技術也在不斷發展變化，本文主要探討新一代載波通信技術在智能配用電網的應用。

　　《中國通信》創刊于2004年，期刊總編輯為兩院院士、北京郵電大學教授陳俊亮。2008年起，應廣大讀者需求期刊由純英文版變更為中英文雙語版。中英文刊的出版目標是成為我國通信行業最具影響力的，有學術特色的綜合性期刊。中英文刊立足于我國信息通信業發展大局，積極開展海內外學術交流，及時反映海內外最新研究成果。

　　目前，配用電網自動化在全國展開了全面的試點工作，取得了階段性的成果。在已完成的試點中，通信網絡采用了光纖通信為主，載波和無線為輔的技術路線。這幾種通信技術都存在明顯的缺陷：光纖通信存在光纜鋪設難度高，周期長，綜合成本高等問題;無線專網存在頻點申請困難，存在覆蓋盲點等問題;無線公網則存在安全隱患，在線率低等問題;而載波通信存在通信質量不高，帶寬低等問題。

　　載波通信技術具有的獨特優勢：無介質鋪設的困難，可快速部署，專網專用，安全性更高。但是，當前傳統載波通信技術主要存在如下的問題，嚴重影響了載波技術在智能配用電網上的推廣和應用：通信質量低，誤碼率高，時延大;無法支持多個邏輯子網;無法跨越多級分支箱;信息安全有隱患等。

　　新一代載波通信技術對載波通信的協議棧進行了革新，引入業界先進成熟的通信技術，從物理層、媒體訪問控制層、高級鏈路層到網絡層，全面實現了對傳統載波技術的突破和超越。

　　本文在描述新一代載波通信技術的原理及技術特點的基礎上，提出適用于智能配用電網通信的綜合解決方案模型。

　　1技術原理

　　1.1 物理層調制技術

　　新一代載波技術在物理層上采用OFDM調制技術。OFDM正交頻分復用技術提供多個子載波，覆蓋10-500khz頻段。它既提供了強大的抗干擾能力，也提高了頻譜利用率，能在有限的頻段上提供高速速率。采用OFDM作為物理層的應用還包括：低壓寬帶載波、4G LTE 下行通道、ADSL、WLAN、數字音頻廣播DAB、數字視頻廣播DVB、HDTV等。

　　其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制到在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。

　　1.2 物理層編碼技術

　　編碼技術上采用采用PSK相移鍵控技術，提供DBPSK、DQPSK、D8PSK調制方式，顯著增強傳輸的抗干擾、數據的保密性及吞吐量，可針對不同的干擾強度靈活選擇編碼方式。此外，還支持兩層FEC前向糾錯功能。通過采用多個子載波、編碼和糾錯，更好地消除了通信中的噪音和選擇性減弱。

　　1.3 MAC層

　　MAC層采用基于IEEE 802.15.4標準的CSMA/CA載波偵聽多路沖突檢測/回避技術。

　　CSMA/CA技術提供類似于以太網沖突檢測的機制，且更適應于信號和干擾強度動態變化的網絡，具備高擴展性，支持多個邏輯網絡同時存在，無需知道電網物理結構，在Zigbee和WirelessHART等網絡里已有廣泛使用。

　　1.4 網絡層

　　6LoWPAN技術實現了在IEEE 802.15.4鏈路上的Mesh路由和支持基于IPV6的通信。

　　Mesh網絡(網狀網絡)也稱為“多跳”網絡，它是一種與傳統網絡完全不同的新型網絡技術。 在Mesh網絡中，任何設備節點都可以發送和接收信號，每個節點都可以與一個或者多個對等節點進行直接通信。這種結構的最大好處在于：如果最近的節點由于流量過大而導致擁塞的話，那么數據可以自動重新路由到一個通信流量較小的鄰近節點進行傳輸。

　　與傳統的網絡相比，Mesh網絡具有幾個無可比擬的優勢：

　　1).快速部署和易于安裝。安裝Mesh節點非常簡單，由于極大地簡化了安裝，用戶可以很容易增加新的節點來擴大網絡的覆蓋范圍和網絡容量。因此大大降低了成本和安裝時間，僅這一點帶來的成本節省就是非常可觀的。

　　2).健壯性。實現網絡健壯性通常的方法是使用多路由器來傳輸數據。如果某個路由器發生故障，信息由其他路由器通過備用路徑傳送。在單跳網絡中，如果某一個節點出現故障，整個網絡也就隨之癱瘓。而在Mesh網絡結構中，由于每個節點都有一條或幾條傳送數據的路徑。如果最近的節點出現故障或者受到干擾，數據包將自動路由到備用路徑繼續進行傳輸，整個網絡的運行不會受到影響。

　　3).結構靈活。在多跳網絡中，設備可以通過不同的節點同時連接到網絡，因此不會導致系統性能的降低。Mesh網絡還提供了更大的冗余機制和通信負載平衡功能。在Mesh網絡中，每個設備都有多個傳輸路徑可用，網絡可以根據每個節點的通信負載情況動態地分配通信路由，從而有效地避免了節點的通信擁塞。

　　此外，網絡層支持IPV6/V4雙棧協議。在IPV4地址已經用盡的今天，支持IPV6已經是大勢所趨。IPV6除了提供海量的地址之外，在其他很多方面做了優化，利于大規模網絡的數據高效傳送。而6LoWPAN技術可以很好的實現了對IP報頭的壓縮、分片和重組。

　　2 新一代載波通信技術的優勢

　　新一代載波技術存在以下的技術優點：

　　·全面兼容性：基于OFDM技術，與S-FSK技術共存，兼容已有網絡。

　　·抗強干擾：能在極其嘈雜的環境下工作，支持跨配電變壓器通信。

　　·高速率：雙向通信，最高傳輸速率可達近300Kbps。

　　·靈活組網：支持各種拓撲，自動信號中繼，無站點個數限制，沖突檢測和避免機制優于低效率的輪詢。

　　·信息安全：AES-128加密引擎，EAP-PSK雙向認證。

　　·前向兼容：支持IPv6互聯網協議標準，支持基于互聯網的能量管理系統。

　　3新一代載波通信技術應用

　　智能電網配用電通信接入網的層次架構，依據電壓等級，主要劃分為10kV、0.4kV和用戶室內3個層面，如圖4所示。主要業務主要包括配網自動化、低壓集中抄表等。

　　由于接入層和用電信息層的現場情況比較復雜，特別是用電信息層低壓集中抄表業務的現場結構類型較多(如表1所示)，目前尚未有一種合適的方案能提供適用于不同場景的電表終端通信。

　　序號場景類型特點電表終端設備配置

　　1多層獨立表箱樓層不多，各層都分布有獨立的電表1集中器+1采集器

　　2多層集中表箱樓層不多，電表集中分布在某一層1集中器+1采集器

　　3高層集中表箱樓層較多，每隔幾層就會有一層集中放電表的區域1集中器+每1～6層配置一臺采集器

　　4低壓工商業門面獨立電表、空間上連續排布1集中器+約每10個用戶配置一臺采集器

　　5分散獨立用戶別墅區或農村較分散用戶電表集成了集中器

　　新一代載波通信技術支持跨配電變壓器通信，所以本文提出了基于新一代載波通信技術的適用于智能配用電業務通信的綜合解決方案，拓撲結構如圖5所示。110kV變電站將配置主載波機，DTU等配網自動化終端配置從載波機，通過10kV電力線為載體實現中壓配網自動化業務上傳至變電站;集中器和采集器分別配置載波模塊，并作為模塊嵌入至集中器和采集器終端里，通過380V電力線實現集中器與采集器之間的通信，采集器和電表之間采用現在已經很成熟的RS485通信。因為新一代載波通信技術支持跨配電變壓器通信，所以本方案將不再在集中器配置遠程通信模塊，將直接通過載波模塊，跨變壓器實現低壓集抄業務數據從集中器至變電站。

　　該方案經濟、可靠，在不增加額外投資的情況下，實現了中壓配網自動化業務和低壓集中抄表業務同時共享一個專用網絡，提高了低壓集中抄表遠程通信的可靠性。

　　4結束語

　　本文通過對新一代載波通信技術特性的分析，得出新一代載波通信系統在實現智能配用電網通信的優勢，并提出了一種適用于智能配用電通信的綜合解決方案。該方案在不增加額外投資的情況，提高了中壓配網自動化通信專網的通道利用率，提高了低壓集中抄表業務通信的可靠性，具有大規模推廣的價值。