Page 53 - 电力与能源2021年第一期

杨权东, 等: 电力通信系统中异构网络关键技术研究 4
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网传输、 传统蜂窝网络传输、 卫星无线网传输以及 方法。
电力专网传输。 ( 4 ) 时延短。不管是通信时延还是唤醒时延,
平台层主要负责数据的存储与管理。大量的 Zi g Bee技术都表现优异。其典型的搜索设备时
电力数据上传至平台层后, 经由平台层进行存储, 延 30ms , 唤醒时延是 15ms , 设备信道接入时延
并按照数据类型为用户提供管理接口。 为 15ms 。对于时延要求比较敏感的应用, 如工
应用层主要面向企业以及个人用户。包括数 业互联网场景, Zi g Bee是一个不错的选择。
据的查询、 企业数据分析等应用, 都是基于海量的 Zi g Bee作为一种短距离、 低速率无线传感器

电力数据基础上进行的。 网络技术, 可以广泛应用在电力物联网领域, 为用
电的安全性以及资源的利用效率提供技术保障。
2.2 NB-IoT
NB-IoT 是 IoT 领域一种无线通信技 术, 主
要解决的是低功耗、 小数据包以及海量连接的通
信问题 [ 6 ] 。因此, 该技术的优势也非常明显: 广覆
盖、 具备支撑海量连接的能力、 更低功耗以及具有

更低的模块成本。正是因为这些优势, 使得 NB-
IoT 在电力物联网中得到广泛应用, 海量的电力
终端 的 短 数 据 包 传 输 需 求 可 以 通 过 NB-IoT 来
图 1 电力物联网系统架构
满足。
2 异构网络组成及其特点 2.3 LoRa技术
LoRa可以实 现 远 距 离 传 输, 其 特 点 是 成 本
电力物联网中应用场景丰富, 如电表数据采
低, 但传输速率有限。它基于扩频技术, 可以提供
集、 台区识别、 异常事件上报等。这些应用都需要
超低功耗的数据传输服务 [ 7 ] 。
不同的通信技术支撑。如电表数据采集, 由刚开
LoRa的关键 技 术 在 于 线 性 调 频 扩 频 调 制。
始的人工采集变为现有的自动采集。自动采集的
该技术在保留频 移键控带来的低功耗特性的同
通信方式也从原始的 RS-485 通信方式变为现有 时, 显著增加了无线传输的距离, 这也是其优势之
的电力线载波方式。目前, 电力物联网中主要存 一。在电力物联网中, LoRa 通常 用 于 变 电 站 或

在 的 通 信 技 术 主 要 有 Zi g Bee 、 NB-IoT 、 LoRa 、 者其他大范围内的数据采集业务, 以保证数据传
RFID 、 230HZM 电 力 专 网、 传 统 的 移 动 通 信 技 输的安全性。

术等。 2.4 RFID 技术
2.1 Zi g Bee通信技术 RFID 技术是在电力物联网中应用较多的一
Zi g Bee通信技术, 主要应用于短距离和低速 种传感技术 [ 8 ] 。它通过无线信号识别目标并可以
率下的通信场景 [ 5 ] 。 读写数据, 而不需要双方建立物理连接; 是一种非
( 1 ) 低功耗。一套 Zi g Bee 系统的占空比( 在 接触式的自动识别技术。单个标签阅读器可同时
一个脉冲循环内, 通电时间相对于总时间所占的 识别多个标签, 并能应用于高度移动的场景。
比利) 非常低, 可以小于 0.1% 。各个设备工作周 2.5 230MHz电力专网通信

期短, 功耗也非常低, 同时具备有“ 休眠” 的概念。 230MHz电力专网系统工作于 230 MHz频
( 2 ) 低成本。初期模块成本为 6.0 美元, 后因 段, 独创 25kHz离散频点独立使用、 任意载波聚

为市场的不断演变至今, 价格已低于 2.5 美元。 合, 动态频谱感知等关键技术, 融合边缘计算、 网
同时, Zi g Bee协 议还不需要缴纳专利费, 和其他 络切片功能, 具备丰富的产品形态, 为行业用户提

常见无线通信技术相比成本较低。 供数据、 语音、 视频、 集群及物联网业务的无线接
( 3 ) 低速率。 Zi g Bee系统在各节点每秒的传 入能力 [ 9 ] 。
输速率仅为 10~250kb p s 。这将意味着其并不 无线频谱是 不 可 再 生 的 国 家 战 略 资 源, 230
能以高速传输数据, 同时也限定了其部分的组网 MHz电力专网通信技术通过零散碎片频谱重耕,