3G和4G无线通信技术在电力ICT网络模式中的应用

bit/s以上，4G 的通信速率与3G 相比，达到上行50 Mbit/s、下行100 Mbit/s以上。这样高的数据传输速率，完全能够满足配电网自动化的信息传输要求。以4G为例， 移动通信系统应用于配电自动化系统的组网方式，如图2 所示。

图2 4G应用于配电自动化系统

4G 采用更趋于扁平化的网络架构，取消了3G 中的RNC 节点， 仅由eNB组成。这种扁平化的网络架构带来的好处是降低了呼叫建立时延及用户数据的传输时延。无线接入终端从驻留状态转换到激活状态的时延在100 ms 以内，数据传输时延在10 ms 以内，完全能够满足配电自动化要求的响应时间和数据传送时间。

在保证传输数据可靠性方面，3G 和4G 均使用了HARQ （Hybrid Automatic Repeat Request，混合自动重传）进行链路差错控制。HARQ 同时使用FEC （Forward Error Correction，前向纠错）和ARQ（Automatic Repeat Request，自动重传）技术，保证了数据吞吐量和可靠性。同时，3G 和4G 系统对用户均有认证机制，对传输数据均进行加密处理，以保证服务于配网自动化系统的可靠性。

　　2.3 无线视频接入

　　视频信息具有数据量大、对错误敏感、压缩算法复杂等特点。无线信道带宽有限，由于干扰、多径效应等原因造成误码率高，且无线视频接入的终端一般是便携的，功率受限，无法进行复杂的压缩变换算法，这些都给无线视频接入带来了挑战。

　　视频压缩标准的数据速率以及2G 和3G 数据传输速率分别见表1 和表2 所列。

表1 视频压缩标准的数据速率

表2 2G 和3G 系统数据传输速率

　　比较表1 和表2 的数据可知，2G 的数据传输速率无法满足传输较为清晰、连续的视频流的要求，3G 相对于2G 在数据速率上有了很大提高，视频电话、在线电视等多媒体服务已成功用于3G。但是传输更为清晰流畅、质量更高的视频，同时在高速移动环境下仍能保持高数据速率的通信，均对移动通信系统提出更高的要求。

　　LTE 项目是3G 的演进，始于2004 年3GPP的多伦多会议。LTE 并非4G 技术，而是3G 与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准，它改进并增强了3G 的空中接入技术，采用OFDM 和MIMO 作为其无线网络演进的唯一标准。

　　LTE 的峰值数据速率为上行50 Mbit/s，下行100 Mbit/s.被业界普遍认为是4G 标准的LTEAdvanced，考虑的峰值速率上行达到500 Mbit/s，下行1 Gbit/s。如此高的传输速率，能够传送图像质量更好的视频流，提供更为丰富的多媒体服务。

　　同时，在保证数据可靠性、降低误码率方面，4G 系统不仅采用信道编码、交织等技术，还采用HARQ进行链路差错控制。

　　HARQ 将FEC 和ARQ 两种差错控制技术相结合， 综合了FEC 方式的高通过率和ARQ 方式的高可靠性。HARQ 通信系统是在一个ARQ系统中包含一个FEC子系统，如图3 所示。

图3 HARQ系统原理

　　常FEC 部分用来纠正信道中经出现的错误，以减少重传次数进而提高系统通过率；ARQ 部分的作用是纠正那些不常出现的、FEC不能纠正的错误，即当校验结果正确时，往发送端反馈ACK信号，当校验错误时，则往发送端反馈NACK 包。

2.4 智能电网

　　智能电网起源于1998-2002 年美国电科院推动的"复杂交互式网络/系统"，该系统试图为电网开发一个中央神经系统，以提高调度员对网络故障的判断能力。经过几年的发展，智能电网已经得到世界各国的认可。尤其是近年，智能电网进入一个快速发展阶段，2009 年5 月19日，美国能源部公布了第一批智能电网标准；《IEEE 2030指南：能源技术及信息技术与电力系统（EPS）、最终应用及负载的智能电网互操作》（P2030）也将于近期讨论和公布，芯片厂商英特尔将主持2009 年6月3-5日在加州圣克拉拉举行的首次会议，讨论这份智能电网指南，内容包括智能网格的定义、拓扑、互操作性、最终应用、接口和集成等。在中国，智能电网技术也受到了政府和企业的高度重视，国内许多研究机构和企业都在积极地开展智能电网的研究和网络建设工作。

　智能电网目前并没有一个公认的定义，但是大家普遍认为它不是局部的解决方案，而是着眼于未来电网的发展前景。它将实现发电、输电、配电、储能和用电完全自动的配置和管理，使电网变成一个高速、双向、实时、动态、交互的网络。

为了实现智能电网全自动化，需要采用先进的通信技术以保证信息高效传输。在电力系统应用的通信传输通道种类繁多，有铜芯线、电力线载波、微波中继、光纤通信等。通过应用这些载体，以及引入新的网络通信技术，智能电网可以在更广的范围实现更多的信息和应用的连接和集成，使数据在整个电力系统的不同主体及不同的应用系统间进行传输，满足智能