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[摘要]：本文首先介绍了智能电网中应用ICT网络模式的重要性和必要性、ICT对电力通信系统研究的重要意义，着重分析3G／4G移动通信系统的发展现状及应用，同时论述了无线通信技术在ICT网络中应用时所面临的安全问题。
[关键词]：智能电网 ICT网络模式 电力通信系统
中图分类号：TP18 文献标识码：TP 文章编号：1009-914X(2012)26-0055-01
1、引言
本文研究新一代电力信息通信（ICT，Information Communication Technology）网络模式，将信息网络和通信网络统一规划，充分考虑电力业务和信息化发展的需求，减少通信网络的建设费用，提高资源利用率，为智能电网建设提供支撑。
2、ICT网络模式的关键技术与发展现状
新一代ICT网络模式已经成为未来网络发展的研究热点，这既是业务导向型网络发展的需要，也是相关技术及标准不断成熟的必然结果。IP技术已经被广泛用于传送语音、数据、视频等多媒体综合业务，作为应用层的载体，IP已在全球范围内得到广泛的共识，由于高宽带的传输能力，光纤作为物理层技术也无可争议，由此IP和光网络的技术融合和协调发展将是基础承载网络演进的最大趋势。
3、智能电网适用的新一代电力信息通信（ICT）网络模式
3G已成为目前通信领域讨论的热点，传输速率在支持静止状态下为2 Mbit／s，定位于多媒体IP业务。4G将移动通信推向更大的带宽，物理层采用OFDM—MIMO技术，极大地提高了频谱效率，使数据通信速率有了质的提高。使用IPv6提供了海量的IP地址，同时提供了4种QoS水平，满足不同业务的服务需求，系统容量更大，功能更强。因此，研究3G和4G无线通信技术在新一代ICT网络模式中的应用，将无线通信接入和电力通信网络进行统一规划，具有重要意义。
3.1 3G和4G技术研究与应用的进展
虽然3G移动通信系统比以往的移动网络有巨大的进步，但是离目前用户对移动通信系统的期望仍有差距。所以，世界各地都展开了4G的研究和讨论。4G通信技术与3G及现有通信技术相比。具有通信速度更快、网络频谱更宽、智能性更高、终端兼容性更好等优点。目前关于4G的研究很多，如多址方案、调制与编码、智能天线技术等。但基于电力系统的应用研究相对比较薄弱。而4G技术在电力信息系统中的理论及应用研究正是一个能带来可观的经济效益和社会效益的领域。
3.2 3G和4G无线通信技术在电力ICT网络中的应用
1）、应急通信
在发生灾难、事故等紧急情况下，需要启动应急通信系统建立事故现场的通信。应急通信指挥车是现场通信的核心，与PDA、手提电脑、单兵视频采集等终端采用4G宽带无线技术进行通信，与指挥中心通过卫星、光纤或微波链路建立连接。PDA、智能手机、手提电腦等终端通过无线接入到应急通信指挥车进行通信，这都需要大量的数据传输。被视为准4G技术的LTE，其系统传输带宽可在1，5～20 MHz范围内灵活配置，峰值传输速率上行可达50 Mbit／s，下行达到100 Mbit／s：LTE—Advanced系统带宽设计为100 MHz。利用这样的数据速率，单兵视频采集终端能够向应急通信指挥车回传清晰的现场视频和图像数据，PDA、宽带手机等终端也能够进行高速的数据上传，下载和通信。
2）、配电自动化
3G和4G都是双向通信系统，支持数据的双向传输。3G在低速环境下的通信速率在2 Mbi讹以上，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。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,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。
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。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.
4）、智能电网
近年，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。智能电网是将实现发电、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。4G WiMAX、3G无线语音和数据通信都可用于智能电网，它们的特点是：均为双向通信系统，可实现智能电表的数据采集和控制；部署较灵活、方便，通过用户附近的基站就可实现智能电表的无线接入；具有较好的传输带宽。可以实现较高速率的数据传输；无线覆盖面广。可以应用于不具备有线通信条件或有线通信无法满足需求的情况，成为智能电网中有线通信技术的有益补充。
4、基于3G和4G技术的电力ICT网络中的安全
4G网络设有二层保护：第一层为接入网(E—UTRAN)，由eNB和UE提供RRC(RadioResource Control，无线资源控制)信令完整性保护和机密性保护；第二层为核心网(EPC)，由MME和UE执行NAS信令的加密和完整性保护。无线链路和核心网有各自的密钥。以下安全措施能够保证接人到电力ICT网络中数据的安全性。
1)拥有网络和用户间的双向认证，使攻击者无法伪装成合法用户使用网络服务或窃取合法用户信息。
2)使用安全算法对用户数据和信令数据进行加密和完整性保护。
3)eNB和核心网之间有安全联盟。相邻的eNB之间也有安全联盟。
4)4G核心网与电力ICT网络间设置防火墙，实现2个网络间的隔离。
移动通信从3G发展到4G，数据传输速率不断提高，提供的业务向移动互联网、手机电视、视频通话等多媒体IP方向发展，业务种类更多，服务质量更高。未来的电力ICT网络，将是一个高带宽、IP化、多级QoS保障、提供多种业务的信息通信网络平台。无线通信网络可以作为其有线网络的延伸，提供更丰富、灵活和方便的接入方式。从多方面满足电力ICT网络无线通信的需求。
参考文献：
【1】 中华人民共和国科学技术部. 中国信息通信技术（ICT）发展报告[R]. 2008.
【2】韦乐平. 智能光网络的发展与演进结构[J]. 现代电信科技， 2002(04): 3-8.
【3】刘国辉. 光传送网原理与技术[M]. 北京： 北京邮电大学出版社， 2004.
【4】 毛京丽， 桂海源， 孙学康， 等. 现代通信新技术[M].北京： 北京邮电大学出版社， 2008.
【5】 李静林， 杨放春， 徐鹏. 下一代网络体系结构建模与软件工程方法[M]. 北京： 北京邮电大学出版社， 2008.（W）
[关键词]：智能电网 ICT网络模式 电力通信系统
中图分类号：TP18 文献标识码：TP 文章编号：1009-914X(2012)26-0055-01
1、引言
本文研究新一代电力信息通信（ICT，Information Communication Technology）网络模式，将信息网络和通信网络统一规划，充分考虑电力业务和信息化发展的需求，减少通信网络的建设费用，提高资源利用率，为智能电网建设提供支撑。
2、ICT网络模式的关键技术与发展现状
新一代ICT网络模式已经成为未来网络发展的研究热点，这既是业务导向型网络发展的需要，也是相关技术及标准不断成熟的必然结果。IP技术已经被广泛用于传送语音、数据、视频等多媒体综合业务，作为应用层的载体，IP已在全球范围内得到广泛的共识，由于高宽带的传输能力，光纤作为物理层技术也无可争议，由此IP和光网络的技术融合和协调发展将是基础承载网络演进的最大趋势。
3、智能电网适用的新一代电力信息通信（ICT）网络模式
3G已成为目前通信领域讨论的热点，传输速率在支持静止状态下为2 Mbit／s，定位于多媒体IP业务。4G将移动通信推向更大的带宽，物理层采用OFDM—MIMO技术，极大地提高了频谱效率，使数据通信速率有了质的提高。使用IPv6提供了海量的IP地址，同时提供了4种QoS水平，满足不同业务的服务需求，系统容量更大，功能更强。因此，研究3G和4G无线通信技术在新一代ICT网络模式中的应用，将无线通信接入和电力通信网络进行统一规划，具有重要意义。
3.1 3G和4G技术研究与应用的进展
虽然3G移动通信系统比以往的移动网络有巨大的进步，但是离目前用户对移动通信系统的期望仍有差距。所以，世界各地都展开了4G的研究和讨论。4G通信技术与3G及现有通信技术相比。具有通信速度更快、网络频谱更宽、智能性更高、终端兼容性更好等优点。目前关于4G的研究很多，如多址方案、调制与编码、智能天线技术等。但基于电力系统的应用研究相对比较薄弱。而4G技术在电力信息系统中的理论及应用研究正是一个能带来可观的经济效益和社会效益的领域。
3.2 3G和4G无线通信技术在电力ICT网络中的应用
1）、应急通信
在发生灾难、事故等紧急情况下，需要启动应急通信系统建立事故现场的通信。应急通信指挥车是现场通信的核心，与PDA、手提电脑、单兵视频采集等终端采用4G宽带无线技术进行通信，与指挥中心通过卫星、光纤或微波链路建立连接。PDA、智能手机、手提电腦等终端通过无线接入到应急通信指挥车进行通信，这都需要大量的数据传输。被视为准4G技术的LTE，其系统传输带宽可在1，5～20 MHz范围内灵活配置，峰值传输速率上行可达50 Mbit／s，下行达到100 Mbit／s：LTE—Advanced系统带宽设计为100 MHz。利用这样的数据速率，单兵视频采集终端能够向应急通信指挥车回传清晰的现场视频和图像数据，PDA、宽带手机等终端也能够进行高速的数据上传，下载和通信。
2）、配电自动化
3G和4G都是双向通信系统，支持数据的双向传输。3G在低速环境下的通信速率在2 Mbi讹以上，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。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,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。
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。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.
4）、智能电网
近年，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。智能电网是将实现发电、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。4G WiMAX、3G无线语音和数据通信都可用于智能电网，它们的特点是：均为双向通信系统，可实现智能电表的数据采集和控制；部署较灵活、方便，通过用户附近的基站就可实现智能电表的无线接入；具有较好的传输带宽。可以实现较高速率的数据传输；无线覆盖面广。可以应用于不具备有线通信条件或有线通信无法满足需求的情况，成为智能电网中有线通信技术的有益补充。
4、基于3G和4G技术的电力ICT网络中的安全
4G网络设有二层保护：第一层为接入网(E—UTRAN)，由eNB和UE提供RRC(RadioResource Control，无线资源控制)信令完整性保护和机密性保护；第二层为核心网(EPC)，由MME和UE执行NAS信令的加密和完整性保护。无线链路和核心网有各自的密钥。以下安全措施能够保证接人到电力ICT网络中数据的安全性。
1)拥有网络和用户间的双向认证，使攻击者无法伪装成合法用户使用网络服务或窃取合法用户信息。
2)使用安全算法对用户数据和信令数据进行加密和完整性保护。
3)eNB和核心网之间有安全联盟。相邻的eNB之间也有安全联盟。
4)4G核心网与电力ICT网络间设置防火墙，实现2个网络间的隔离。
移动通信从3G发展到4G，数据传输速率不断提高，提供的业务向移动互联网、手机电视、视频通话等多媒体IP方向发展，业务种类更多，服务质量更高。未来的电力ICT网络，将是一个高带宽、IP化、多级QoS保障、提供多种业务的信息通信网络平台。无线通信网络可以作为其有线网络的延伸，提供更丰富、灵活和方便的接入方式。从多方面满足电力ICT网络无线通信的需求。
参考文献：
【1】 中华人民共和国科学技术部. 中国信息通信技术（ICT）发展报告[R]. 2008.
【2】韦乐平. 智能光网络的发展与演进结构[J]. 现代电信科技， 2002(04): 3-8.
【3】刘国辉. 光传送网原理与技术[M]. 北京： 北京邮电大学出版社， 2004.
【4】 毛京丽， 桂海源， 孙学康， 等. 现代通信新技术[M].北京： 北京邮电大学出版社， 2008.
【5】 李静林， 杨放春， 徐鹏. 下一代网络体系结构建模与软件工程方法[M]. 北京： 北京邮电大学出版社， 2008.（W）