mcwill在电力系统应用技术建议书

MCWILL电力行业应用技术建议书20090423目录1北京信威公司简介3111SCDMA宽带无线接入系统介绍32MCWILL电力中的应用解决方案421MCWILL系统应用于电力行业的优势422电力SCDMA宽带无线网络业务应用分析5221配变监测业务5222远程网络抄表业务6223远程视频监控业务623电力MCWILL无线网络技术解决方案7231整体解决方案概述7232远程抄表技术方案7233配变监测技术方案7234设备及线路视频监控技术方案724SCDMA在蓬莱电力配网应用方案8241蓬莱电力配网的需求8242网络规划8243网络规模9244规划站址分布图9245接口说明103设备介绍10311SAC10312基站11313CPE14314MEM133/MEM133R16315MEM128无线宽带接入模块17316MEM160/660无线宽带综合业务模块191北京信威公司简介北京信威通信技术股份有限公司成立于1995年11月，由原邮电部电信科学技术研究院和美国CWILL电信公司合资组建，2001年完成股份制改造，隶属于大唐电信科技产业集团。北京信威致力于新一代无线接入技术的开发，创建了同步码分多址（SCDMA）无线通信平台。该平台是北京信威自主创新、自主研发、拥有完全自主知识产权的无线通信平台。公司总部及研发中心设在北京；子公司重庆信威是国家级高科技产业化重点示范单位，拥有保证大规模生产的现代化制造设备和健全的质量保证体系；负责产品生产、工程安装和售后服务；公司还设立了深圳分公司，致力于核心网设备的研发。公司拥有SCDMA无线通信技术完整的自主知识产权，SCDMA技术是第三代移动通信标准TDSCDMA的技术起源和核心技术组成之一。国家和政府的支持信息产业部在准入、频率、标准、政策等各个方面支持SCDMA产业的发展信息产业部把SCDMA确定为“村通工程”首推制式科技部将信威公司确定为103家创新型企业之一2006年，温家宝总理在中国国家科技大会上专门就SCDMA的应用发表了重要讲话，支持民族创新技术2007年6月，温家宝总理到北京信威生产企业重庆信威公司进行考察，鼓励信威人继续自主创新，为中国在世界通信领域争取一席之地2008年元月，温家宝总理主持国务院常务会议，审批通过“新一代宽带移动无线通信网”作为国家中长期科技发展规划重大专项2008年3月29日，温家宝总理将出席大湄公河次区域经济合作第三次领导人会议，支持国内自主的SCDMA作为“大湄公河次区域经济合作组织政府援助项目”走向世界。111SCDMA宽带无线接入系统介绍SCDMA宽带无线接入系统（简称MCWILL）是由北京信威通信技术股份有限公司基于现有已大规模商用的窄带SCDMA技术，自主研发的集智能天线、CSOFDMA、增强零陷、信道跟踪和预测、动态信道分配、频空联合检测等核心技术为一体的宽带无线通信系统。MCWILL为全IP架构，它能够提供超大容量的话音业务和高带宽数据性能。MCWILL创造性地将OFDMA与SCDMA有机结合起来，融合了3G和WIMAX的技术优势并克服了两者的缺陷。MCWILL全面支持固定、便携以及全移动模式下的话音和数据业务，支持切换和漫游，终端最大移动速度可达120KM/H。MCWILL为适应窄带语音业务设计了低开销的空中接口协议及细颗粒度带宽分配机制，使系统既适合承载窄带语音也适合传输宽带数据。MCWILL的无线电频谱资源优势、成本优势、性能优势和知识产权优势使之成为运营商提供最具竞争力的差异化业务、迅速扩展市场的利器。MCWILL将成为推动政府电子政务开展，提升传统行业生产效率和迅速推进行业信息化、农村信息化的最佳选择。SCDMA窄带系统目前在全国近30个省进行了大规模商用，网络规模达1000万线，在网用户400万。SCDMA宽带系统在江西电信、甘肃网通、山西网通、广西网通等已进行较大规模的商用网。在首都机场、空军后勤部、铁通、国家地震局等行业用户也建立了实验或正式网络，开始服务于这些行业用户。另外，北京信威与网通公司通力合作，将SCDMA宽带无线接入系统应用奥运会的相关准备工作已经完成，在青岛赛区、北京顺义水上运动山区、昌平铁人三项山区均建设了网络，并在今年通过了“好运北京”测试赛的检验，将于明年正式服务于奥运会。SCDMA宽带无线接入系统网络架构如下图所示2MCWILL电力中的应用解决方案21MCWILL系统应用于电力行业的优势1广域覆盖2扁平化的网络架构有助于降低核心网设备的投入3支持非视距传输4容量大、宽窄带一体化的多业务综合接入5拥有国家许可的专属频段、支持同频组网6可靠的安全性7灵活的QOS/GOS保证8完全自主知识产权，符合国家产业政策9灵活可定制的市场策略10技术的先进性、可演进性11标准化12产业链完善信威公司吸取了窄带系统产业链不完善的教训，坚持在SCDMA宽带无线接入系统上走标准化、技术开放路线，将产业做大做强。今年年底即将成立的SCDMA无线宽带论坛，目前已经加盟的知名企业有大唐、烽火、普天、惠普、联想、上海贝尔阿尔卡特等。系统和终端设备已经初步形成信威、烽火、普天、英华达等多厂商供货的局面。13成熟的应用案列SCDMA宽带无线接入系统已经或即将获得规模应用的国内公网运营商有江西电信、河北电信、甘肃网通、山西网通、广西网通等。国内专网有大庆油田、北京铁通、沈阳铁通、广州铁通、国家地震局应急通信系统、首都机场、空军后勤保障系统等。SCDMA宽带无线在国际市场也获得了较大的市场，在印度、尼日利亚、蒙古、老挝、越南、柬埔寨等国家正在进行大规模的网络建设。另外，SCDMA宽带无线系统还被网通选为2008年奥运会赛事直播技术，用于青岛奥帆赛、北京顺义水上运动场馆、北京昌平铁人三项比赛场馆的赛事直播。14充分保护现有投资22电力SCDMA宽带无线网络业务应用分析221配变监测业务配变监测是将配电变压器在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起，达到供电经济性最好，企业管理更有效。目前我国配变监测系统正处在发展阶段，纳入配变监测系统的配电变压器数量还很少。未来为了提升供电的可靠性和质量，配变监测系统将渐增加配电变压器的覆盖面，尤其是100KVA以上的配电变压器全部纳入配变监测系统的监测。配变检测终端数量众多，发达省市每省100KVA以上的配电变压器普遍超过10万台。也要求配电检测通信网具有较大的数据传输容量。此外，配电检测终端多部署在室外，SCDMA智能天线技术独有的空分能力，能接入更多的室外监控点，并减少信道干扰，提高数据传输的可靠性。采用SCDMA网络的技术优势，能接入更多的室外监控点，并减少信道干扰，提高数据传输的可靠性，其组网模式如图。222远程网络抄表业务在电力公用事业系统的信息化工程中，电表数据的自动抄写具有十分重要的意义，也是电力行业迫切想要解决的问题，因为电表数据抄送的准确性，及时性，直接影响到电力部门系统的信息化水平，甚至管理决策，经济效益。传统的手工抄表费时，费力，准确性和及时性都得不到可靠得保障，这导致了相关营销和企业管理类软件不能获得足够详细和准确的原始数据；一般人工抄表都按月抄表，对于用户计量来说是可行的，但对于相关供应部门进行更深层次的分析和管理决策却不够，行业的实际需求催生自动抄表系统的不断发展。目前，基于仪表分布点多面广，其远程抄表大多仍沿用有线传输方式，线路维护量很大。由于电话线公用，通讯时经常发生冲突，既影响了数据的传输也对电调部门的正常工作造成了干扰，并且此种方式对通讯部门程控交换机正常、稳定的运行也有一定的影响。为保证传输质量，利用无线抄表，很好地解决上述问题。市场拥有的无线抄表系统，大部分是调用移动的GPRS,系统工作负荷虽然可以做到很大，但是，由于租用了移动的信道，当移动信道由于过多用户使用的时候，必然会造成无线网络拥挤，使无线传输出现脱节，不能实时的传输数据。租用移动运营商的信道，每年必须付给移动运营商，每一台抄收信道需要30004000元的费用，而这笔费用需要供电部门支出，相对来讲十分昂贵。此外，由于系统的通信信道不归电力系统控制，一旦出现通信故障，往往需要移动运营商配合处理，这样不但造成了维护人员和维护量的增加，同时也造成了出现故障不能及时解决。SCDMA基站覆盖范围广，单基站最多可带几千终端，基站摊到每路监控通道的费用很少。抄表的频率可以自定义，每天、每小时、甚至十几分钟，保证数据的实时性。远程抄表系统是配电自动化系统中预售电、负荷监控、线损计算、结算系统等的基础，重要性不言而喻。而基于SCDMA无线宽带网络而提供的无线抄表系统能真正保证数据可靠、完整、安全和及时的传输。223远程视频监控业务电力行业无人值守监控系统主要是对重点配电设备、机房（如供配电系统、UPS电源、空调、消防系统、保安门禁系统等）的运行状态，设备运行的环境动力状态等进行实时监控并记录历史数据，实现对电力机房五遥（遥测、遥信、遥控、遥调，遥视）的管理功能，使电力行业机房监控达到无人或少人值守，为机房的高效管理和安全运营提供有力的保证。基于SCDMA无线宽带网络的无人值守监控系统能够进行24小时不间断环境动力监测、综合报警处理，并能传输各种语音报警、实时曲线、历史报表等，在报警时还能通过短消息报警模块实现短信报警通知功能，即使中心无人，报警信息也能传送给相关管理人员。23电力MCWILL无线网络技术解决方案231整体解决方案概述SCDMA宽带无线接入系统包括以下几个部分基站、终端设备和网元管理系统EMS、SHLR、STBC等。在一个IP网络中，基站（BTS）通过10/100BASET与骨干网相连。终端与基站之间的通信是通过信威公司的专利技术SWAP（SYNCHRONOUSWIRELESSACCESSPROTOCOL）协议作为空中接口信令。基于SCDMA宽带无线接入系统的电力解决方案主要提供如下业务面向电力行业生产的业务A负荷管理B配电数据传输（配电网管理）C用户远程集抄（抄表业务）D重点配电设备、农村或者远程变电站无人职守视频监控面向电力行业非生产的业务A集团内办公和员工无线上网应用；B集团内部集团内通信和人员调度指挥业务；C集团内企业信息化管理应用，电话会议、群组通信、会议通知、即时消息等；D应急通信232远程抄表技术方案远程抄表涉及到的设备有数字电表、采集器、集中器，SCDMA模块可内置在以上三个设备中，从经济性来考虑，内置在集中器中是最好的，从数字电表到采集器、从采集器到集中器的通信可以通过电力线载波或其他有线方式来解决。实际应用中可根据有线资源的分布情况来灵活选择SCDMA模块的内置方式。233配变监测技术方案配变监测的技术方案与远程抄表基本类似，都是使用SCDMA模块，内置于配电变压器、开闭所、环网柜、柱上开关的监控设备（RTU）中，通过无线链路与主站系统进行通信。234设备及线路视频监控技术方案防盗技术方案包括基于传感器和视频的两种方案，基于传感器的方案也是将SCDMA模块内置于传感器或RTU中，与服务器进行通信。基于视频的解决方案是在设备或线路的合适地点假设摄像头编码器SCDMA通信模块的一体化的设备，在服务器端有解码器、存储设备以及电视墙等视频播放设备。另外，基于视频的防盗技术方案可以支持智能分析功能，当有异常情况时可以自动告警。24SCDMA在蓬莱电力配网应用方案241蓬莱电力配网的需求希望利用无线的传输方式实现配变监测，将配电变压器在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起，达到供电经济性最好，企业管理更有效。为了提升供电的可靠性和质量，配变监测系统将渐增加配电变压器的覆盖面，尤其是100KVA以上的配电变压器全部纳入配变监测系统的监测。为了解决以上的问题，一期先建设一套基站，来满足所有业务需求。下图是蓬莱电力的一期网络拓扑图通过SCDMA的覆盖，解决一定区域内的配变电问题，以及同时可以解决电力抄表、视频监控以及办公自动化所需要的问题。SCDMA提供了一个多业务综合接入的全IP化平台，为以后的其他业务的开展打下了一个比较好的基础。基站的吞吐量是15M，为了满足系统的需求建议基站的传输带宽保证在20M。242网络规划根据蓬莱电力公司的要求，本次规划的范围为蓬莱市中心城区室外区域。以及除蓬莱市区以外的郊区区域。本次对蓬莱市中心区域室外采用SCDMA1800M_V5基站做覆盖，蓬莱市郊区室外采用SCDMA400M_V5基站做覆盖。根据无线信号特性和无线环境的特征，市区适合9001800M频段组网；远郊区、丘陵、山地地貌适合于400M频段组网。243网络规模根据蓬莱电力公司的覆盖范围要求，我们对蓬莱市区进行了初步的勘查，确定本期在蓬莱市主城区建设MCWILL（SCDMA1800M_V5基站）站点1个，在蓬莱市远郊区建设MCWILL（SCDMA400M_V5基站）站点1个，均为全向基站站，共计2套BS。本期MCWILL网络建成后，在单基站覆盖半径内市区室外（不含县、镇）能够达到90的区域在90的时间可以接入，在单基站覆盖半径内郊区室外（不含县、镇）能够达到90的区域在90的时间可以接入。本期工程完成后，对于部分区域室外、室内的信号盲区，以及没有覆盖的两个港口地区可以通过基站的扩容来实现。最终的网络规模是通过3个1800M覆盖市区，2个400M基站覆盖农村地区。244规划站址分布图经过实地的站点勘测，共确定站点2个，其中必建站点2个，都为全向站点，共计个2载波。其在蓬莱市的分布如下图所示备注上图中“蓬莱电力公司”为规划中的SCDMA1800M_V5全向基站。备注上图中“蓬莱电力公司”为规划中的SCDMA1800M_V5全向基站，“龙山400基站”为规划中的SCDMA400M_V5全向基站。245接口说明MCWILL基站通过标准以太网接口10/100M连接到IP网。基站和IP网的传输可以采用光纤、微波、卫星等各种方式。每个MCWILL基站要求传输网带宽不低于10MBPS，每个基站通过GPS同步。MCWILL基站通过标准的以太网接口10/100M和网管、烧录中心、SHLR、FTP和VOD点播服务器连接。MCWILL系统通过SAG连接到固网NGN的软交换机，信令方式采用标准的SIP信令。通过第三方厂家（捷思锐）的IPPBX交换机接入NGN，终端和交换机之间的信令采用标准的SIP信令。MCWILL系统支持以DHCP方式或通过BAS/AAA服务器采用PPPOE方式接入INTERNET。终端、模块和MCWILL基站间通过信威公司自主开发的SWAP空口协议连接。MEM模块和RTU之间可以提供多种接口，RS232、RS485以及10/100以太网口。MCWILL终端通过SWAP协议和基站进行通信。3设备介绍311SACSACSERVICEACCESSCONTROLLER，业务接入控制器。SAC是基于MCWILL成熟的接入和交换产品平台定制的、面向行业专网的业务接入控制器。SAC负责完成纯数据业务组网和全业务话音数据组网时的接入控制功能，是MCWILL组网必需的设备。基于SAC的行业专网解决方案，使得构建MCWILL宽带无线接入网变得非常简单只需要SAC和基站，即可构建一张MCWILL宽带无线接入网。因此，基于SAC可以构建低成本的、一体化的、功能强大的、架构简单的MCWILL宽带无线接入网。概况起来，基于SAC的行业专网解决方案具有如下特点更低的网络建设成本更简单的网络架构更容易安装和维护具有电信级的可靠性总体结构4U高度，台式单体机箱，也可以安装在19英寸机柜上电源AC220V50HZ和DC48V工作环境工作温度045工作湿度4065存储温度4070存储湿度10100系统可用度99999可靠性具备HA功能，11热备份在应用中，采用两台同型号的SAC互为热备份。接口对外提供10/100/1000MBPS以太网接口。S系列还可以提供E1接口。支持TCP/IP协议、SIP/RTP协议、NO7信令等协议体系。312基站基站主要由两部分组成基站收发信机（BTS）和无线射频子系统（RFS）。下面分别介绍。基站收发信机（BTS）图81MCWILL基站BTSMCWILLBTS是电信级，全冗余的网络设备，它采用高度集成设计，可以安装到任何标准19”机柜内，置于室内或室外环境中。它通过10/100MBPS标准以太接口与IP骨干网连接。BTS又分为数字和射频两部分，承担着所有接收、发送和信号处理功能。软件可以通过EMS远程升级。在可用性方面，所有插卡都支持热插拔。MCWILLBTS收发信机完全基于软件无线电技术架构设计的，主要采用G4POWERPC、TITCI100DSP处理器、FPGA、高速ADC/DAC和模块化的射频单元组成。基带处理平台可以完全满足MCWILL物理层、MAC层、OAM等运算的处理要求，并有足够的MIPS余量用于今后的扩展与重构。MCWILLBTS收发信机主要由以下部分组成1块基带处理板1块频综板8块射频板1块电源板（今后将与基带处理板合并）无线射频子系统（RFS）与其他无线方案提供商相比，信威公司的一项突出技术是其对波束赋形技术的低成本实现；波束赋形是信威公司无线宽带接入基站中自适应相控阵智能天线子系统提供的一项发射技术。MCWILL基站射频子系统主要包括智能天线阵塔顶放大器无源校准电路防雷滤波器等功能模块。射频子系统一般安装在发射塔或高层建筑物的顶层；其外壳使用无源制冷方法同时具有长时间无需维护工作的能力。天线子系统图82智能天线外观基站天线为具有专利技术的自适应相控阵智能天线，采用成熟的波束赋形技术。主要分为全向天线和扇区天线，包括了天线阵、无源校准电路、带通低噪声放大器、防雷滤波器等模块；天线一般安装在发射塔或高层建筑物的顶层，其外壳使用无源制冷方法同时具有长时间无需维护工作的能力。图83智能天线结构单路塔放该产品由信威公司塔放产品经过结构重新改造设计得到，射频指标和电气参数与塔放产品相同。单路塔放产品如下图图84单路塔放产品的使用单路塔放产品和基站之间通过射频线缆连接，每个基站最多可接8个单路塔放。每个单路塔放基站之间需要保证信号衰减在18DB以内，选择合适的馈线，基站到干放之间的布线距离可以达到100M。每个单路塔放都可以单独作为室内覆盖布线系统的信号源，也可以直接挂天线输出。如果不使用干放产品，基站和单路塔放可以覆盖的室内区域约为以基站为中心的半径200M左右的区域。技术指标整机平均功耗18W标称工作电源24V工作电压范围20V28V馈电方式同轴电缆芯线馈电双工方式TDD，TDD周期为10MS工作频率17851800MHZ（接收有限波器）标称输出功率33DBM基站端入口10KA（8/20US）正负各5次的雷击试验天线端口10KA（8/20US）正负各5次的雷击试验工作环境温度3555结构尺寸280MM186MM85MM313CPE图85CPE外观图简介CPE是信威公司研发的一款使用便捷的用户无线宽带接入上网设备，可为家庭、企业、行业等用户提供无线语音和宽带数据服务，无需专门的硬件安装，使用极为方便。MCWILL桌面式CPE是完全即插即用的“零安装”便携终端，可以达到13MBPS的上下行带宽，它有RJ45以太网接口、RJ11电话接口即可各一个，可供个人用户上网和电话使用，也可以配合行业现有的数据终端实现数据通信。市场定位CPE主要面向城镇家庭中小企业和行业无线宽带固定上网用户以及紧急通信保障系统。主要用于高速INTERNET接入、视频监控视频传输、数据采集、VOIP语音等方面。产品特点1体积小、重量轻，可便携2安装简便，即插即用3真正的非视距传输4支持业务分级，可动态分配带宽，5上下行总共可达3MBPS的传输速率概要参数指标射频带宽1MHZ接口1个RJ45以太网口、1个RJ11口、1个USB接口可选天线3天线分集接收上下行净吞吐量3MBPS安装参数指标安装用户可自行安装，真正非视距可选天线可分离天线（电缆长度取决于供货商）软件升级支持OTA（空中）软件下载射频/天线参数指标天线增益全向天线0DBI，定向天线5DBI天线数量全向天线1个，定向天线2个天线极化方式垂直极化垂直平面波瓣宽度全向75度，板状80度水平面波瓣宽度全向360度，板状120度射频带宽1MHZ发射功率24DBM接收机灵敏度106DBM，QPSK调制方式尺寸参数指标尺寸1504094MM（高宽深）重量280克电气参数指标供电电压5VCPE功耗3W交流充电/电池指标持续使用4小时，锂离子电池温湿度参数指标工作温度540存储温度4070湿度095非冷凝314MEM133/MEM133RMEM133RMEM133简介MEM133/MEM133R无线宽带数据接入模块是信威公司开发的便于各种设备连接和轻松集成的MCWILL无线宽带接入模块产品，具有上下行最大吞吐量3MBPS的无线数据传输能力，提供多种接口（如RS232、RJ45等），可与多种行业数据采集终端设备集成，如数据采集设备集成、工业监控设备集成，可让用户的数据采集终端设备直接接上无线通讯模块MEM133/MEM133R就可以接入宽带进行通讯了，方便用户放置、连接和接入。市场定位MEM133/MEM133R主要用于视频监控、数据采集、远程监控、INTERNET接入、工控话音接入、IPTV、VPN办公等方面。体积较小，内置TCP/IP协议和AT指令集，提供多种接口RS232、RJ45等，便于放置和连接，易与视频编码器、摄像头、车载多媒体终端、数据采集设备、工业监控设备、视频监控设备连接和集成。产品特点易于集成可与视频编码器、摄像头、车载多媒体/IPTV终端、数据采集设备集成、工业监控设备、视频监控设备集成提供多种接口RS232、RJ45等内置TCP/IP协议，可自动获取IP地址；内置AT指令集；上下行最大吞吐量为3MBPS。MEM133具有外壳，可放置在连接设备的外壳内外产品参数工作频段1785MHZ1805MHZ最大发射功率24DBM接收机灵敏度105DBM典型数据传输功耗16W接口RS232、RJ45UART接口规格9针标准UARTUART接口速率96K/192K/384K/576K/1152KBIT/S（AT指令接口）上下行最大吞吐量3MBPS工作环境温度1070存储温度1580MEM133R尺寸96MM638MM24MMMEM133（带外壳）尺寸1382MM105MM30MM（不含烟斗天线高度）315MEM128无线宽带接入模块MEM128无线宽带接入模块简介MEM128无线宽带数据接入模块是信威公司研发的第一款超小型的MCWILL无线数据业务接入模块产品，具有上下行最大吞吐量16MBPS的无线数据传输能力，该产品体积小巧，便于集成，可与各种行业用户的终端集成，提供无线宽带数据业务。市场定位MEM128主要用于数据采集、远程监控、视频应用、INTERNET接入、VPN办公等方面，体积较小（尺寸为53MM29MM72MM），易与SMARTPHONE、PDA、视频编码器、摄像头、车载多媒体终端、车载和手持IPTV终端、数据采集设备集成、工业监控设备、视频监控设备集成，并内置TCP/IP协议和AT指令集，提供可扩展接口，方便合作厂商二次开发。产品特点易于集成可与SMARTPHONE、PDA、视频编码器、摄像头、车载多媒体终端、车载和手持IPTV终端、数据采集设备集成、工业监控设备、视频监控设备集成提供20针127MM间距接口，提供全功能UART（最高支持2MBPS波特率）与USB11DEVICE数据接口，可以通过扩展电路板的方式将UART转换为标准RS232/RS485、将USB接口转换为以太网口。提供USB11DEVICE接口，且由USB口供电，无电池，上电自动开机。提供开关机控制功能；提供电源、工作状态指示LED，配合闪动频率，显示模块工作状态和信号强度；支持JTAG仿真内置TCP/IP协议，可自动获取IP地址；内置AT指令集；上下行最大吞吐量为16MBPS。产品参数工作频段1785MHZ1805MHZ最大发射功率24DBM接收机灵敏度105DBM典型数据传输功耗16W接口20PINUSB接口规格MINIUSB11上下行最大