LTE230用电信息采集无线通信专网简介 (1)

LTE230用电信息采集无线通信专网

简介

普天信息技术有限公司

二〇一四年四月

目录

1.概述 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 4

2.LTE230系统介绍 ----------------------------------------------------------------------------- 4 2.1产品定位---------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 2.2LTE230系统构成 ----------------------------------------------------------------------------------------- 5 2.3产品形态---------------------------------------------------------------------------------------------------- 7

2.3.1无线基站eNodeB ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 7

2.3.2无线终端UE ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 9

2.3.3核心网EPC介绍 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 11

2.3.4网管eOMC介绍 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 12 2.4系统特点-------------------------------------------------------------------------------------------------- 14

2.4.1覆盖广、信号绕射能力强 --------------------------------------------------------------------------------------- 14

2.4.2安全性高 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14

2.4.3可靠性高 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16

2.4.4可维护性强----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 17

2.4.5深度定制 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21

2.4.6可扩展性强----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21

2.4.7经济性优 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 22

3.县域覆盖投资分析 ------------------------------------------------------------------------- 23 3.1某县电力公司简介 ------------------------------------------------------------------------------------- 23 3.2部署方案简介 ------------------------------------------------------------------------------------------- 23

3.3投资规模分析 ------------------------------------------------------------------------------------------- 24

4.成功案例介绍 ------------------------------------------------------------------------------- 24 4.1成功项目一览 ------------------------------------------------------------------------------------------- 24 4.2典型案例简介 ------------------------------------------------------------------------------------------- 25

1)浙江海盐LTE230无线专网-------------------------------------------------------------------------- 25

2)国网县域电力通信网改造项目--------------------------------------------------------------------- 25

3)北京电力公司无线专网测试 ------------------------------------------------------------------------ 26

4)江苏扬州无线宽带通信网络项目 ----------------------------------------------------------------- 26

5)深圳电力无线通信专网 ------------------------------------------------------------------------------ 26

6)广州电力无线通信专网 ------------------------------------------------------------------------------ 27

5.公司简介 -------------------------------------------------------------------------------------- 27

1.概述

根据国家电网规划，2014年底用电信息采集系统覆盖率达到100%，对直供直管区域内所有用户实现“全覆盖、全采集、全费控”。通过对各类终端用户的用电数据的采集和分析，实现用电监控、推行阶梯定价、负荷管理、线损分析，最终达到自动抄表、错峰用电、用电检查（防窃电）、负荷预测和节约用电成本等目的。建立全面的用户用电信息采集系统需要建设系统主站、传输信道、采集设备以及电子式电能表（即智能电表）。

作为用电信息采集基础的电力通信网络也越来越受到重视，各大电力公司不断加大通信网络的建设力度，为持续发展的“全覆盖、全采集、全费控”提供高质量的网络通道。

目前用电信息采集远程信道以有GPRS/CDMA无线公网为主，部分地区开展EPON光纤网络试点应用。无线公网存在数据丢包率高、采集成功率低等问题，同时用电信息数据与公众通信承载在同一网络中，存在信息安全隐患。另外，采用公网面临着长期、高昂的信道租赁费用。EPON光网存在以其传输速率高、容量大、网络时延短等优势，但是光纤作为有线通信方式的一种，同样存在线路部署成本高、建设周期长、线路易受破坏和故障定位困难等缺点，尤其是在面对数量众多、零散分布的用电信息采集终端时，需认真考虑部署成本、投资效益和维护工作量。

无线专网网络以其特有的部署灵活性、易扩展和建设周期短、成本低等优势，可以作为光纤骨干网络的有效补充，更适用于零散分布的配用电业务数据的接入。

2.LTE230系统介绍

TD-LTE230电力无线宽带通信系统（简称“LTE230”）是普天信息技术有限公司为满足智能配用电网业务通信需求而定制开发的无线通信系统。该系统从智能配用电网的业务特点出发，基于电网现有的230M离散频点，采用先进的TD-LTE 4G技术研制。系统具备电力业务所需的广覆盖、大容量、高可靠、高速率、实

时性强、安全性强、频谱适应性强、灵活易扩展等特性，可以广泛的适用于电力配用电业务数据的承载,为用电信息采集、负荷控制、应急抢修等各类业务提供完善的无线通信解决方案。

LTE230目前在国家电网、南方电网、石油等行业中建设了多张无线专网。该系统同时承担多项国家部分重大专项，同时基于该系统开展了行业相关标准的制定工作。

2.1产品定位

电力系统在配用电环节存在网络拓扑复杂、变化快、终端节点数量和种类多、空间分布广等实际情况。配用电网的区域差异和业务的多样性决定配用电通信网需要采取多种通信体制，LTE230电力无线宽带系统的定位是作为光纤骨干网络的延伸和补充。主要的应用场景：

山区公网无覆盖且有线网部署难度大的区域

老旧城区有线网建设难度大的区域

市政建设频繁区，有线网覆盖无法应对不断变化的建设需要

地下室无公网信号区域

偏远无公网信号区域

……

2.2LTE230系统构成

LTE230电力宽带无线通信系统主要由无线终端UE、无线基站eNodeB、核心网EPC及网管eOMC构成。具体参见图1所示。

——无线终端UE

LTE230系统的无线终端模块，直接与集中器、负控终端、配电自动化终端等电力终端设备通信。终端与监控单元能够无缝连接，即插即用。

——无线基站eNodeB

LTE230系统的无线基站，能够接入多路用户。包括固定基站以及移动基站（车载）。每个基站单个扇区最多可接入2000个电力数据用户。

——无线核心网EPC

LTE230系统的核心网，负责终端认证、终端IP地址管理、移动性管理等，直接连接智能电网主站。通过核心网，电力终端能够完成数据采集、视频监控、调度指挥、应急抢险等功能。

——网管eOMC

LTE230系统的网络管理单元。主要包括两部分内容：网络状态监控和设备运维。该中心支持对现存的电力信息管理进行融合，并能利用各种多媒体手段，GIS技术，完成统一集成的多媒体调度指挥系统。

2.3产品形态

LTE230系统主要包含无线基站eNodeB、无线终端UE、核心网EPC及网管系统eOMC四种网元（图1 LTE230电力无线宽带系统构成）。为满足智能电网实际业务需求，每种网元均提供一种或多种产品形态。

2.3.1无线基站eNodeB

功能描述

增强型无线基站LTE230 eNodeB是LTE230无线宽带通信系统的重要部分，工作在230MHz数传电台频段，在无线通信接入网中负责提供无线信号覆盖。它一端通过空中接口与LTE230终端交互，另一端通过S1接口和LTE230 EPC相连，其主要功能是提供空口与地面电路之间的信道转换与桥接，完成终端无线接入控制。

产品特点

?3～30公里广覆盖，大幅度减少单位面积设备投入

?安装方式灵活，安装场景多样，大幅度降低工程施工复杂度

?独有的频谱感知、干扰协调等技术，频谱适应性强

?业务处理能力强，海量终端在线，单扇区支持2000终端同时在线

?采用频谱聚合、高阶调制等领先技术，频谱利用率高，数据吞吐量大

?终端实时在线，实时性高

?电信网络级加密，安全性高

主要参数

无线基站eNodeB主要技术指标：

产品形态

eNodeB提供分体式设备和一体化设备，其中分体式设备包括室内eBBU、室外eRRU两个部分，为光纤拉远基站，产品形态如下图所示。

室内单元eBBU负责无线通信中的基带处理、信令控制等功能，单机最大可支持3载扇。室外部分包括基站远端射频单元eRRU、天馈系统。eRRU是eNodeB 的射频单元，负责无线信号的接收和发射，通过Uu接口实现对LTE230无线终端的信号处理和交互；通过Ir接口 (光接口)与 LTE230 eBBU相连，配合LTE230 eBBU完成整个eNodeB的功能。

eBBU与eRRU通过光纤连接，组网灵活，具有架构先进、可靠性高、安装方便等特点，可以为运营单位提供低成本、广覆盖的建网解决方案。

一体化设备是将eBBU和eRRU设备集成为一体，设备实现室外挂装或抱装。仅需提供供电和通信即可工作，可以有效的节约机房资源。产品形态如下图所示。

2.3.2无线终端UE

结合电力行业应用特点，LTE230提供一系列特点突出的无线终端产品，具有体积小、成本低、行业结合紧密、核心技术先进的优势。同时，基于通用无线通讯平台的设计，可以针对不同行业应用特点，快速、灵活的定制不同形态和特性的终端产品，主要分为CPE和LCM两大类。

LCM终端系列

LTE通信模块（LTE Communication Module）简称LCM，能灵活利用较窄的离散无线频带，提供无线数据传输承载，完成空口的物理链路转换、信令和数据的传输,主要用于满足窄带数传、远程控制通信等窄带无线通信需求，具有布网灵活、选址方便、安装简单、运营和维护成本低等特点。

部分应用于电力数据采集通信的LCM终端参见下图。

LCM201：集中器远端通信模块 LCM203：负控终端远端通信模块LCM206：采集器远端通信模块 LCM208：配变监测远端通信模块BRU模块：用户嵌入通信模块

LTE230形态LCM系列终端

LCM 系列终端技术指标：

CPE 终端

用户驻地设备（Customer Premises Equipment ）简称CPE ，为通用通信设备，配备标准网口/USB 接口，可与计算机或其它终端设备连接，提供高速无线数据传输承载。

通过CPE 与各类行业终端的结合，能开展多种多样的基于高数据速率、高可靠性的无线网络应用，可广泛应用于工业数据采集系统、无线数据通信、无线抄表、无线遥测遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、门禁系统、小区传呼、机器人控制等领域。其中CPE202产品形态见下图。

CPE202主要技术指标：

2.3.3核心网EPC介绍

功能描述

EPC作为演进型核心网，在LTE230无线宽带通信系统中介于业务平台和无线接入网络之间，完成业务数据的传输，接入网络的控制管理等核心网功能。 产品特点

LTE230 EPC采用行业成熟的硬件平台，充分满足高稳定性、高数据带宽、易于升级和扩展的部署要求，具备以下特点：

?冗余设计与数据备份，确保设备的高可靠性，特有的签约数据缓存功能，大幅降低终端的呼损率；

?大容量业务支撑，单机最大可同时管理维护100个基站和60000个在线终端；

?软件深度定制，使硬件性能最大化，单机可提供1000Mbps业务吞吐量和300000pps包交换能力；

?提供灵活的组网模式，支持2层/3层组网，易于升级部署，降低客户投资成本；

?强大的日志记录功能，易于分析定位，丰富的网管接口，易于操作维护；

?支持对操作用户赋予不同级别的设备管理权限，提供安全可靠的网络访问模式，保证业务隔离；

?接口标准化，支持100M/1000M Base-T网络接口，便于设备扩充，为后续网络的融合和演进提供空间。

主要参数

LTE230 EPC关键技术指标：

产品形态

2.3.4网管eOMC介绍

功能描述

操作维护中心LTE230 eOMC对LTE230网络中的EPC、eNodeB、UE(终端)等网元进行统一集中管理，能远程、实时的完成无线通讯网络的配置管理、拓扑管理、故障管理、性能管理、报表管理、软件管理、日志管理、安全管理。

产品特点

?基于智能综合网管平台，扩展性高。

?采用Client/Server架构，结合多级安全策略，安全性高；

?对网络设备的管理能力达到电信级要求，可靠性高；

?集中网元管理，依据网络规模可以灵活部署和扩展；

?操作便捷，能远程、实时、直观的对终端、基站进行操作维护。

?遵循国际、国内通信网管标准，兼容SNMP、FTP等通行协议接口，便于与第三方系统对接融合。

主要参数

eOMC关键技术指标：

产品形态

产品组成

整个系统基于分布式架构设计，采用客户端/服务器（Client/Server）模式，如下错误！未找到引用源。所示。

eOMC系统包含应用服务（App Server）、数据库服务（DB Server）、UE签约服务、FTP Server、BootP Server、NTP服务以及操作终端，系统通过TCP/IP 网络进行通信连接。

2.4系统特点

2.4.1覆盖广、信号绕射能力强

针对行业无线专网覆盖面积大、覆盖区域广、单位面积投资成本低的要求，LTE230系统为用户提供了广域低成本覆盖解决方案，有效解决行业用户的无线通信需求。

由于选择了230MHz频段，LTE230系统具有优秀的覆盖能力，密集城区覆盖可达3km、郊区覆盖可达30km。同样由于频点低，LTE230系统同样具有较强的绕射能力，实现阴影区甚至地下室的信号覆盖。

2.4.2安全性高

电力系统的信息安全是智能电网的关键。LTE230系统的加密机制遵循LTE 规范，实现3GPP最严格的加密鉴权机制。

LTE230从系统设计、网络结构、用户安全层等方面充分借鉴当代最先进的技术成果，能够完整实现多级鉴权、数据加密、NAS信令加密；满足无线通信系统安全传输的需要，同时系统支持用户端到端密码设备，保障用电信息的端到端

加密传输。系统可更换成电力等行业专有加密算法，满足行业信息安全要求。

LTE230系统支持物理隔离和逻辑隔离，满足智能电网业务隔离需求。

安全加密

LTE230针对电力系统，提供多层次的安全性，包括本地系统的安全性以及网络系统的健壮性。具体内容见下图。

LTE230系统核心加密技术包括：（1）用户终端和通信网络之间的双向认证。（2）扩展的UMTS AKA可信协议信令流程。（3）认证密钥的一次一密。（4）支持128比特的认证密钥。

三个安全层

LTE230安全方面是将安全在AS（在eNB端的RRC安全）和NAS信令之间分离开，并且在eNB上终止用户层安全，无线链路和核心网需要有各自的密钥。这样LTE230系统就有两层保护：第一层为演进的UTRAN（E-UTRAN）网络（RRC安全），即空口安全，第二层是演进的核心网（EPC）NAS信令安全和用户层保护。这样如果只有两个安全层则用户数据在网络中是明文传输的，那么第三个安全层是指核心网各个实体之间的认证和加解密通信，由于核心网都是全IP设计，所以IP安全技术是采用目前成熟的IPsec等技术。第1和第2安全层如下图所示。

LTE230安全层示意图

三个安全层次的设计目是使E-UTRAN安全层（第一层）和EPC安全层（第二层）相互影响最小化，这种原则提高了整个系统的安全性；对运营商来说，允许将eNB放置在易受攻击的位置而并不存在高的风险。

2.4.3可靠性高

LTE230电力无线宽带通信系统的开发始终在科学规范的质量保证体系下进行，研发体系通过CMMI 5级评估，产品严格依据国家行业标准设计、研发、测试，并经过严苛的高低温、盐雾、振动、防雷、防尘等实验。严格的质量管理和研发体系确保了产品的稳定可靠和复杂环境的强适应性。

高可靠性设计

?电源可靠性设计：

电路采用成熟的拓扑和技术；

使用高可靠元器件；

输入过压、欠压、过流保护；

输出过压、过流、过温保护；

?散热可靠性设计：

降低发热量、提高散热性能；

采用主动散热方式；

风机具有告警功能；

自适应调整风机转速

?降额和容差设计

2级降额设计，降低基本故障率降低由于元器件制造公差、器件老化和环境变化对系统性能的影响，保证产品可靠性；

?电磁兼容设计

采用滤波技术、去耦电路、屏蔽技术、接地技术等硬件措施，使设备和其它电子设备之间无电磁干扰，能兼容共存；

高可靠性测试

2.4.4可维护性强

操作维护中心OMC可实现对LTE230网络中的EPC、eNodeB、UE进行集中统一的管理，可以远程、实时地对网元设备和网络实现配置管理、拓扑管理、故障管理、性能管理、报表管理、软件管理、日志管理和安全管理。

拓扑可监视全网网元运行状况

通过该拓扑图用户可以全局的了解到全网网元的运行情况，包括eNodeB和EPC的运行状态， UE的信号强度和在线情况，小区、网元链路状态以及告警情况等。拓扑视图可以放大缩小，可以拖拉漫游。

配置模块可监控网元板卡运行状态以及参数配置

网络建设初期，配置模块可以为网元准备初始化数据，网络优化阶段，可以为网元调整参数，网管系统提供了批量配置和模板的方式可以快速的支持多网元同时修改参数，提高了工作效率。用户还可以通过网元的设备视图监视网元的板卡运行状态和告警，可以查看板卡的CPU、内存使用情况。如果出现告警，在板卡上会呈现出告警灯，用户可以快速的查看告警的详细信息了解可以采取的措施来清除告警。支持对EPC和eNodeB进行远程升级。

故障模块可帮助用户快速定位和解决故障问题

故障管理可以集中地监控和管理全网中所发生的故障，可以将告警以声、光的方式直观的呈现给网络维护人员。用户还可以定制告警视图来监控关心的告警。产生的历史告警可以根据条件生成报表，方便用户分析网络的运行情况以及可采取的调整措施。提供丰富的告警知识库，供用户处理告警时参考，知识库也可以更新，用户可以将日常维护过程中积累的经验纳入知识库管理，不断丰富知识库的内容。

性能管理

性能管理提供对网络性能数据的采集和查询功能，并可以定期生成报表，为用户分析网络性能并进行网络优化提供依据。性能数据统计包括RRC连接建立成功率、RRC连接重建成功率、UE 附着成功率、UE附着平均时间、UE附着失败原因等接入类的，UE切换成功率等切换类的，UE掉线次数和掉线时长等保持类的，以及其他一些资源类的统计，这些统计数据可以分UE级、eNodeB级、小区级分别统计。

终端管理

在拓扑模块中可以实时查看UE的在线情况，在配置模块中可以定制视图关注特定的UE。系统提供环回链路测试的功能，可以分析网络的当前传输速率和质量。

可以统计一段时间内终端掉线次数和掉线时长，为分析终端和网络的运行质量提供参考依据。可以对终端进行批量远程升级。