电力无线专网规划技术研究

摘要

近年来，随着人们对能源需求的增加，大量存在资源枯竭、环境污染、能源分布不均的问题，发展能源互联网应运而生，但是能源互联网必须依托于性能良好的智能电网，智能电网是能源互联网的资源配置平台。因此为了支撑智能电网的多业务和高通信质量需求，以及克服光纤通信和无线公网通信方式的缺点，开展电力无线专网规划研究显得尤为重要。但是，当前电力无线专网尚缺乏合适的无线专网规划工具，导致基站布点和终端部署不恰当、不合理，最终使得整个无线专网网络存在覆盖性能不佳、在线率不高、通信质量低下等诸多问题。本文主要研究了电力无线专网规划核心问题—基站部署规划方案，提出了一种基于实际测量数据修正的基站规划策略，该策略运用贪心算法可在较短的时间内计算出近似最优的基站部署方式，并形象地将基站部署位置和覆盖情况展示在地图上。该基站部署方案以最少的经济成本最大程度地扩大覆盖面积和提高通信质量，并且可以运用于任何需要建设电力无线专网的城市进行基站规划。论文的主要工作及创新点如下: (1)重点分析了TD-LTE230MHz和TD-LTE1800MHz系统的理论和实践依据，并对国内外智能电网现状及无线专网相关技术进行对比，综述分析目前国内已开展无线专网建设的多个省份及地市的建设情况和亮点工程，为后续无线专网规划研究与设计提供充分的指导依据。 (2)通过对电力无线专网规划常用算法和无线信道传播模型的研究，提出了一种基于贪心算法的基站部署方案，大大缩短了基站部署方案的计算时间，且得到的解与最优解相差无几，建设最少的基站覆盖最大的面积，最后并对该算法进行理论分析和实际运用，验证了其有效性和实用性。 (3)根据十七类电力业务需求及业务特性，分析得出无线专网规划的目标、技术原则和关键指标及其测试方法，为无线专网规划与实测融合提供理论指导，提出了一种面向多种电力业务接入场景下多参数勘测修正的基站规划策略。该策略相比于其他基站部署方案考虑了实际环境电磁干扰或其他因素的影响，运用实测数据对仿真结果进行修正提高了无线专网的通信质量和适应性。 (4)为了方便直观的查看电力无线专网建站位置，提出了基于Google地图展示的基站终端信息、地理位置、基站覆盖等信息可视化方法，该方法可进行实测数据录入、仿真结果展示、覆盖率展示、基站选址展示，为基站部署规划提供了直观的参考依据。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1研究背景及意义

1．2国内外智能电网研究现状

1．2．1国外智能电网研究现状

1．2．2国内智能电网研究现状

1．3主要研究内容及结构安排

2电力无线专网技术研究与建设现状

2．1电力无线专网特性及主要技术研究

2．1．1电力无线专网特性

2．1．2电力无线专网主要技术

2．2 TD-LTE技术

2．2．2 LTE230和LTE1800研究对比

2．3电力无线专网建设情况

2．2．1福州TD-LTE无线专网试点建设工程

2．2．2江苏南京电力无线专网建设工程

2．2．3大连供电公司电力无线专网建设工程

2．2．4天津电力无线专网建设工程

3电力无线专网业务需求与关键指标

3．1电力无线专网业务需求分析

3．1．1用电类业务

3．1．2视频类业务

3．1．3其他类业务

3．2电力无线专网规划要求与关键指标

3．2．1电力无线专网规划要求

3．2．2电力无线专网规划关键指标

3．3电力无线专网实测关键指标分析

3．3．1LTE系统覆盖分析

3．3．2 LTE系统小区吞吐量分析

3．3．3 LTE系统链路时延分析

3．3．4 LTE链路可靠性分析

4基于贪心算法的电力无线专网基站选址算法研究

4．1概述

4．2集合覆盖问题

4．2．1概述

4．2．2相关算法分析

4．3无线信道的传播模型及理论分析

4．3．1无线信道传播模型概述

4．3．2 Okumura-Hata模型

4．3．3 COST231-Hata模型

4．3．4覆盖能力理论分析

4．4基于贪心算法的解决方案

4．4．1贪心算法概述

4．4．2基于贪心算法的基站选址方案

4．4．3基于贪心算法的基站选址算法

4．4．4算法有效性的验证

5基于实测的地图展示电力无线专网基站部署方案

5．1电力无线专网基站规划仿真系统方案设计

5．1．1总体方案设计

5．1．2总体仿真流程

5．2仿真平台的设计与开发

5．2．1数据实测

5．2．2仿真平台说明

5．2．3实例仿真

5．2．4算法对比

5．3应用分析及展望

5．3．1应用方案概述

5．3．2实例应用成效

5．3．3应用展望

6结论及建议

6．1工作总结

6．2下一步工作建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的成果

致谢