一 有线通信与无线通信 有线通信即利用金属导线 光纤等有形媒质传送信息的 方式 无线通信是指仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信 方式 在网络通信效果 网络安全性等方面 有线通信优于无 线通信方式 在施工难度方面 有线通信除需要安装 调试 设备外 还需要沿路敷设线缆 施工难度相比无线通信方式 较高 在国家政策影响方面 有线通信方式较少涉及国家政 策问题 而无线网络建设需要向国家或地方无线电管理委员 会申请专用的频率 同时在技术体制选择上需要符合相关频 率的使用规定 随着无线应用的迅速发展 频谱资源的供需 矛盾进一步扩大 二 1G 5G 发展史 4G 5G 等数字背后的 G 代表的是英文单词 Generation 也就是 代 5G 就是第五代通信技术 从第一代到第五代 是人为划分的代别 它的定义主要取决于在速率 业务类型 传输时延以及各种切换成功率等方面具体实现的不同技术 1 沟通的起源 1G 盛行年代 1980 年后 1986 年 第一代移动通信系统 1G 在美国芝加哥诞 生 采用模拟信号传输 即将电磁波进行频率调制后 将语 音信号转换到载波电磁波上 载有信息的电磁波发布到空间 后 由接收设备接收 并从载波电磁波上还原语音信息 完 成一次通话 但各个国家的 1G 通信标准并不一致 使得第 一代移动通信并不能 全球漫游 这大大阻碍了 1G 的发 展 同时 由于 1G 采用模拟讯号传输 所以其容量非常有 限 一般只能传输语音信号 且存在语音品质低 讯号不稳 定 涵盖范围不够全面 安全性差和易受干扰等问题 最能代表 1G 时代特征的 是美国摩托罗拉公司在上世 纪 90 年代推出并风靡全球的大哥大 即移动手提式电话 大哥大的推出 依赖于第一代移动通信系统 1G 技术的成 熟和应用 在中国 80 年代初期 移动通信产业还只是一片 空白 直到 1987 年 为了迎接全运会的到来 在广东省建 立了中国首个移动通信网络 这也标志着 1G 在中国的正式 开始 2 网络的开始 2G 盛行年代 1995 年后 由于 1G 有很多缺陷 在 1999 年 1G 网络被正式关闭 2G 也随之而来 1G 到 2G 就是模拟调制到数字调制的过程 和 1G 不同的是 2G 采用的是数字调制技术 因此 第二代 移动通信系统的容量也在增加 随着系统容量的增加 2G 网 络下除了打电话语音沟通之外 还可以发短信以及上网 虽 然数据传输的速度很慢 每秒 9 6 14 4kbit 但文字信息 的传输由此开始了 这成为当今移动互联网发展的基础 在 2G 时代也是移动通信标准争夺的开始 主要通信标 准有以摩托罗拉为代表的 CDMA 美国标准和以诺基亚为代表 的 GSM 欧洲标准 最终随着 GSM 标准在全球范围更加广泛的 使用 诺基亚击败摩托罗拉成为了全球移动手机行业的霸主 第二代移动通信为 3G 和 4G 奠定了基础 是通信行业坚实 的一步 3 通信新纪元 3G 盛行年代 2009 年后 2G 时代 手机只能打电话和发送简单的文字信息 虽然 这已经大大提升了效率 但是日益增长的图片和视频传输的 需要 人们对于数据传输速度的要求日趋高涨 2G 时代的网 速显然不能支撑满足这一需求 于是高速数据传输的蜂窝移 动通信技术 3G 应运而生 在前两代系统当中 其实并没有一个国际组织明确的标 准规定什么是 1G 哪个叫做 2G 而是全靠各个国家和地区 的通信标准化组织自己制定协议 但从 3G 开始 ITU 即国 际电信联盟 提出了 IMT 2000 并要求符合 IMT 2000 要求 的才能被接纳为 3G 技术 各个国家纷纷给出自己的标准 并完成了融合和标准化 相比于 2G 3G 依然采用数字数据传输 但通过开辟新 的电磁波频谱 制定新的通信标准 使得 3G 的传输速度可 达每秒 384kbit 在室内稳定环境下甚至有每秒 2Mbit 的水 准 是 2G 时代的 140 倍 由于采用更宽的频带 传输的稳 定性也大大提高 速度的大幅提升和稳定性的提高 使大数 据的传送更为普遍 移动通信有更多样化的应用 因此 3G 被视为是开启移动通信新纪元的重要关键 4 速度的革命 4G 盛行年代 2013 年后 4G从 2013年开始进入我们的视野 4G技术包含TD LTE 和 FDD LTE 两种制式 FDD 和 TDD 主要区别就在于采用不同 的双工方式 为频分双工 FDD 和时分双工 TDD FDD 是在 分离的两个对称频率信道上进行接收和发送 依靠频率来区 分上下行链路 在 TDD 方式中 接收和发送使用同一频率载 波的不同时隙作为信道的承载 在某个时间段由基站发送信 号给移动台 而中间的时间间隙由移动台发送信号给基站 基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作 2013 年 12 月 工信部在其官网上宣布向中国移动 中 国电信 中国联通颁发 LTE 第四代数字蜂窝移动通信业务 经营许可 也就是 4G 牌照 至此 移动互联网进入了一个 新的时代 4G 是在 3G 基础上发展起来的 采用更加先进通信协议 的第四代移动通信网络 对于用户而言 2G 3G 4G 网络最 大的区别在于传速速度不同 4G 网络作为最新一代通信技术 在传输速度上有着非常大的提升 理论上网速度是 3G 的 50 倍 实际体验也都在 10 倍左右 上网速度可以媲美 20M 家 庭宽带 因此 4G 网络可以具备非常流畅的速度 观看高清 电影 大数据传输速度都非常快 总而言之 4G 传输速率更快 网络频谱宽 通信灵活 度更高并且兼容性好 4G 让手机实现的功能更为丰富 大 量且稳定的信息传递 让无论是通信还是娱乐都能一手掌控 5 物联网的决心 5G 4G 改变生活 5G 改变社会 作为新一轮移动通信技 术发展方向 5G 把人与人的连接拓展到万物互联 5G 时代 不仅能带来超高带宽 超低时延以及超大规模连接的用户体 验 其丰富的垂直行业应用将为移动网络带来更多样化的业 务需求 尤其是网络切片 能力开放两大创新功能的应用 将改变传统业务运营方式和作业模式 5G 明确除了涵盖个人 移动通信的 eMBB 场景 还有另外两大场景 uRLLC 场景和 mMTC 场景 eMBB 场景最大的特点是大带宽高速率 那么与此特点直 接相关的最起码有 视频 应用 目前 视频 应用还处于 初级阶段 而高清 8K 视频 VR AR 视频 3D 视频 这些都需 要 5G 来承载才有可能 uRLLC 场景最大的特点是低时延高可靠 此场景主要对 应 自动驾驶控制 广域无人机控制 等技术的发展 mMTC 场景最大的特点是海量连接成本低廉 此场景的 应用本身就是 万物互联 三 LTE 230MHz 电力无线专网 国家无委在 1991 年发文 对 230MHz 频段的使用按照 25kHz 作为一个频点进行了分配 给电力 气象 水利等 个部委分配了共计 100 多个频点 这些频点是可在全国范围 内使用的 另外 还有近百频点 由地方无委进行分配使用 其中分配给电力使用的专用授权频点有 40 个 共计 1MHz 带 宽 最低频点的子带为 223 525 MHz 最高频点的子带为 231 65 MHz 早在上世纪 80 年代 电力系统就开始尝试用 230MHz 数 传电台传输数据 1988 年国家无线电管理委员会通过 1988 无管字 3 号 1989 无管字 5 号 文将 230MHz 频段 15 组双工频点 F3 组 9 对 F4 组 6 对 和 10 个单工频点 全部在 F1 组 作为电力负荷控制和电力调度信息传输使用的专用频 段批复给电力系统使用 20 多年来 该频段一直在电力负荷 监控 计量管理等方面发挥着重要作用 但由于其数传速率 低 300bps 2400bps 轮询时间长等缺点随着电网的发展日 趋明显 远远不能满足现有业务高数据吞吐量 高安全性的 要求 己经逐步退出历史舞台 传统 230 数传电台仅能提供低速率的窄带数据传输 不能满足智能电网发展所需的大带宽 高速率需求 而目前 的无线宽带通信系统大多工作在 1800MHz 等高频段 虽然数 据传输能力较强 但单站的覆盖能力方面较弱 建网和运维 成本很高 且都基于通用标准设计 与电力业务的结合能力 一般 LTE 230MHz 电力无线专网正是从这三方面考虑 结合 电力行业应用需求 既具备广覆盖优势 又为电力行业定制 开发 同时具备宽带传输能力 是电力配用电应用中通信体 制的较好选择 LTE 230MHz 电力无线专网是工作在 230MHz 频段的无线 专网通信系统 在电力行业中基于频率使用政策上的天然优 势 结合 4G LTE 先进技术及广覆盖优势 在电力配用电领 域具有良好的推广应用价值 LTE 230MHz 电力无线专网采用了多种先进的无线通信 关键技术 主要包括用于解决宽带传输的载波聚合技术 用 于解决高吞吐量和高可靠性传输的 OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing 技术 用于解决多系统共 存问题的频谱感知技术和干扰协调技术 用于海量用户接入 设计的自适应调制及编码技术 用于保证传输可靠性的自适 应重传 Hybrid Automatic Repeat reQuest HARQ 技术和 动态调度 用于保证网络安全的三层加密体系 以及绿色节 能设计 可扩展性设计 可靠性设计 网络管理等 1 LTE 230MHz 关键技术 载波聚合技术 为了解决频带资源受限的问题 LTE 230MHz 电力无线专 网将有限的频带资源 通过载波聚合技术进行整合 使得移 动宽带系统传输带宽得到很大提升 把每一个离散的信道都作为一个成员载波 将不连续分 配的成员载波进行有效聚合 进而根据用户需求统一分配给 一个用户使用 使得传输带宽较传统的 230MHz 数传电台得 到了数倍的提升 从而达到宽带传输的效果 此外 LTE 230MHz 电力无线专网通过结合高阶调制等其他通信技术 实 现了在 40 个 25KHz 频点共计 1MHz 的带宽上 使得单个 UE 用户终端User Equipment 的最大上行速率可达1 76Mbps 相对于单频点 25kHz 下的传输速率得到了质的提升 2 LTE 230MHz 与 LTE 1800MHz 分析对比 相对于 1800MHz 频段 230MHz 低频段具有天然覆盖远 的优势 能够大大降低组网成本 特别针对于广覆盖低成本 系统 低频段是宝贵的频率资源 频谱资源方面 我国无线电频率资源由工业和信息化部 无线电管理局进行管理 根据 关于印发民用超短波遥测 遥控 数据传输业务频段规划的通知 国无管 1991 5 号 文件规定 230MHz 频段的 40 个离散频点共计 1M 带宽 授权给电力系统传输负荷监控业务 该频段需 5 年续申备案 一次 根据 国家发改委 财政部文件 2003 2300 号 文件规定 工作于 230MHz 频段的无线终端设备频谱使用费 为 800 元 频点 年 经与国家无线电管理局多次沟通 目前 国家无线电管理局对公司 230MHz 频段的频谱政策如下 继 续使用已分配的 40 个频点资源 鼓励采用先进技术提升授 权频点使用效率 暂不考虑分配其他频点资源 为适应 1800MHz 频段本地无线接入技术的发展 满足交 通 城市轨道交通等 电力 石油等行业专用通信网和公 众通信网的应用需求 根据我国无线电频率划分规定及频率 使用现状 工业和信息化部关于重新发布 1785 1805MHz 频 段无线接入系统频率使用事宜的通知 工信部无 2015 65 号 重新发布 1785 1805MHz 频段时分双工 TDD 方式无线接 入系统使用频率有关事宜 规定该频段主要用于本地无线接 入 具体频率分配 指配和无线电台站管理工作 由各省 自治区 直辖市无线电管理机构负责 频率占用费的收取按 国家有关规定执行 考虑到边防 航空等行业已在局部区域 申请使用该频段 公司难以在覆盖范围内统一申请试验频段 且已建无线网络试验频段在续申时