在电力无线专网中NB-IoT和LoRa如何应用？

       随着通信技术的飞速发展，信息交流比以往更加容易。为了提高能源服务质量，建立能源物联网（IoT)以连接世界所有电力设备、提供便捷服务成为了重要目标。能源物联网的基础是用于解决“最后一英里”问题的接入网络。在我国，由于电力行业对安全的严格要求，电力无线专网（PWPN）近年来得到了广泛的关注。专用网络是实现高质量服务和保证安全的良好策略。本文重点研究了窄带物联网技术（NB-IoT和LoRa），并分析了它们在PWPN中的覆盖范围和容量。此外，我们还提供了一些道路测试结果来验证我们的分析。结果表明，NB-IoT和LoRa都能够实现深度覆盖和大面积覆盖，适合PWPN中的延迟容忍业务。

        电力无线专网的结构

        PWPN的体系结构与公共网络类似，不同之处在于，PWPN中的所有终端都是电力设备而非手机等民用设备。此外，这些装置通常是固定的。此外，上行链路传输是PWPN中的主要业务，而下行链路传输在公共网络中更为重要。PWPN可分为四层：主站系统、传输网络、无线接入网络、配电和消费终端。主站系统是由不同类型的业务服务器和网络管理系统组成的最高层。它位于电力建设中，为电力公司和公众提供各种服务，如信息查询、监控等。传输网络是将无线接入网中的基站连接到主站系统中的服务器的核心网络。无线接入网络是基站和无线终端的集合。无线终端连接到配电和消费终端以收集信息。用于配电自动化、负荷控制、充电桩等各种业务的终端种类繁多。

        电力业务可以分为两类

        一类是延迟容忍业务，其特点是数据速率低、接入设备庞大、对传输延迟不敏感（如电力利用信息采集和负载控制）。另一类是关键任务服务，需要实时或接近实时的数据传输，如配电自动化。因此，PWPN应该是一个由宽带和窄带通信系统组成的混合网络。宽带系统用于处理关键业务，而窄带系统用于处理延迟容忍业务，以降低硬件成本。

        NB-NoT和LoRa在电力延迟容忍业务中的应用

        PWPN建设有两种潜在的技术。一个是NB-IOT，另一个是LoRa。这两个系统主要用于解决智能电网中最基本的服务——用电信息采集问题。收集器可以处理来自多个电子仪表（基于串口）的数据，并且集中器用于从多个收集器收集数据。然后，通过相应的无线终端将来自不同收集器的打包信息发送到基站。

        电力利用信息采集服务的数据传输模式是从无线终端到基站的一天一次的报告。基站对电源利用信息的请求，如电压电流曲线、功率曲线、功耗的每日冻结值等，每天对终端进行一次轮询。

        根据国家电网江苏公司的研究，在城市和农村分别有大约18和53个电表连接到无线终端。单相电表与三相电表之比为10左右。假设单相电表和三相电表的总数据为274字节，每天748字节，集中器或无线终端的总数据大小分别为5.7 kb和17.2 kb。电力利用信息采集服务的数据率确实很低。此外，这种信息对传输延迟不敏感。因此，窄带是这种服务的最佳选择。