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隨着通信技術的飛速發展，信息交流比以往更加容易。為了提高能源服務質量，建立能源物聯網（IoT)以連接世界所有電力設備、提供便捷服務成為了重要目標。能源物聯網的基礎是用於解決“最后一英里”問題的接入網絡。在我國，由於電力行業對安全的嚴格要求，電力無線專網（PWPN）近年來得到了廣泛的關注。專用網絡是實現高質量服務和保證安全的良好策略。本文重點研究了窄帶物聯網技術（NB-IoT和LoRa），並分析了它們在PWPN中的覆蓋范圍和容量。此外，我們還提供了一些道路測試結果來驗證我們的分析。結果表明，NB-IoT和LoRa都能夠實現深度覆蓋和大面積覆蓋，適合PWPN中的延遲容忍業務。
電力無線專網的結構
PWPN的體系結構與公共網絡類似，不同之處在於，PWPN中的所有終端都是電力設備而非手機等民用設備。此外，這些裝置通常是固定的。此外，上行鏈路傳輸是PWPN中的主要業務，而下行鏈路傳輸在公共網絡中更為重要。PWPN可分為四層：主站系統、傳輸網絡、無線接入網絡、配電和消費終端。主站系統是由不同類型的業務服務器和網絡管理系統組成的最高層。它位於電力建設中，為電力公司和公眾提供各種服務，如信息查詢、監控等。傳輸網絡是將無線接入網中的基站連接到主站系統中的服務器的核心網絡。無線接入網絡是基站和無線終端的集合。無線終端連接到配電和消費終端以收集信息。用於配電自動化、負荷控制、充電樁等各種業務的終端種類繁多。
電力業務可以分為兩類
一類是延遲容忍業務，其特點是數據速率低、接入設備龐大、對傳輸延遲不敏感（如電力利用信息采集和負載控制）。另一類是關鍵任務服務，需要實時或接近實時的數據傳輸，如配電自動化。因此，PWPN應該是一個由寬帶和窄帶通信系統組成的混合網絡。寬帶系統用於處理關鍵業務，而窄帶系統用於處理延遲容忍業務，以降低硬件成本。
NB-NoT和LoRa在電力延遲容忍業務中的應用
PWPN建設有兩種潛在的技術。一個是NB-IOT，另一個是LoRa。這兩個系統主要用於解決智能電網中最基本的服務——用電信息采集問題。收集器可以處理來自多個電子儀表（基於串口）的數據，並且集中器用於從多個收集器收集數據。然后，通過相應的無線終端將來自不同收集器的打包信息發送到基站。
電力利用信息采集服務的數據傳輸模式是從無線終端到基站的一天一次的報告。基站對電源利用信息的請求，如電壓電流曲線、功率曲線、功耗的每日凍結值等，每天對終端進行一次輪詢。
根據國家電網江蘇公司的研究，在城市和農村分別有大約18和53個電表連接到無線終端。單相電表與三相電表之比為10左右。假設單相電表和三相電表的總數據為274字節，每天748字節，集中器或無線終端的總數據大小分別為5.7 kb和17.2 kb。電力利用信息采集服務的數據率確實很低。此外，這種信息對傳輸延遲不敏感。因此，窄帶是這種服務的最佳選擇。