基于TD LTE的电梯远程监控预警系统设计.pdf
许亚伦
摘 要：智能電网提供了具有更高效率、更高安全性和更高可靠性的输电配电系统，能够最大程度满足用户的需求，同时还能更好的优化资源配置。强而有效的通信系统是建设智能电网的前提，智能电网中数据的获取、传输，以及对电网的实时控制都依赖可靠、及时的通信系统。LTE作为新一代通信技术。LTE能提供比3G更高的传输速度，更可靠的传输效率，将LTE技术应用于电力负荷监控系统，不仅为电力负荷监控系统提供足够的带宽，而且使其具有更好的兼容性和可扩展性。
关键词：电力负荷监控系统；LTE；eNodeB
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）14-0009-01
1 研究的目的和意义
智能电网的优势在于充分地满足用户对电力的需求，优化资源配置。是集成了传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术的科学、可靠、智能化的电网。这些技术不仅提高电力供应的安全性、保证电力供应中电能质量，还加强了电力供应的扩展性。用户可获得更加可靠、经济、清洁的电力供应和各种各样的增值服务。强而有效的通信技术是实现智能电网的基础，因此建立高效、实时、可靠的通信系统是智能电网的第一步。
2 实施方案
系统软件在设计上遵循分层原则、可调试原则。分层原则核心思想就是将软件分为操作系统层，支撑软件层和应用软件层。操作系统层采用OSEck商用操作系统，提供硬件驱动和其他常规操作系统功能。支撑软件层目的在于屏蔽不同底层操作系统差异，提供eNodeB软件需要的其他公用服务，包括可靠的内存管理，定时器管理，应用软件层进程实例调度和管理，应用软件层实现进程实例间通信，为上层应用软件提供一个可靠运行的环境和方便的调试环境。上层应用软件主要功能是eNodeB侧数据传输的实现以及LTE协议的实现。分层原则的好处在于提高了系统重用度、降低了系统复杂性、降低开发工作量和提高可靠性。可调试原则的核心内容是系统和各模块设计中应充分考虑各阶段的调试工作，在关键点提供输入、输出充分的调试信息的手段，系统错误信息应统一规划。调试功能应可用方便的打开和关闭，关闭后不应影响系统效率。
2.1 系统总体介绍
LTE与3G相比，网络架构上进行了优化，删除3G中RNC部分，并将功能集成到eNodeB中，整个网络趋于扁平式结构，空中接口技术采用了新兴的OFDM技术，系统运作的原理基于分组交换技术，工作方式同时支持FDD和TDD两种形式。整个E-UTRA由eNodeB组成，eNodeB通过E-UTRA业务面协议和控制面协议为UE提供服务。eNodeB之间通过X2接口互联，eNodeB通过S1接口与EPC连接，更确切的说是通过S1-MME与MME连接，通过S1-U与SAE网关连接。S1接口支持将多个MME/SAE网关与eNodeB的互联。终端设备、接入设备、核心网共同构成了LTE系统，终端设备包括电量表、开关、变压器等电力设备，这些设备协同工作向核心网发送数据。接入设备主要指的是eNodeB，它接收来自终端的数据，同时将核心网数据发送给终端。核心网包括信令处理和数据处理两部分。eNodeB和终端的连接方式基于Uu接口，简化了系统的接口设计。由于eNodeB集成了RNC的功能，就不需要3G中的Iub接口。同时对Iur和Iu接口也做了简化，分别用X2接口和S1接口代替原有接口功能。整个架构更加清晰，eNodeB部分有较大扩展，核心网部分有所改进，接入方式更加多样化，兼容性有突破性的扩展，可以兼容目前所有网络。系统性能有很大提升。
2.2 软件总体架构设计
协助eNodeB完成对应功能的软件分为两部分，业务面软件和控制面软件。业务面软件完成的是数据传输、LTE相关协议内容实现。控制面软件的功能是信令的处理，资源的分配，系统的初始化等。
控制面软件分为两个部分：一部分是S1AP和RRM的公共部分；另一部分是S1AP和RRM中与UE相关的功能，以及RRC层。S1AP和RRM的公共部分在eMCB板的8548PowerPC硬件平台上运行，而S1AP和RRM中与UE相关的功能，以及RRC层功能在eCPB板的8548PowerPC硬件平台上运行。控制面软件运行在实时操作系统VxWorks5.4上。
业务面软件也根据无线协议栈的分层分为5个模块。前四个模块分别于协议栈各个层对应，每个模块完成对应协议栈的内容。第五个模块是公共模块，负责整个环境初始化，公共资源管理。模块内容如下：
（1）GTP-U协议模块：负责处理S1-U接口承载数据的接收和发送，以及在接收到来自S1-U接口“EndMarker”时，释放S1-U接口业务面的承载上下文。（2）PDCP协议模块：负责处理数据前转、IP头压缩/解压缩，以及完整性保护和加密/解密。（3）RLC协议模块：负责承载AM、TM、UM模式的数据、以及支持ARQ。（4）MAC协议模块：负责完成无线资源分配、调度器和传输格式选择，以及HARQ、随机接入过程、同步过程、功控。（5）公共模块是业务面其它模块的前提，描述各模块所在任务的建立，划分实现；描述各模块所用公共接口资源，各模块间的通信方式。
