1.8G,LTE無線專網(wǎng)的智能干擾分析系統(tǒng)研究

國家電網(wǎng)已經(jīng)在多個網(wǎng)省公司建設(shè)了基于LTE 技術(shù)的電力無線專網(wǎng)，有效支撐了電力業(yè)務(wù)的通信承載需求，實現(xiàn)了電網(wǎng)終端側(cè)業(yè)務(wù)的靈活泛在接入，提升了電網(wǎng)業(yè)務(wù)的智能化水平。無線專網(wǎng)在電力行業(yè)取得應(yīng)用成果的同時，存在的一些問題也逐步暴露，其中干擾問題對電力無線專網(wǎng)的性能影響尤為突出，比如各類非法電臺的干擾等，干擾嚴(yán)重時甚至可能會影響到專網(wǎng)所承載的電力業(yè)務(wù)的安全穩(wěn)定運行，特別是對于1.8GHz頻段的電力無線專網(wǎng)來說，由于1.8GHz頻段屬于多行業(yè)共用的頻段，非電力專用頻段，所以干擾問題更加突出。因此，迫切需要對面向電力1.8GLTE無線專網(wǎng)進(jìn)行電磁干擾方面的研究，實現(xiàn)對干擾信號的分析、識別和定位，保證電力無線專網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

1、設(shè)備管理功能：系統(tǒng)主要通過設(shè)備監(jiān)控接口來實時監(jiān)控各干擾監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)。監(jiān)測狀態(tài)在形式上以兩種方式提供：第一，以列表方式給出所有監(jiān)測設(shè)備的概略工作狀態(tài)（主要是設(shè)備名/標(biāo)識、位置、是否在工作、工作模式、工作狀態(tài)）;第二，以詳細(xì)信息方式給出特定單個監(jiān)測設(shè)備的詳細(xì)工作狀態(tài)、工作模式、工作參數(shù)。系統(tǒng)可以對電力無線專網(wǎng)干擾監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行管理，能夠監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，是否脫網(wǎng)等。另外能夠控制監(jiān)測設(shè)備隨時接入或脫離干擾分析系統(tǒng)。

①組網(wǎng)配置。系統(tǒng)通過接口整合電力1.8G LTE無線專網(wǎng)干擾監(jiān)測設(shè)備，對設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制設(shè)備，實現(xiàn)對監(jiān)測設(shè)備工作狀態(tài)的實時監(jiān)控和報警。具有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點故障的自動檢測和報警能力。

②節(jié)點配置。實現(xiàn)對干擾監(jiān)測設(shè)備的控制。通過系統(tǒng)連接監(jiān)測設(shè)備，可配置監(jiān)測設(shè)備的參數(shù)、對監(jiān)測設(shè)備下達(dá)相應(yīng)的工作指令等。同時可實現(xiàn)對各監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)管理、資源管理和監(jiān)測定位數(shù)據(jù)管理等功能。

監(jiān)測設(shè)備節(jié)點維護(hù)：監(jiān)測設(shè)備節(jié)點有自檢、及一定的自我恢復(fù)能力;分組與合并：能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測設(shè)備節(jié)點分組執(zhí)行任務(wù)或合并執(zhí)行任務(wù)，能夠?qū)崟r根據(jù)監(jiān)測的要求將工作組的控制權(quán)交回。

③用戶權(quán)限管理功能。系統(tǒng)提供不同的用戶權(quán)限，保證系統(tǒng)的安全，對用戶應(yīng)提供不同的操作權(quán)限，包括管理員、訪問權(quán)限等。由超級管理員審批用戶注冊的信息和權(quán)限，審批通過后將用戶信息及操作權(quán)限添加到用戶數(shù)據(jù)庫;將輸入的用戶名和密碼到用戶數(shù)據(jù)庫中查詢，如用戶信息不在用戶數(shù)據(jù)庫中，則提示用戶為不合法用戶;用戶操作相應(yīng)功能時與用戶數(shù)據(jù)庫返回的操作權(quán)限進(jìn)行對比，如操作已授權(quán)，則開始操作相應(yīng)功能，否則提示未授權(quán)信息。用戶權(quán)限配置分類如表1所示，其中A級為最高權(quán)限，依次遞減。

2、頻率監(jiān)測功能

①固定頻率監(jiān)測功能。對某個或多個已知固定頻率信號進(jìn)行詳細(xì)測量，對信號的頻率、電平、場強(qiáng)等按照ITU規(guī)范進(jìn)行測量，以圖形方式顯示測量結(jié)果。

1）固定頻率監(jiān)測主要請求參數(shù)：掃描模式：選擇固定頻率測量;起始時間：指定開始監(jiān)測的時間;結(jié)束時間：指定結(jié)束監(jiān)測的時間;中心頻率：指定被監(jiān)測頻率，例：frequency=230MHz;帶寬：指定被監(jiān)測頻率的中頻帶寬（也稱濾波帶寬），例：帶寬=120kHz。

2）頻率監(jiān)測。固定頻率監(jiān)測可以實現(xiàn)對單個頻點的信號測量，主要根據(jù)設(shè)備能力測量信號強(qiáng)度以及部分ITU電聯(lián)規(guī)定的信號相關(guān)指標(biāo)，同時可以顯示測量頻率隨時間變化的占用度和電平值統(tǒng)計情況。系統(tǒng)支持一個或多個頻點進(jìn)行監(jiān)測，設(shè)置好要測試的中心頻率和帶寬，可以顯示測試信號的頻率、電平值等，同時也可以顯示信號的波形圖。

3）信號統(tǒng)計。實時值指的是信號瞬間時刻的值，這個值根據(jù)信號的強(qiáng)度會不斷變化。最大值只是信號中電平的最大值，一般信號都有一個電平最大值和最小值。平均值是根據(jù)積分計算出來的，電平在一段時間中的平均值。計算平均值的基本原理是在信號波形圖上先計算出面積，然后除以時間。系統(tǒng)可以對固定頻率進(jìn)行信號統(tǒng)計，通過鼠標(biāo)移動到想要了解的頻率，會顯示實時值、最大值、平均值、最小值等，另外也可以通過固定頻率測量，直接分析某一固定頻率的所有信息。

4）實時存儲。監(jiān)測數(shù)據(jù)在測量過程中能夠進(jìn)行實時存儲，能夠?qū)Υ鎯Φ奈募笮∵M(jìn)行切割，實時存儲的數(shù)據(jù)能夠回放。

②頻段掃描監(jiān)測功能。

1）頻段掃描主要請求參數(shù)：

掃描模式：指定頻段掃描模式;起始時間：指定開始監(jiān)測的時間;結(jié)束時間：指定結(jié)束監(jiān)測的時間;監(jiān)測頻段起始頻率：指定被監(jiān)測頻段的起始頻率，例：startfreq=230.0MHz;監(jiān)測頻段終止頻率：指定被監(jiān)測頻段的終止頻率，例：stopfreq=235.0MHz;步進(jìn)頻率：指定被監(jiān)測頻段的各個頻率步長，例：step=100000Hz;掃描帶寬：指定掃描分辨率帶寬，例：bw=100kHz。

2）頻段掃描。測量一段或多段連續(xù)的帶寬一致的頻率，可查看各頻率信號的強(qiáng)弱、占用度等信息。同時可以與臺站或樣本庫比對，發(fā)現(xiàn)異常信號。系統(tǒng)提供多種數(shù)據(jù)分析功能，包括實時信號、頻率掃描數(shù)據(jù)（最大、最小、均值）、頻率掃描瀑布圖分析等。

3）參數(shù)顯示。在頻段掃描時，可通過移動鼠標(biāo)實時拾取測試電平、頻率、測試時間等相關(guān)參數(shù)。

4）信號監(jiān)聽。在頻段掃描時，可用鼠標(biāo)拾取方式選擇單個信道進(jìn)行“監(jiān)聽”，查看當(dāng)前信號的變化情況，也可通過添加頻標(biāo)的方式，添加需要監(jiān)聽的頻率，顯示監(jiān)聽頻率的實時信號強(qiáng)度。

5）信號分析。在頻段掃描時，用戶根據(jù)實際監(jiān)測頻段狀況設(shè)定某一門限值，當(dāng)信號電平超過此門限值并持續(xù)一定的時間，可判別此信號有異常，用戶可直接切換到對應(yīng)頻點的中頻進(jìn)行測量。

6）實時存儲。存儲功能和固定頻率監(jiān)測存儲功能一樣，通過勾選存儲按鈕，就可對當(dāng)前采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時存儲。

3、數(shù)據(jù)分析功能

①占用度統(tǒng)計。設(shè)定頻率占用門限值，統(tǒng)計分析一段時間頻率的占用情況，以統(tǒng)計超過門限的時間占總時間的百分比表示。

②信號統(tǒng)計。對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)計算并加以統(tǒng)計分析，由此實現(xiàn)對電磁環(huán)境及其態(tài)勢的分析，可以了解電力無線專網(wǎng)頻譜資源和電磁環(huán)境的真實狀況，為查找干擾提供科學(xué)依據(jù)。系統(tǒng)提供包括：頻域統(tǒng)計、時域統(tǒng)計、信道占用度統(tǒng)計等統(tǒng)計功能。

③數(shù)據(jù)回放。系統(tǒng)支持對已存監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，用戶可以查看一段時間內(nèi)監(jiān)測設(shè)備的掃頻數(shù)據(jù)、瀑布圖等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)再現(xiàn)和再分析。

4、干擾分析

①干擾識別。系統(tǒng)能夠通過電平門限，首先判別某一頻點是否有信號，當(dāng)電平超過門限且時間占用度高于門限時判別此頻率有信號。其次，根據(jù)臺站數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，當(dāng)臺站數(shù)據(jù)庫內(nèi)有相應(yīng)的頻率臺站，且位置相符可判別此信號為正常合法信號;當(dāng)信號電平比較強(qiáng)同時占用度也比較高，臺站數(shù)據(jù)庫中沒有查詢到相應(yīng)的臺站，判別此信號為干擾信號，需要對此信號進(jìn)行進(jìn)一步觀察和分析，以此最終確定是否為干擾信號，針對干擾信號，可以進(jìn)行定位分析。

②干擾定位。計算定位區(qū)域的發(fā)射源位置，通過分析信號強(qiáng)度，當(dāng)信號強(qiáng)度比較強(qiáng)，同時占用度也是最高區(qū)域，此位置區(qū)域為信號源位置概率比較大的位置，統(tǒng)計符合概率統(tǒng)計的最大概率的位置為信號源發(fā)射位置。

在實際應(yīng)用中面向電力1.8G LTE無線專網(wǎng)的智能電磁干擾分析系統(tǒng)有助于電力無線專網(wǎng)運維管理人員及時準(zhǔn)確掌握無線專網(wǎng)覆蓋區(qū)域的電磁干擾情況，快速獲取干擾的位置和類型等信息，及時處理干擾信號;有利于提高1.8G LTE電力無線專網(wǎng)的科學(xué)化智能化管理水平，對保障電力無線專網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。