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電力無線微波傳輸技術(shù)調(diào)頻與調(diào)幅的詳細(xì)區(qū)別
一、無線通信技術(shù)概述
目前，主流無線傳輸技術(shù)可分為：高功耗、高速廣域網(wǎng)傳輸技術(shù)（2G/3G/4G/5G蜂窩通信技術(shù)、微波調(diào)制傳輸?shù)龋坏凸?、低速廣域網(wǎng)傳輸技術(shù)（Lora、Sigfox、NB-物聯(lián)網(wǎng)等）；高功耗、高速近距離傳輸技術(shù)（WIFI、藍(lán)牙等）；低功耗、低速近距離傳輸技術(shù)（Zigbee）。
在以無人區(qū)輸電線視頻回傳為主要業(yè)務(wù)需求的情況下，窄帶和近距離物聯(lián)網(wǎng)無線技術(shù)不適用于此場景。目前，主流的無線視頻監(jiān)控技術(shù)包括WLAN（無線局域網(wǎng)）、模擬微波調(diào)制技術(shù)、4G/5G移動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和衛(wèi)星通信技術(shù)。各技術(shù)的特點分析如下：
(1)WLAN(無線局域網(wǎng))
WLAN(無線局域網(wǎng))和傳統(tǒng)的以太網(wǎng)概念沒有太大區(qū)別，只是將以太網(wǎng)的線路傳輸部分(普通網(wǎng)卡-五類線-普通HUB)轉(zhuǎn)化為無線傳輸形式(無線網(wǎng)卡-微波-AP，AP可以理解為無線HUB)或雙向通信的數(shù)字微波通信。
(2)模擬微波調(diào)制技術(shù)
模擬微波調(diào)制技術(shù)是將視頻信號直接調(diào)制到微波通道上，通過天線發(fā)射，監(jiān)控中心通過天線接收微波信號，然后通過微波接收機(jī)解調(diào)原始視頻信號。這種監(jiān)控方法沒有壓縮損失，幾乎沒有延遲，可以保證視頻質(zhì)量，但只適合點對點單路傳輸，不適合規(guī)模部署。此外，由于沒有調(diào)制校準(zhǔn)過程，抗干擾性差，在復(fù)雜的無線信號環(huán)境下幾乎不能使用。
(3)4G/5G移動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
運營商提供的4G/5G無線移動網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)視頻圖像的高質(zhì)量傳輸。
(4)衛(wèi)星通信技術(shù)
視頻終端依托傳統(tǒng)的通信衛(wèi)星或高通量衛(wèi)星技術(shù)，通過衛(wèi)星傳輸通道實現(xiàn)點對點通信。
各種無線視頻監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)缺點可概括如下：
WLAN 帶寬高、距離遠(yuǎn)、組網(wǎng)方式靈活 易受干擾、傳輸需無遮擋、跳轉(zhuǎn)延時較大
模擬微波調(diào)制 組網(wǎng)簡單、價格便宜 不適合規(guī)模部署、抗干擾性差
4G/5G 部署方便 信號覆蓋及強(qiáng)度不一，通信費用高
衛(wèi)星通信 區(qū)域覆蓋面廣、傳輸穩(wěn)定 通信費用高、存在“南山效應(yīng)”
二、技術(shù)分析
WLAN(無線局域網(wǎng))、衛(wèi)星通信技術(shù)等可用于實現(xiàn)無人區(qū)輸電線路視頻監(jiān)控、在線監(jiān)控等業(yè)務(wù)信息回傳。
(1)WLAN(無線局域網(wǎng))
目前，Mesh網(wǎng)絡(luò)和WDS網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)兩個無線接入節(jié)點之間的無線鏈接通信，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，可廣泛應(yīng)用于無線視頻監(jiān)控和回傳網(wǎng)絡(luò)。各網(wǎng)絡(luò)的特點分析如下：
1)WDS組網(wǎng)
WDS網(wǎng)絡(luò)通過無線網(wǎng)橋連接兩個獨立的局域網(wǎng)段。WDS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括點對點和點對多點。目前，無線網(wǎng)橋設(shè)備可實現(xiàn)點對點10km以上的遠(yuǎn)程傳輸，實際數(shù)據(jù)吞吐量不小于200mbps，整機(jī)功率小于20W。在整個網(wǎng)絡(luò)中，無線網(wǎng)橋可以根據(jù)不同的節(jié)點功能實現(xiàn)不同的工作模式：在覆蓋場景下支持AP（基站）工作模式，在訪問場景下支持CPE（客戶端）工作模式，在返回場景下支持WDS工作模式。
2)Mesh組網(wǎng)
在Mesh網(wǎng)絡(luò)中，如果某個節(jié)點的應(yīng)用程序出現(xiàn)故障，它可以選擇另一個應(yīng)用程序進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)仍能高速到達(dá)目的地，有效避免單點故障。因此，Mesh網(wǎng)絡(luò)比WDS網(wǎng)絡(luò)更穩(wěn)定。Mesh組網(wǎng)雖然方便靈活，但整體鏈路帶寬低，成本大，無法保證數(shù)據(jù)的正常傳輸，鏈路長，跳接多。
3)Mesh組網(wǎng)與WDS組網(wǎng)的對比
可靠性 自動發(fā)現(xiàn)兩個節(jié)點之間的佳路徑，無單點故障，可靠性高 組網(wǎng)鏈路為靜態(tài)路徑，存在單點故障，可靠性較低
多跳帶寬損耗 開銷較大，整體鏈路帶寬相對較低，多跳帶寬損耗大 帶寬損耗小
單跳延時 Mesh設(shè)備工作在網(wǎng)絡(luò)層，延時相對較大 無線網(wǎng)橋設(shè)備工作在數(shù)據(jù)鏈路層，延時相對較小
成本 高 低
可用性 高 高
電源 風(fēng)光互補 風(fēng)光互補
場景應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜（網(wǎng)狀網(wǎng)或多鏈路）、受外界因素（車輛通過、施工等）造成信號中斷、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)節(jié)點具有不固定性的網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)目少、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單一（層次分明）、不需冗余鏈路、不會因外界因素（車輛通過、施工等）對信號傳輸鏈路進(jìn)行遮擋造成間隙性地中斷以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較為固定的網(wǎng)絡(luò)
(2)衛(wèi)星通信技術(shù)
國內(nèi)衛(wèi)星通信主要采用傳統(tǒng)的KU衛(wèi)星和高通量通信衛(wèi)星，其中高通量通信衛(wèi)星主要是位于地球同步軌道上的中星16號衛(wèi)星和亞太6D衛(wèi)星。目前，中星16號衛(wèi)星已商業(yè)化，亞太6D衛(wèi)星仍處于軌道試運行階段。中星16衛(wèi)星單站下載和回傳率高可達(dá)150mbps和12mbps，單站整機(jī)功率約40W。由于衛(wèi)星遠(yuǎn)端站的大回傳率較低，南山效應(yīng)和高功耗限制了其在輸電線路視頻回傳業(yè)務(wù)中的廣泛應(yīng)用。但衛(wèi)星遠(yuǎn)端站可作為無線回傳網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控點的零星補充手段，也可結(jié)合Wi-Fi橋接技術(shù)，在輸電線路或變電站檢查、應(yīng)急救援中提供近距離通信覆蓋，可配備COFDM圖像傳輸設(shè)備，通過衛(wèi)星通道實現(xiàn)無人機(jī)獨立檢查的視頻圖像。
三、應(yīng)用場景
監(jiān)控信號回傳方案的設(shè)計可分為以下兩種場景：
場景1：整條輸電線路無網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域分散，無網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍短。無網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域可通過Mesh網(wǎng)絡(luò)或WDS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的無線鏈路將業(yè)務(wù)信息收集到具有運營商信號的電力塔中，并通過4GCPE設(shè)備連接到運營商的電力無線網(wǎng)絡(luò)APN通道，返回監(jiān)控中心。
場景2：輸電線路無網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍較廣。無網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域通過Mesh網(wǎng)絡(luò)或WDS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的無線鏈路直接將業(yè)務(wù)信息返回到附近的變電站（附近的變電站是指輸電線路附近的變電站）。但可實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋距離將受設(shè)備帶寬、網(wǎng)絡(luò)主鏈路跳躍次數(shù)等限制。根據(jù)實際變電站兩站之間的距離和觀察點數(shù)量，進(jìn)一步分析業(yè)務(wù)模型。
Mesh網(wǎng)絡(luò)或WDS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的選擇應(yīng)根據(jù)實際輸電線路沿線觀測點的數(shù)量和位置進(jìn)行部署。整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫侵麈溌罚ň奂?jié)點之間）多跳接力（橋接），聚集節(jié)點采用點對多點實現(xiàn)近程覆蓋。由于延遲或帶寬限制，構(gòu)的延遲或帶寬限制，仍有無法回傳的監(jiān)測點，衛(wèi)星通信技術(shù)可作為補充點，實現(xiàn)輸電線路無網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域監(jiān)測點監(jiān)測信息的回傳。
四、無線傳輸拓?fù)?
在室外電力塔之間沒有屏蔽的情況下，傳輸鏈路可以通過網(wǎng)橋之間的多跳橋連接來構(gòu)建，并傳輸各種視頻信號。無線設(shè)備用于前端。中間塔采用設(shè)備（三模設(shè)備），其中兩個模塊可接受前端信號和發(fā)送信號，第三個模塊可用于無線覆蓋。維修時，現(xiàn)場維修人員可通過無線設(shè)備和維修車間建立通信網(wǎng)絡(luò)。車輛可以通過無線設(shè)備和附近塔上的網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星回傳前端工作人員收集的數(shù)據(jù)。
在室外電力塔之間沒有屏蔽的情況下，前端的兩個或兩個以上的塔可以通過點對點將收集到的信息傳輸?shù)揭粋€塔上，然后通過網(wǎng)橋之間的多跳橋連接構(gòu)建的傳輸鏈路將匯總的信息傳輸回去。無線設(shè)備用于前端。中間塔采用設(shè)備（三模設(shè)備），其中兩個模塊可接受前端信號和發(fā)送信號，第三個模塊可用于無線覆蓋修時，現(xiàn)場維修人員可通過無線設(shè)備和維修車間建立通信網(wǎng)絡(luò)。車輛可以通過無線設(shè)備和附近塔上的網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星返回前端工作人員收集的數(shù)據(jù)。
在室外電力塔之間沒有屏蔽的情況下，傳輸鏈路可以通過網(wǎng)橋之間的多跳橋連接來構(gòu)建，并傳輸各種視頻信號。ST58T8G設(shè)備用于前端。中間塔采用無線設(shè)備（三模設(shè)備）。該設(shè)備可分別接收前端信號和發(fā)送信號，第三個模塊可用于無線覆蓋。維修時，現(xiàn)場維修人員可通過無線設(shè)備和維修車間建立通信網(wǎng)絡(luò)。車輛可以通過無線設(shè)備和附近塔上的網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星回傳前端工作人員收集的數(shù)據(jù)。當(dāng)三個或多個塔之間沒有屏蔽時，可以設(shè)置mesh組網(wǎng)，以增強(qiáng)鏈路的抗破壞性，確保鏈路的可靠性。
當(dāng)室外電力塔之間有遮擋時，一些無遮擋塔可以通過網(wǎng)橋之間的多跳橋連接構(gòu)建傳輸鏈路，傳輸各種視頻信號。當(dāng)有遮擋的塔不能直接回傳時，可以根據(jù)現(xiàn)場情況選擇附近的其他塔進(jìn)行回傳。ST58T8G設(shè)備用于前端。中間塔采用無線設(shè)備（三模設(shè)備），其中兩個模塊可接受前端信號和發(fā)送信號。第三個模塊可用于無線覆蓋。維修時，現(xiàn)場維修人員可通過無線設(shè)備和維修車間建立通信網(wǎng)絡(luò)。車輛可以通過無線設(shè)備和附近塔上的網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星回傳前端工作人員收集的數(shù)據(jù)。
通信知識調(diào)頻與調(diào)幅的區(qū)別！調(diào)頻（FM），全稱為頻率調(diào)制。根據(jù)所需傳輸信號的變化規(guī)律，使載波的瞬時頻率發(fā)生變化。它是一種隨調(diào)制信號而變化的調(diào)制方法。這種方法的電路一般稱為調(diào)頻器，廣泛應(yīng)用于各種通信廣播設(shè)備中。一般來說，它可以根據(jù)調(diào)頻頻率的大移動和調(diào)頻特性來判斷其質(zhì)量。調(diào)頻產(chǎn)生的調(diào)波載波振幅保持不變，振頻隨調(diào)制信號而變化。
調(diào)幅是根據(jù)所需傳輸信號的變化規(guī)律改變載波振幅的調(diào)制方法，但頻率保持不變。它主要用于有線電和無線電通信廣播。調(diào)幅一般指中波，范圍為530-1600kHz。傳輸距離遠(yuǎn)，容易受到天氣的影響。同時，早期超短波廣播會產(chǎn)生額外的調(diào)幅，導(dǎo)致扭曲，同時傳輸安全性差，目前使用范圍很小。高頻載波調(diào)頻的頻率不是單個常數(shù)，隨調(diào)制信號的限制范圍而變化，幅值為單個常數(shù)。相應(yīng)的調(diào)幅是載頻保持不變，其幅值隨調(diào)制信號而變化。調(diào)頻和調(diào)幅的性能是前者具有較強(qiáng)的抗干擾能力、較寬的跳頻帶、較大的調(diào)頻功率利用率和較小的扭曲，但服務(wù)半徑相對較小。
調(diào)頻與調(diào)幅的詳細(xì)區(qū)別：
(1)調(diào)頻抗干擾能力強(qiáng)于調(diào)幅
外部干擾、加工業(yè)和天電干擾對調(diào)波的影響表現(xiàn)為寄生調(diào)幅和噪聲。調(diào)頻與調(diào)幅的區(qū)別在于，通過調(diào)頻獨特的限幅方法可以消除寄生調(diào)幅，而限幅無法使用，因為調(diào)幅信號發(fā)生了變化。同時，信號信噪比越大，抗干擾性越強(qiáng)。解調(diào)后獲得的信號信噪比與調(diào)制系數(shù)有關(guān)。調(diào)制系數(shù)越大，信噪比越大，調(diào)頻系數(shù)本身遠(yuǎn)大于調(diào)幅，因此調(diào)幅較差。
(2)調(diào)頻波頻帶寬于調(diào)幅波
頻帶寬度與調(diào)制系數(shù)有關(guān)。一般來說，調(diào)頻系數(shù)通常大于1，而調(diào)幅系數(shù)小于1。可以看到兩者之間的頻帶寬度。
(3)調(diào)頻系統(tǒng)功率利用率較高
在總發(fā)射功率中，邊頻功率是傳輸調(diào)制信號的有效功率，而邊頻功率與調(diào)制系數(shù)有關(guān)，調(diào)制系數(shù)大，邊頻功率大。調(diào)頻的特點是頻是頻率寬度窄，也意味著阻礙穿透力弱，但傳輸距離長，一般用于手機(jī)、呼叫機(jī)需要長距離（5公里以上）傳輸產(chǎn)品，相反，但相對較強(qiáng)的穿透力，因此多用于建筑無線安全、報警等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域一般不是距離，而是穿透能力。
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