表2 2G 和3G 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率

　　比較表1 和表2 的數(shù)據(jù)可知，2G 的數(shù)據(jù)傳輸速率無法滿足傳輸較為清晰、連續(xù)的視頻流的要求，3G 相對于2G 在數(shù)據(jù)速率上有了很大提高，視頻電話、在線電視等多媒體服務已成功用于3G。但是傳輸更為清晰流暢、質(zhì)量更高的視頻，同時在高速移動環(huán)境下仍能保持高數(shù)據(jù)速率的通信，均對移動通信系統(tǒng)提出更高的要求。

　　LTE 項目是3G 的演進，始于2004 年3GPP的多倫多會議。LTE 并非4G 技術，而是3G 與4G技術之間的一個過渡，是3.9G的全球標準，它改進并增強了3G 的空中接入技術，采用OFDM 和MIMO 作為其無線網(wǎng)絡演進的唯一標準。

　　LTE 的峰值數(shù)據(jù)速率為上行50 Mbit/s，下行100 Mbit/s.被業(yè)界普遍認為是4G 標準的LTEAdvanced，考慮的峰值速率上行達到500 Mbit/s，下行1 Gbit/s。如此高的傳輸速率，能夠傳送圖像質(zhì)量更好的視頻流，提供更為豐富的多媒體服務。

　　同時，在保證數(shù)據(jù)可靠性、降低誤碼率方面，4G 系統(tǒng)不僅采用信道編碼、交織等技術，還采用HARQ進行鏈路差錯控制。

　　HARQ 將FEC 和ARQ 兩種差錯控制技術相結合， 綜合了FEC 方式的高通過率和ARQ 方式的高可靠性。HARQ 通信系統(tǒng)是在一個ARQ系統(tǒng)中包含一個FEC子系統(tǒng)，如圖3 所示。

圖3 HARQ系統(tǒng)原理

　　常FEC 部分用來糾正信道中經(jīng)出現(xiàn)的錯誤，以減少重傳次數(shù)進而提高系統(tǒng)通過率；ARQ 部分的作用是糾正那些不常出現(xiàn)的、FEC不能糾正的錯誤，即當校驗結果正確時，往發(fā)送端反饋ACK信號，當校驗錯誤時，則往發(fā)送端反饋NACK 包。

　　2.4 智能電網(wǎng)

　　智能電網(wǎng)起源于1998-2002 年美國電科院推動的復雜交互式網(wǎng)絡/系統(tǒng)，該系統(tǒng)試圖為電網(wǎng)開發(fā)一個中央神經(jīng)系統(tǒng)，以提高調(diào)度員對網(wǎng)絡故障的判斷能力。經(jīng)過幾年的發(fā)展，智能電網(wǎng)已經(jīng)得到世界各國的認可。尤其是近年，智能電網(wǎng)進入一個快速發(fā)展階段，2009 年5 月19日，美國能源部公布了第一批智能電網(wǎng)標準；《IEEE 2030指南：能源技術及信息技術與電力系統(tǒng)（EPS）、最終應用及負載的智能電網(wǎng)互操作》（P2030）也將于近期討論和公布，芯片廠商英特爾將主持2009 年6月3-5日在加州圣克拉拉舉行的首次會議，討論這份智能電網(wǎng)指南，內(nèi)容包括智能網(wǎng)格的定義、拓撲、互操作性、最終應用、接口和集成等。在中國，智能電網(wǎng)技術也受到了政府和企業(yè)的高度重視，國內(nèi)許多研究機構和企業(yè)都在積極地開展智能電網(wǎng)的研究和網(wǎng)絡建設工作。

　智能電網(wǎng)目前并沒有一個公認的定義，但是大家普遍認為它不是局部的解決方案，而是著眼于未來電網(wǎng)的發(fā)展前景。它將實現(xiàn)發(fā)電、輸電、配電、儲能和用電完全自動的配置和管理，使電網(wǎng)變成一個高速、雙向、實時、動態(tài)、交互的網(wǎng)絡。

　　為了實現(xiàn)智能電網(wǎng)全自動化，需要采用先進的通信技術以保證信息高效傳輸。在電力系統(tǒng)應用的通信傳輸通道種類繁多，有銅芯線、電力線載波、微波中繼、光纖通信等。通過應用這些載體，以及引入新的網(wǎng)絡通信技術，智能電網(wǎng)可以在更廣的范圍實現(xiàn)更多的信息和應用的連接和集成，使數(shù)據(jù)在整個電力系統(tǒng)的不同主體及不同的應用系統(tǒng)間進行傳輸，滿足智能電網(wǎng)對通信系統(tǒng)的要求。

　　4G WiMAX、3G 無線語音和數(shù)據(jù)通信都可用于智能電網(wǎng)，它們的特點是：均為雙向通信系統(tǒng)，可實現(xiàn)智能電表的數(shù)據(jù)采集和控制；部署較靈活、方便，通過用戶附近的基站就可實現(xiàn)智能電表的無線接入；具有較好的傳輸帶寬，可以實現(xiàn)較高速率的數(shù)據(jù)傳輸；無線覆蓋面廣，可以應用于不具備有線通信條件或有線通信無法滿足需求的情況，成為智能電網(wǎng)中有線通信技術的有益補充。目前，國外公司已經(jīng)展開這方面的應用，美國通用電氣公司已經(jīng)制造了采用WiMAX技術的智能電表，使用的是英特爾的WiMAX 芯片。

　　3. 基于3G 和4G 技術的電力ICT網(wǎng)絡中的安全

　　與有線通信方式相比， 無線通信的信息安全問題更為突出：信道開放，無法阻止攻擊者竊聽，惡意修改并轉發(fā)；無線傳播會因多種原因造成信號衰減，導致信息丟失；需要經(jīng)常移動設備，設備容易丟失或失竊； 用戶不必與網(wǎng)絡進行實際性的連接，使得攻擊者偽裝成合法用戶更為容易。

　　4G 網(wǎng)絡相對于2G 和3G 網(wǎng)絡在信息安全方面有了很多改進，設有二層保護：第一層為接入網(wǎng)（E -UTRAN）， 由eNB 和UE 提供RRC（RadioResource Control，無線資源控制）信令完整性保護和機密性保護；第二層為核心網(wǎng)（EPC），由MME和UE 執(zhí)行NAS信令的加密和完整性保護。無線鏈路和核心網(wǎng)有各自的密鑰，以下安全措施能夠保證接入到電力ICT 網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的安全性。

　　1）擁有網(wǎng)絡和用戶間的雙向認證，使攻擊者無法偽裝成合法用戶使用網(wǎng)絡服務或竊取合法用戶信息， 非法基站無法偽裝成接入點騙取用戶的接入，從而獲得用戶上傳的信息。

　　2）使用安全算法對用戶數(shù)據(jù)和信令數(shù)據(jù)進行加密和完整性保護。

　　3）eNB 和核心網(wǎng)之間有安全聯(lián)盟，相鄰的eNB 之間也有安全聯(lián)盟。

　　4）4G 核心網(wǎng)與電力ICT 網(wǎng)絡間設置防火墻，實現(xiàn)2 個網(wǎng)絡間的隔離，同時保證網(wǎng)絡間傳輸信息的安全性。

　　4. 結束語

　　移動通信從3G 發(fā)展到4G，數(shù)據(jù)傳輸速率不斷提高，提供的業(yè)務向移動互聯(lián)網(wǎng)、手機電視、視頻通話等多媒體IP 方向發(fā)展，業(yè)務種類更多，服務質(zhì)量更高。未來的電力ICT 網(wǎng)絡，將是一個高帶寬、IP 化、多級QoS保障、提供多種業(yè)務的信息通信網(wǎng)絡平臺。無線通信網(wǎng)絡可以作為其有線網(wǎng)絡的延伸，提供更豐富、靈活和方便的接入方式，從多方面滿足電力ICT 網(wǎng)絡無線通信的需求。