电力无线微波传输技术

一、无线通信技术概述

目前主流的无线传输技术可分为：高功耗、高速率的广域网传输技术（2G/3G/4G蜂窝通信技术、微波调制传输等）；低功耗、低速率的广域网传输技术（Lora、Sigfox、NB-IoT等）；高功耗、高速率的近距离传输技术（WIFI、蓝牙等）；低功耗、低速率的近距离传输技术（ZigBee）。

在以无人区输电线路视频回传为主要业务需求的场景下，窄带和近距离传输的物联网无线技术并不适用该场景。目前主流的无线视频监控技术有WLAN（无线局域网）、模拟微波调制技术、4G/5G移动物联网技术、卫星通信技术。各技术的特性分析如下：

（1）WLAN（无线局域网）

WLAN（无线局域网）与一般传统的以太网（Ethernet）的概念并没有多大的差异，只是将以太网的线路传输部分（普通网卡--五类线--普通HUB）转变成无线传输形式（无线网卡--微波—AP，AP可理解为无线HUB），也可以说是双向通讯的数字微波通信。

（2）模拟微波调制技术

模拟微波调制技术是将视频信号直接调制在微波的通道上，通过天线发射出去，监控中心通过天线接收微波信号，再通过微波接收机解调出原来的视频信号。此种监控方式没有压缩损耗，几乎不会产生延时，因此可以保证视频质量，但其只适合点对点单路传输，不适合规模部署，此外因没有调制校准过程，抗干扰性差，在无线信号环境复杂的情况下几乎不可以使用。

（3）4G/5G移动物联网技术

利用运营商提供的4G/5G无线移动网络，可实现视频图像高质量地传输。

（4）卫星通信技术

依靠传统的通信卫星或高通量卫星技术，视频终端通过卫星传输通道实现点对点的通信。

各类无线视频监控技术的优缺点可归纳如下：

二、技术分析

为实现无人区输电线线路视频监控、在线监测等业务信息回传，可采用WLAN（无线局域网）、卫星通信技术等。

（一）WLAN（无线局域网）

目前，Mesh组网和WDS组网均能实现两个无线接入节点之间的无线链路通信，实现无线网络的扩展，可广泛应用于无线视频监控回传网络中，各组网特性分析如下：

（1）WDS组网

WDS组网通过无线网桥连接两个独立的局域网段。WDS组网结构包含点对点、点对多点。

目前无线网桥设备可实现点对点10km以上的远距离传输，实际数据吞吐量不低于200Mbps，整机功率小于20W。在整个组网中无线网桥根据节点作用的不同可实现不同的工作模式：在覆盖场景下支持AP（基站）工作模式、在接入场景下支持CPE（客户端）工作模式、在回传场景下支持WDS工作模式。

（2）Mesh组网

图1 典型Mesh组网架构

在Mesh网络中,如果某个节点的AP发生故障,它可以重新再选择一个AP进行通信,数据仍然可以高速地到达目的地，可以有效避免单点故障，所以Mesh网络比WDS网络更加稳定。

Mesh组网虽然便捷灵活，但整体链路带宽较低并且开销较大，在链路较长、跳接数量较多的情况下无法保障数据的正常传输。

（3）Mesh组网与WDS组网的对比

（二）卫星通信技术

国内卫星通信主要采用传统的Ku卫星和高通量通信卫星，其中高通量通信卫星主要是位于地球同步轨道的中星16号卫星、亚太6D卫星。目前中星16号卫星已实现商用，亚太6D卫星还处在在轨试运行阶段。“中星16号”卫星单站下载和回传速率最高可达150Mbps和12Mbps，单站整机功率约为40W左右。

由于卫星远端站最大回传速率较低、“南山效应”、功耗较高等问题制约了其在输电线路视频回传业务的广泛应用。但卫星远端站可作为无线回传网络上监测点零星补点的手段，也可结合Wi-Fi桥接技术，在输电线路或变电站巡检、应急救援时提供近程的通信覆盖，并且可配置COFDM图传设备将无人机自主巡检时视频画面通过卫星通道实现实时回传。

三、应用场景

按照某输电线路无网络覆盖的情况，可分为以下两种场景进行监控信号回传方案的设计：

场景一：整条输电线路无网络覆盖的区域零散、无网络覆盖区间范围较短。无网络覆盖区域可通过Mesh组网或WDS组网搭建的无线链路将业务信息汇聚至具备运营商信号的电力铁塔，通过4G CPE设备接入运营商电力无线专网APN通道回传至监控中心。

图2 场景一组网架构（示例）

场景二：输电线路无网络覆盖区域较广。无网络覆盖区域通过Mesh组网或WDS组网搭建的无线链路将业务信息直接回传至就近变电站（就近变电站是指据输电线路较近的变电站）。但其能够实现的网络覆盖距离会受制于设备的带宽、组网主链路跳接次数等，需根据实际的变电站两站之间的距离、需观察的点位数量等做进一步的业务模型分析。

图3 场景二组网架构（示例）

对于Mesh组网或WDS组网架构的选择需根据实际输电线路沿线观测点数量和点位位置进行部署，总体组网拓扑为主链路采用（汇聚节点间）多跳接力（桥接）的方式，汇聚节点采用点对多点实现近程覆盖。而因延时或受带宽限制使得采用上述两种组网架构的最优化情况下仍然存在无法回传的监测点位，可采用卫星通信技术作为补点的手段，从而实现输电线路无网络覆盖区域监测点位监控信息的回传。

四、无线传输拓扑图

图4 单链路多跳桥接传输拓扑图

在户外电力铁塔间无遮挡情况下，可通过网桥间多跳桥接方式构建传输链路，传输各种视频信号。最前端使用ST58T8G设备。中间铁塔使用ST5801GB-M3设备（三模设备），该设备可用其中两个模块分别接受前端信号和发送信号，第三个模块可用来做无线覆盖，当检修时，现场检修人员可通过无线设备和检修车辆间构建通信网络。车辆可通过无线设备与附近铁塔上的网络或卫星将前端工作人员采集的数据进行回传。

图5 点对多点桥接传输拓扑图

在户外电力铁塔间无遮挡情况下，前端的两个或多个铁塔可通过点对多点方式将采集的信息传输到一个铁塔上，然后再通过网桥间多跳桥接方式构建的传输链路将汇总的信息回传。最前端使用ST58T8G设备。中间铁塔使用ST5801GB-M3设备（三模设备），该设备可用其中两个模块分别接受前端信号和发送信号，第三个模块可用来做无线覆盖，当检修时，现场检修人员可通过无线设备和检修车辆间构建通信网络。车辆可通过无线设备与附近铁塔上的网络或卫星将前端工作人员采集的数据进行回传。

图6 桥接加mesh组网传输拓扑图

在户外电力铁塔间无遮挡情况下，可通过网桥间多跳桥接方式构建传输链路，传输各种视频信号。最前端使用ST58T8G设备。中间铁塔使用ST5801GB-M3设备（三模设备），该设备可用其中两个模块分别接受前端信号和发送信号，第三个模块可用来做无线覆盖，当检修时，现场检修人员可通过无线设备和检修车辆间构建通信网络。车辆可通过无线设备与附近铁塔上的网络或卫星将前端工作人员采集的数据进行回传。当其中三个或多个铁塔间均无遮挡时，可设置mesh组网，增强链路抗毁性，保证链路可靠性。

图7 多链路多跳桥接传输拓扑图

在户外电力铁塔间有遮挡情况下，部分无遮挡铁塔间可通过网桥间多跳桥接方式构建传输链路，传输各种视频信号，有遮挡的铁塔无法直接回传时，可根据现场情况选择附近其他铁塔进行回传。最前端使用ST58T8G设备。中间铁塔使用ST5801GB-M3设备（三模设备），该设备可用其中两个模块分别接受前端信号和发送信号，第三个模块可用来做无线覆盖，当检修时，现场检修人员可通过无线设备和检修车辆间构建通信网络。车辆可通过无线设备与附近铁塔上的网络或卫星将前端工作人员采集的数据进行回传。

海斯巴龙200带的是鸿蒙系统。
巴龙芯片其实是海思的一款5G基带芯片。通俗来说，手机SoC芯片一般分为两块，BP(Baseband Processor)和AP(Application Processor)，前者指的是基带芯片，而后者指则包括CPU、GPU在内的应用处理器。这里“基带”是Baseband这个单词直译的结果。
我们手机能够打电话上网，主要靠它。PC上的Modem“调制解调器”叫做猫，而基带中最主要的功能也是调制与解调。基带芯片主要含两个部分，一个部分是射频部分，就信息发送和接收部分，一个部分是基带部分，就是信息的处理。合起来基带芯片就是将手机的信息处理后通过射频部分发射到基站，再把基站的信号通过射频部分接收后处理完再传递给手机。基带芯片是手机的关键器件，手机接收和传统的信号都要经过基带处理器，没有基带CPU，你的手机就连不上网络，发不了短信，成了“裸机一部”。

自从苹果推出了AirTag，引发了UWB超宽带技术在市场上大火，很多男生表示再也不用担心漂亮女朋友“走丢”了；妈妈们表示，在小朋友的校服上缝上一枚，从此不用担心熊孩子们乱跑了；有了超宽带技术的加持，网友们表示自己丢三落四的祖传技能可能要退出 历史 舞台了。

而市场上，宝马、蔚来、大众在自家的新车上也纷纷推出了UWB智能钥匙，国内几家大型储存物流企业，近期也正在尝试落地，超宽带货物定位技术，小米OPPO等国内手机大厂，在去年也纷纷展示了，所谓的“一指连”空间感知技术。

是的，超宽带技术最近是异常的火热，受到了市场的追捧。超宽带技术也被很多数码博主描述成为蓝牙的替代者、物联网风口的引领者、甚至是新一代无线通讯技术的变革者。果真是如此吗？超宽带技术到底有什么神奇的地方，你真的了解什么是超宽带技术吗，它的技术特点是什么，优缺点又是什么，今天我们就来理性、客观且科学的分析超宽带这项技术的前景、发展空间以及趋势和定位。

一、UWB技术的发展历程

首先，超宽带技术并不是大家所以为的近几年发明的新技术，恰恰相反，超宽带技术其实是一项人类最早的无线通信方式，回溯超宽带技术的发展 历史 ，千年前中国人利用点燃长城上的峰火台对外族入侵的时间和位置，进行了烽火之间的信息传递。1880年，意大利人马可尼利用火花隙发射器，成功在大西洋上进行了人类第一次无线电传递。火花隙实际上就是一种带宽很宽的极窄脉冲，这也是人类真正现代意义上最早出现的超宽带技术。

当年英国最先进的泰坦尼克号撞到冰山后也是利用火花隙式发射机，发出了最后的无线呼救信号。最终让近千人，包括女主“肉丝”因此获救。上个世纪七十年代，超宽带技术多应用于军事用途，包括在军用雷达、军事定位上，军事通讯、军用成像等技术上面。比如军用保密通信上，采用多采跳频技术，实现了保密通信；比如在穿墙雷达上，使用超宽带的窄脉冲特性，实现了对恐怖分子的穿墙监控。这些都是超宽带技术的应用。1990年美国军方在一份DARPA的技术报告中首次提出了UWB这个名词，开始了超宽带技术的商业历程。

超宽带，顾名思义，了解通信知识的朋友都知道，一般的通信体制都会利用一个高频载波来调制一个窄带信号，通信信号的实际占用带宽并不高。而超宽带不同于传统的通信技术，使用的是最简单粗暴的纳秒级非正弦波的极窄脉冲来传输和接收信息和数据。从频域和时域的角度，传统的超宽带可以理解为是单纯的时域信号处理，不需要射频电路中的本振、差分等射频模块。我打个简单的比喻，4G、5G和Wifi信号就像是在念文言文，几个字就可以表达非常丰富的信息。而超宽带技术，则更像是原始部落的早期语言，需要很长一段话才能表达一个简单的意思，但是它也更直接，信息更明确。所以UWB、Wifi和5G本质上是两种完全不同的无线通信手段。

简单形容信息和我们说话是一样的，无非是三个维度，你是谁，你在哪里，你要干什么。这就是所谓的数据信息、身份信息，以及位置信息。在早期传递数据（干什么）方向上，超宽带技术其实也是有商业化实践的。早在2003年wifi技术还是一项比较新的技术时，美国WiQuest公司就一直在尝试，OFDM无线电架构下的高速UWB传输技术，在IEEE 802153a的标准下WiQuest的基带产品，当时已经实现了8到10米内、4百兆文件的传输。但是由于UWB接收器RF结构太过于复杂，加上芯片组的成本过高，市场落地一直没有推开。更致命的是，随着wifi联盟，在2006年80211n标准的正式亮相利用MIMO技术，实现了6百兆的数据传输，也间接宣告了高速UWB传输无线技术方案的失败。

二、UWB的技术特点

说完这三点优势，同时超宽带系统的劣势也很突出：

三、关于超宽带技术的一些展望

关于超宽带技术，我大概就介绍这么多。对于一项技术的基础了解，对于大家的投资，我觉得刚刚的介绍其实已经差不多了，也已经足够了。接下来我再来聊聊作为一名硬件工程师我对超宽带这项技术本身，一些个人更加主观的看法。

首先我的第一个观点，围绕手机来搭建生态绝对不是超宽带的未来，也很难有未来。由于需要以手机为极坐标，手机内部就需要配备两跟天线，而手机的内部空间其实是非常宝贵的。为了UWB的实现，成本和设计难度都要大大的提高。目前即使强如苹果依然需要蓝牙来做检测，理想的定位距离也只在30米内。实际上如果你把AirTag扔到附近没有iPhone的地方，它的定位就将失去作用。同时随着高通、华为海思的入局，UWB即使有发展，也会和蓝牙、Wifi一样集成到SoC中去，不会在手机上以外挂的形式出现。当然我并不觉得高通和海思现在有这样的计划去这么做，因为在C端，现阶段并没有这样的必要也没有这样的现实需求。

所以我的第二个观点就是，UWB超宽带技术目前依然还缺乏现象级的应用，来推动这项技术的真正爆发，目前超宽带技术的三大应用场景，安全门禁、物品定位以及设备互联。比如 汽车 钥匙、AR 游戏 、室内导航，无人机配送、智慧医疗、安全门禁，等等。我思考了一下，目前还没有一项真正的爆点应用来拉动大的需求。我个人认为仅仅在低成本的前提下，替代一些NFC的场景，可能有一丢丢的发展前景。

我的第三个观点，成本和生态，依然是超宽带技术目前很难逾越的鸿沟，现在市场上的超宽带产品绝大多数配的都是，Decawave的DW1000系列芯片，采用的还是早期的802154A协议，而像配备加密功能的4Z芯片方案，价格又高得离谱。我预测在C端，即使是手机厂商从现在开始统一思路，义无反顾的全力来推UWB搭建生态也需要3-5年。而B端，整套系统一个房间就需要3点定位，也就是3个基站的支持，多个房间就乘积的关系。我了解了一下，目前一个小型商场搭建成本在百万级以上。而是DW1000的芯片目前搭配的算法又很少，很考验企业自身的算法优化能力，所以目前企业端实际上也比较难推。

最后第四个观点，我大概了解了下市面上的量产产品，实际上理论和现实还是有差距的，目前市面上的UWB产品还仅能在小空间环境发挥，精准定位的明显优势，一到机场、户外、大房间等有障碍物的复杂场景，基本上和wifi都拉不开差距。

最后总结一下，UWB并不是一项前景已经稳定，标准已经统一并且没有局限性的产品，更不是很多数码博主认为的像发现新大陆一样的存在。恰恰相反，超宽带技术是一项优缺点极为鲜明，产品定位很清晰，并且正在发展，正在摸索，正在布局的一项早期产业。

如果一定要问我看不看好超宽带，那我可能就要泼冷水了，一切还是要看成本，成本只要下不来什么都是白搭。大家也不要太迷信苹果，只能说苹果目前有这个能力来摊销成本，可以作为奢侈品来炫技。但是单就这项技术本身，大家也不用太小看现在AI、NB-IoT，V2X以及下一代蓝牙协议的进展了。包括AR、VR方向上随着多传感器融合 SLAM的迭代，只要有算力，精准定位其实都不是什么，解决不了的痛点。而低功耗、万物互联则有NB-IoT，所以超宽带技术个人觉得还是很鸡肋的。4Z芯片系统的成本太高了，如果2-3年内，成本下可以下来，在B端还是有发展可能的，反之就不要玩了。

智能座舱芯片解决方案A7862、国内首颗车规级双频定位芯片A2395、旗舰级智能手表平台W517 可以与5G NR网络共存并接入5G核心网。V8811让NB-IoT终端产品从传统的静态应用向动态应用升级，进而将最终将低功耗窄带物联网产品带入5G新纪元。
据了解，此次NB-IoT芯片具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势，使其可以广泛应用于多种垂直行业，如远程抄表、智能停车、智慧农业等。
除此之外，作为国内首个发布5G射频前端完整解决方案的企业，紫光展锐推出的5G射频前端可提供整个射频前端所需的有源芯片，从客户参考设计开始，到器件选型、匹配调试和量产跟踪，整体交付周期比业界平均水平缩短20%，大大缩短了客户产品开发时间，简化了开发工作。。型号是VN007+，注意，是初代VN007的升级版，相比初代VN007，VN007+增加了N1等频段支持，理论上来说，固件也相比会更加稳定，毕竟初代算是个试验品，据群里使用的小伙伴反映，也确实稳定标签也写着是VN007+，买新不买旧嘛，自从VN007+出了之后，旧款VN007在海鲜市场价格又跳水了。这里可能有疑问，新旧款区别，新款相比旧款，多了几个频段，以及截止目前官方依旧有固件更新支持，所以建议新款，稳定维护中。两侧很干净，背面就是接口多了，依次为电源开关、DC电源接口、SIM卡槽、Type-C接口，还有个小小的重置按键~以下4个千兆网口~都是LAN口，不过目前新款固件是支持WAN功能了，可以插卡或拨号上网，双线备份，不过拨号性能不强，只适用于百兆左右，毕竟不是正儿八经为宽带拨号而生的路由器，没有对应芯片加持的原因。首先测试5G SA模式的速度~发现跑不满300速率，因为我这张卡速率只有300兆~没上5G套餐，4G套餐下使用5G，最高能到300Mbps速度。
感觉是基站位置问题，找了个靠近基站的位置，果然，速度跑到310多兆了，稳~
据群友发的图看，可以跑到800多兆，千兆的不知道行不行，实在没极速卡测试~所以500兆速率可以随意上车~
下面是5G NSA的测速，和SA差不多，不过肯定是优先使用SA了，延迟更低，打游戏很稳~
下面是4G测速，跑到了70多兆，还行吧，支持4G载波聚合，所以挺快的，比一般4G路由器强不少。
对了，我还在交流群中联系到了厂家技术大佬，获取到了VN007+的高级账号密码，有了高级账号，你可以进行锁频、锁小区、锁PCI之类的 *** 作，如下图~可以发现VN007+支持的频段还是挺多的哦~
比如，可以锁4G的频段，在信号差的情况下，锁定某一频段可以带来网速的提升~
总之，相比4G路由器，非常超值，再也不卡啦~
不完美的地方
1，发热有点大，应该是这类CPE都会有的问题，中兴华为的也有，因为它是被动散热的，底部摸起来烫，可以加个风扇，也可以拆机加装内置风扇~
2，不能针对某设备进行限速。
3，5G断流问题应该是CPE的常见问题，但我没遇到过，可能体验时间短，应该是可以通过固件更新来改善的~
因为它没有外接的天线接口，只能使用它内置的天线，如果你的信号比较差，就不用考虑这款，等下放窗外，分分钟不见~中兴和华为的都有独立的天线接口，不过我这两格的SA信号，300速率的卡跑到250左右，所以还行~没有WIFI 6，这不废话吗，这价格要啥自行车呢，所以这个不算缺点，但也说下啦~搜网速度不够快~，LED指示灯容易坏，通病，许多人遇到，但厂家售后不错，发回去帮搞好了，点赞，非常负责。最后总的来说，这价格对得起，小毛病也有，但基本稳定使用还是没有问题的（它的基础功能）

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