電力無線微波傳輸技術調頻與調幅的詳細區(qū)別
一、無線通信技術概述
目前，主流無線傳輸技術可分為：高功耗、高速廣域網(wǎng)傳輸技術（2G/3G/4G/5G蜂窩通信技術、微波調制傳輸?shù)龋坏凸摹⒌退購V域網(wǎng)傳輸技術（Lora、Sigfox、NB-物聯(lián)網(wǎng)等）；高功耗、高速近距離傳輸技術（WIFI、藍牙等）；低功耗、低速近距離傳輸技術（Zigbee）。
在以無人區(qū)輸電線視頻回傳為主要業(yè)務需求的情況下，窄帶和近距離物聯(lián)網(wǎng)無線技術不適用于此場景。目前，主流的無線視頻監(jiān)控技術包括WLAN（無線局域網(wǎng)）、模擬微波調制技術、4G/5G移動物聯(lián)網(wǎng)技術和衛(wèi)星通信技術。各技術的特點分析如下：
(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)模擬微波調制技術
模擬微波調制技術是將視頻信號直接調制到微波通道上，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解調原始視頻信號。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，由于沒有調制校準過程，抗干擾性差，在復雜的無線信號環(huán)境下幾乎不能使用。
(3)4G/5G移動物聯(lián)網(wǎng)技術
運營商提供的4G/5G無線移動網(wǎng)絡可實現(xiàn)視頻圖像的高質量傳輸。
(4)衛(wèi)星通信技術
視頻終端依托傳統(tǒng)的通信衛(wèi)星或高通量衛(wèi)星技術，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)控技術的優(yōu)缺點可概括如下：
WLAN 帶寬高、距離遠、組網(wǎng)方式靈活 易受干擾、傳輸需無遮擋、跳轉延時較大
模擬微波調制 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”
二、技術分析
WLAN(無線局域網(wǎng))、衛(wèi)星通信技術等可用于實現(xiàn)無人區(qū)輸電線路視頻監(jiān)控、在線監(jiān)控等業(yè)務信息回傳。
(1)WLAN(無線局域網(wǎng))
目前，Mesh網(wǎng)絡和WDS網(wǎng)絡可以實現(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)絡的擴展，可廣泛應用于無線視頻監(jiān)控和回傳網(wǎng)絡。各網(wǎng)絡的特點分析如下：
1)WDS組網(wǎng)
WDS網(wǎng)絡通過無線網(wǎng)橋連接兩個獨立的局域網(wǎng)段。WDS網(wǎng)絡結構包括點對點和點對多點。目前，無線網(wǎng)橋設備可實現(xiàn)點對點10km以上的遠程傳輸，實際數(shù)據(jù)吞吐量不小于200mbps，整機功率小于20W。在整個網(wǎng)絡中，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)絡中，如果某個節(jié)點的應用程序出現(xiàn)故障，它可以選擇另一個應用程序進行通信。數(shù)據(jù)仍能高速到達目的地，有效避免單點故障。因此，Mesh網(wǎng)絡比WDS網(wǎng)絡更穩(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設備工作在網(wǎng)絡層，延時相對較大 無線網(wǎng)橋設備工作在數(shù)據(jù)鏈路層，延時相對較小
成本 高 低
可用性 高 高
電源 風光互補 風光互補
場景應用 網(wǎng)絡拓撲結構復雜（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)絡拓撲和網(wǎng)絡節(jié)點具有不固定性的網(wǎng)絡 網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)目少、網(wǎng)絡拓撲結構單一（層次分明）、不需冗余鏈路、不會因外界因素（車輛通過、施工等）對信號傳輸鏈路進行遮擋造成間隙性地中斷以及網(wǎng)絡規(guī)模較為固定的網(wǎng)絡
(2)衛(wèi)星通信技術
國內衛(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150mbps和12mbps，單站整機功率約40W。由于衛(wèi)星遠端站的大回傳率較低，南山效應和高功耗限制了其在輸電線路視頻回傳業(yè)務中的廣泛應用。但衛(wèi)星遠端站可作為無線回傳網(wǎng)絡監(jiān)控點的零星補充手段，也可結合Wi-Fi橋接技術，在輸電線路或變電站檢查、應急救援中提供近距離通信覆蓋，可配備COFDM圖像傳輸設備，通過衛(wèi)星通道實現(xiàn)無人機獨立檢查的視頻圖像。
三、應用場景
監(jiān)控信號回傳方案的設計可分為以下兩種場景：
場景1：整條輸電線路無網(wǎng)絡覆蓋的區(qū)域分散，無網(wǎng)絡覆蓋范圍短。無網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域可通過Mesh網(wǎng)絡或WDS網(wǎng)絡構建的無線鏈路將業(yè)務信息收集到具有運營商信號的電力塔中，并通過4GCPE設備連接到運營商的電力無線網(wǎng)絡APN通道，返回監(jiān)控中心。
場景2：輸電線路無網(wǎng)絡覆蓋范圍較廣。無網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域通過Mesh網(wǎng)絡或WDS網(wǎng)絡構建的無線鏈路直接將業(yè)務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)絡覆蓋距離將受設備帶寬、網(wǎng)絡主鏈路跳躍次數(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，進一步分析業(yè)務模型。
Mesh網(wǎng)絡或WDS網(wǎng)絡架構的選擇應根據(jù)實際輸電線路沿線觀測點的數(shù)量和位置進行部署。整體網(wǎng)絡拓撲是主鏈路（聚集節(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)星通信技術可作為補充點，實現(xiàn)輸電線路無網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域監(jiān)測點監(jiān)測信息的回傳。
四、無線傳輸拓撲
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建，并傳輸各種視頻信號。無線設備用于前端。中間塔采用設備（三模設備），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備和維修車間建立通信網(wǎng)絡。車輛可以通過無線設備和附近塔上的網(wǎng)絡或衛(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建的傳輸鏈路將匯總的信息傳輸回去。無線設備用于前端。中間塔采用設備（三模設備），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備和維修車間建立通信網(wǎng)絡。車輛可以通過無線設備和附近塔上的網(wǎng)絡或衛(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建，并傳輸各種視頻信號。ST58T8G設備用于前端。中間塔采用無線設備（三模設備）。該設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備和維修車間建立通信網(wǎng)絡。車輛可以通過無線設備和附近塔上的網(wǎng)絡或衛(wèi)星回傳前端工作人員收集的數(shù)據(jù)。當三個或多個塔之間沒有屏蔽時，可以設置mesh組網(wǎng)，以增強鏈路的抗破壞性，確保鏈路的可靠性。
當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建傳輸鏈路，傳輸各種視頻信號。當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行回傳。ST58T8G設備用于前端。中間塔采用無線設備（三模設備），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備和維修車間建立通信網(wǎng)絡。車輛可以通過無線設備和附近塔上的網(wǎng)絡或衛(wèi)星回傳前端工作人員收集的數(shù)據(jù)。
通信知識調頻與調幅的區(qū)別！調頻（FM），全稱為頻率調制。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。它是一種隨調制信號而變化的調制方法。這種方法的電路一般稱為調頻器，廣泛應用于各種通信廣播設備中。一般來說，它可以根據(jù)調頻頻率的大移動和調頻特性來判斷其質量。調頻產(chǎn)生的調波載波振幅保持不變，振頻隨調制信號而變化。
調幅是根據(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。調幅一般指中波，范圍為530-1600kHz。傳輸距離遠，容易受到天氣的影響。同時，早期超短波廣播會產(chǎn)生額外的調幅，導致扭曲，同時傳輸安全性差，目前使用范圍很小。高頻載波調頻的頻率不是單個常數(shù)，隨調制信號的限制范圍而變化，幅值為單個常數(shù)。相應的調幅是載頻保持不變，其幅值隨調制信號而變化。調頻和調幅的性能是前者具有較強的抗干擾能力、較寬的跳頻帶、較大的調頻功率利用率和較小的扭曲，但服務半徑相對較小。
調頻與調幅的詳細區(qū)別：
(1)調頻抗干擾能力強于調幅
外部干擾、加工業(yè)和天電干擾對調波的影響表現(xiàn)為寄生調幅和噪聲。調頻與調幅的區(qū)別在于，通過調頻獨特的限幅方法可以消除寄生調幅，而限幅無法使用，因為調幅信號發(fā)生了變化。同時，信號信噪比越大，抗干擾性越強。解調后獲得的信號信噪比與調制系數(shù)有關。調制系數(shù)越大，信噪比越大，調頻系數(shù)本身遠大于調幅，因此調幅較差。
(2)調頻波頻帶寬于調幅波
頻帶寬度與調制系數(shù)有關。一般來說，調頻系數(shù)通常大于1，而調幅系數(shù)小于1。可以看到兩者之間的頻帶寬度。
(3)調頻系統(tǒng)功率利用率較高
在總發(fā)射功率中，邊頻功率是傳輸調制信號的有效功率，而邊頻功率與調制系數(shù)有關，調制系數(shù)大，邊頻功率大。調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、呼叫機需要長距離（5公里以上）傳輸產(chǎn)品，相反，但相對較強的穿透力，因此多用于建筑無線安全、報警等領域，這些領域一般不是距離，而是穿透能力。