5G移動通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)的應(yīng)用分析

劉駿　嚴婧婷

【摘要】? ? 本文簡要概述了5G通信技術(shù)的原理與特點，主要探討了該技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中應(yīng)用時具有的提高信號傳輸效率、擴大信號覆蓋范圍以及降低通信運營成本的優(yōu)勢，并對其具體的MIMO技術(shù)、物聯(lián)技術(shù)、云端技術(shù)、人工智能、定向波束以及超高寬帶等技術(shù)作了詳細的分析。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G移動? ? ?通信技術(shù)? ? 電力通信系統(tǒng)

引言：

在信息高速發(fā)展的時代下，5G的通信技術(shù)在該環(huán)境中不斷成熟，并且體現(xiàn)出了其多樣性，該技術(shù)被逐漸應(yīng)用于電力通信的系統(tǒng)之中，并且擁有了一定的優(yōu)勢，能夠滿足當(dāng)前大多數(shù)通信傳輸?shù)男枨?。因此在其實際的應(yīng)用之中更需要對其規(guī)范性和安全性給予重視，只有將其規(guī)范且安全地應(yīng)用于電力通信的系統(tǒng)之中才能夠確保該系統(tǒng)獲得更好的運行。

一、5G通信技術(shù)概述

5G的通信技術(shù)指的是移動通信技術(shù)的第五代，該技術(shù)以過往的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，比以往的通信技術(shù)具有更多的優(yōu)勢。在該技術(shù)的設(shè)計之中，通過把“軟”配置的重要設(shè)計納入通信技術(shù)之中，幫助網(wǎng)絡(luò)的運營商依照實際的動態(tài)業(yè)務(wù)流量實時性地調(diào)整通信資源，進而降低了通信系統(tǒng)的能量消耗。5G的通信技術(shù)通常具備以下三種特點。第一，其具備較長的數(shù)據(jù)流量。5G能夠吞吐的流量相較于其他網(wǎng)絡(luò)來說更大，即便網(wǎng)絡(luò)非常繁忙的情況之下也可以高達100Gbit/s。第二，其聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備在不斷擴大。在當(dāng)前的建設(shè)背景之下，能夠?qū)崿F(xiàn)在每平方千米之內(nèi)建設(shè)100萬臺的巨大規(guī)模。第三，其峰值的速率能夠不斷增加。該技術(shù)的峰值速率相較于其他網(wǎng)絡(luò)而言獲得了非常明顯的提升，一般每秒都可以實現(xiàn)10Gbit以上。

二、5G通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1提高信息傳輸效率

電力通信系統(tǒng)需要越快越好的信息傳輸效率，由于電力系統(tǒng)關(guān)系著人民群眾的生活，只有快速的信息傳輸才能夠保證相應(yīng)的電力信息能夠以最快的速度傳遞到工作人員手中，進而開展相應(yīng)的電力工作。5G的移動通信所具備的傳輸速度相較于4G技術(shù)而言快了近百倍。無論是數(shù)據(jù)的上傳還是下載都可以在瞬間之內(nèi)完成，相同大小的數(shù)據(jù)信息，5G的通信技術(shù)傳輸?shù)酶旄踩?，傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)無法與之比擬。該飛躍性進步的信息傳輸效率為電力通信系統(tǒng)的工作帶來了更多的便利，將其工作效率進行了最大化的提高[1]。

2.2擴大信號覆蓋范圍

5G新通信技術(shù)的出現(xiàn)促使各大運營商對移動通信的網(wǎng)絡(luò)進行了全面的優(yōu)化。其信號的覆蓋范圍更加廣泛。對于電力通信系統(tǒng)而言，信號的覆蓋范圍至關(guān)重要，只有對電力系統(tǒng)進行全方位的覆蓋，才能夠確保電力通信工作的順利開展。傳統(tǒng)的通信技術(shù)容易出現(xiàn)信號死角，導(dǎo)致電力通信系統(tǒng)會出現(xiàn)信號中斷或缺失的問題，影響通信的數(shù)據(jù)傳輸效果。而5G的通信技術(shù)則利用其多個基站與上百個天線的結(jié)合，將信號的覆蓋范圍全面擴大，進而確保電力通信系統(tǒng)能夠在信號的覆蓋下進行信號傳輸，避免信號的丟失與遺漏。

2.3降低通信運營成本

5G的通信技術(shù)出現(xiàn)使得電力通信系統(tǒng)在運行的過程中有了更多的選擇，能夠根據(jù)其實際運行的狀況選擇出最合適的網(wǎng)絡(luò)通信，在確保通信質(zhì)量不受影響的情況下，將網(wǎng)絡(luò)運行的效率進行最大化地提高，進而將通信運營的成本有效地降低，擴大其經(jīng)濟效益。傳統(tǒng)的通信技術(shù)并不能夠讓電力通信系統(tǒng)根據(jù)情況選擇通信網(wǎng)絡(luò)，并且其在信號傳輸?shù)倪^程中產(chǎn)生了大量的能耗，導(dǎo)致電力通信的成本較高，而5G通信的技術(shù)則對能量的損耗進行了有效的控制，確保電力通信系統(tǒng)能夠利用最低的能量進行質(zhì)量最高的通信，對其通信運營的成本做好嚴格的把控，使其在5G通信技術(shù)的幫助下實現(xiàn)事半功倍的通信效果[2]。

三、5G通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

3.1 MIMO技術(shù)

該技術(shù)同時也被稱作多輸入和多輸出的技術(shù)，其工作原理是通過多個天線進而完成電波傳輸工作，MIMO技術(shù)是5G通信技術(shù)的核心，其需要聯(lián)動的天線數(shù)量較多，一般在幾十到幾百之間，通過大量的天線聯(lián)動使波束完成定向的傳輸工作。該技術(shù)能夠大力支持高頻電波的應(yīng)用。在一般的情況之下，5G通信技術(shù)所運用的電波頻率比一般通信技術(shù)的頻率更高，其傳輸?shù)木嚯x相對較短，而MIMO技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用能夠?qū)㈦姶挪ㄟM行定向的發(fā)送，節(jié)約較高頻率的信號傳輸至移動的終端之間的能量消耗，對其傳輸距離較短的缺陷有所彌補。MIMO技術(shù)應(yīng)用于電力通信系統(tǒng)之中擁有較為關(guān)鍵的作用，但其本身也有缺陷存在。該技術(shù)最主要的缺陷就是其衍射的難度比較大，難以達到建筑物的背面，非常容易形成網(wǎng)絡(luò)的盲區(qū)，對其通信的覆蓋有一定的影響，但是該缺陷能夠利用設(shè)置較多基站的措施改善，對其進行克服，在最大限度上避免信號的盲區(qū)。

除此之外，5G的通信技術(shù)中的通信速度為了達到每秒10Gb，必須要更改其調(diào)制的方式，將其向數(shù)個用戶進行基站通信的分配能力有效提高，同時開發(fā)出匹配高頻電波的新型的移動設(shè)備。如今隨著5G信號的逐漸普及，越來越多的5G手機也在市場中出現(xiàn)，逐漸取代了4G移動設(shè)備的地位。在電力通信系統(tǒng)之中，MIMO技術(shù)能夠幫助該系統(tǒng)既快又好地進行電力數(shù)據(jù)的傳輸，避免電力系統(tǒng)中接收到的數(shù)據(jù)信息不明的情況發(fā)生。

3.2物聯(lián)技術(shù)

處于信息技術(shù)正在飛速發(fā)展的時代中，眾多電子設(shè)備都能夠與通信技術(shù)取得緊密的聯(lián)系，將遠程操控的愿景逐步實現(xiàn)，為人民群眾的日常工作和生活提供了較多的便利。傳統(tǒng)的4G通信技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)⒅悄芑氖謾C與家電做好通信聯(lián)系，用手機遠程控制家電，實現(xiàn)家電的智能化，例如小米系列的家電大多都設(shè)置了通信聯(lián)系，能夠通過手機實現(xiàn)家電的開關(guān)，調(diào)節(jié)空調(diào)的溫度或電磁爐的火力等等，但其應(yīng)用較為復(fù)雜，4G的通信技術(shù)難以支撐其順利開展。而5G技術(shù)則能夠較好地對物聯(lián)進行控制。其具備的覆蓋面較廣和流量較長的特征能夠?qū)⑽锫?lián)技術(shù)更大化地普及。物聯(lián)技術(shù)的發(fā)展與5G通信方面的技術(shù)應(yīng)用相輔相成。5G通信能夠幫助物聯(lián)網(wǎng)擴大其連接的規(guī)模，并通過其應(yīng)用降低自身的流量消耗，進而將網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本進行有效的節(jié)約[3]。除此之外，在物聯(lián)網(wǎng)之中，5G通信能夠為其提供較為穩(wěn)定的技術(shù)支撐，讓其物聯(lián)的通信質(zhì)量和通信的穩(wěn)定性得到較為顯著的提升。此作用對于電力通信的物聯(lián)網(wǎng)來說至關(guān)重要，在電力通信系統(tǒng)之中，物聯(lián)網(wǎng)能夠利用5G通信技術(shù)將電網(wǎng)中運行的設(shè)備聯(lián)系起來，當(dāng)設(shè)備的運行出現(xiàn)異常情況時能夠更加快速地對設(shè)備進行遠程控制，由于5G技術(shù)的覆蓋面較廣且更加穩(wěn)定，使電網(wǎng)的遠程控制更加精準與及時，能夠最大化地避免電網(wǎng)通信不暢的情況發(fā)生。

3.3云端技術(shù)

在當(dāng)前社會普遍信息化并逐步邁入智能化的背景之下，5G通信支持的云端技術(shù)被更加廣泛地應(yīng)用了起來。云端技術(shù)的使用不僅僅擴展了數(shù)據(jù)信息存儲的空間，更對信息的安全性提供了更大的保障。云端技術(shù)依托于互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)，傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)之中雖然也有應(yīng)用，但其應(yīng)用效果并不出色并且其應(yīng)用范圍較小。而5G網(wǎng)絡(luò)更快的傳輸效率以及更多的數(shù)據(jù)流量幫助了云端技術(shù)的拓展應(yīng)用。尤其是在工作之中，當(dāng)上傳相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件之時，不再需要對文件的大小以及存儲空間是否適配的問題加以考量，5G的通信技術(shù)能夠幫助其進行高效的數(shù)據(jù)傳輸，使云端的服務(wù)更加豐富多樣。在電力通信系統(tǒng)之中的應(yīng)用更是如此，由于其云端更加穩(wěn)定，存儲空間更大，接收數(shù)據(jù)的速度更快，因此電網(wǎng)中的龐大數(shù)據(jù)不用再擔(dān)心存儲不當(dāng)而造成數(shù)據(jù)的丟失，為電力運行的更好做出了更大的保障。所有電網(wǎng)中涉及到的數(shù)據(jù)信息都可以通過5G的技術(shù)快速且安全地上傳到云端之中，將電網(wǎng)通信的數(shù)據(jù)存儲負擔(dān)大大減輕，也能夠避免由于數(shù)據(jù)龐雜而造成的數(shù)據(jù)紊亂。并且5G通信技術(shù)還能夠促進云端技術(shù)向移動云端發(fā)展，移動云端的出現(xiàn)更加方便了電力通信系統(tǒng)的信息傳輸。

3.4人工智能

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的飛速進步，人工智能逐漸出現(xiàn)在了各個領(lǐng)域之中。在電力領(lǐng)域之中人工智能的技術(shù)也備受關(guān)注。人工智能運用的智能交互的技術(shù)需要移動通信技術(shù)的支持，只有先進的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)才能夠幫助其實現(xiàn)人工智能。隨著人工智能在電力系統(tǒng)通信中應(yīng)用得越來越多，其對移動通信技術(shù)的要求也越來越高。傳統(tǒng)的移動通信已經(jīng)不能夠滿足其需求，而5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)則為其提供了較為可靠的通信支持。5G的通信技術(shù)具備的大量的流量、廣闊的覆蓋面、較短的網(wǎng)絡(luò)延遲、較快的傳輸速度的特征，已然成為了電力通信系統(tǒng)中人工智能應(yīng)用的重要助力。在電力系統(tǒng)的通信中，5G通信技術(shù)結(jié)合人工智能技術(shù)還能夠?qū)⑼ㄐ诺娘L(fēng)險大大降低，對電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信號安全進行了有效的保障[4]。

3.5定向波束

4G的移動通信技術(shù)所需要的信號傳輸條件存在著較大的限制，其信號只能在一定的范圍之內(nèi)通過無線電波發(fā)射的方式進行傳輸。而5G的移動通信技術(shù)則不僅將天線的技術(shù)充分利用，同時還結(jié)合了數(shù)字處理的相關(guān)技術(shù)，在一定的范圍之內(nèi)能夠向移動的終端發(fā)送數(shù)據(jù)的信號，其定向波束信號傳輸?shù)倪^程大大降低了對移動終端的要求，控制好通信的無線電波就能夠?qū)⑵渌挠绊懸蛩卦斐傻母蓴_有效避免。打破了傳統(tǒng)通信技術(shù)在進行信號傳輸時的諸多限制，改善了移動終端的通信環(huán)境。尤其對于電力系統(tǒng)的通信來說，破除接受信號的干擾與發(fā)射信號的限制能夠?qū)⑵渫ㄐ诺男蚀蟠筇岣撸瑤椭詣诱疽约白冸娬靖咝У赝瓿尚盘柦邮展ぷ饕约靶盘杺鬏敼ぷ鳌?/p>

3.6超高寬帶

當(dāng)前5G通信技術(shù)在對超高寬帶進行研究，該技術(shù)能夠進一步擴大信號的覆蓋范圍，對于電力系統(tǒng)來說，其變電站或其他自動化的設(shè)備都能夠被超強的信號進行全面覆蓋，電力系統(tǒng)的通信將會更加快捷、安全和穩(wěn)定，其也將處于全面的信息管理之中。超高寬帶的技術(shù)幫助電力系統(tǒng)處于高速網(wǎng)絡(luò)全覆蓋之下，其與遠程監(jiān)控的系統(tǒng)設(shè)備以及人工智能進行連接，對電力系統(tǒng)的通信情況了如指掌，同時電力系統(tǒng)的運行狀況以及電網(wǎng)周圍的實際情況都將被高效傳輸?shù)臄?shù)據(jù)匯集到移動終端之中。并且超高寬帶還能夠與定位系統(tǒng)緊密配合，對電力通信系統(tǒng)中的各項設(shè)備進行隨時隨地的檢查，再通過高效的數(shù)據(jù)傳輸將結(jié)果發(fā)送到遠程控制的中心，幫助工作人員進行督查和監(jiān)測。電力通信的運行狀況將會因為超高寬帶的應(yīng)用而獲得前所未有的改善。

四、結(jié)束語

5G的移動通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)之中具有較大的優(yōu)勢，其核心的MIMO技術(shù)的應(yīng)用對電力通信系統(tǒng)進行了改善，而物聯(lián)技術(shù)以及人工智能、云端技術(shù)都在5G通信技術(shù)的幫助下于電力通信系統(tǒng)之中獲得了更加有效的應(yīng)用，定向波束以及超高寬帶的應(yīng)用又為電力通信系統(tǒng)帶來了更多未知的可能?？偠灾?，5G的移動通信對于電力通信系統(tǒng)的發(fā)展不可或缺。

參? 考? 文? 獻

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[4]程夏威，李建平，陳強等.5G通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2021，{4}（05）：7-8.