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5G移动通信技术在电力通信系统的应用研究李禹锋

发表时间：2021/5/20 来源：《基层建设》2021年第2期作者：李禹锋

[导读] 摘要：在网络时代背景下，5G技术的诞生和应用成为大势所趋，将其应用到电力通信系统中，可充分发挥5G技术数据流量长、峰值速度高、联网设备扩大等特征，使电力通信系统的应用效果得到显著提升，为人们的生产生活提供更多便利。

        身份证号：45032219880528xxxx 广西壮族自治区桂林市 541000
        摘要：在网络时代背景下，5G技术的诞生和应用成为大势所趋，将其应用到电力通信系统中，可充分发挥5G技术数据流量长、峰值速度高、联网设备扩大等特征，使电力通信系统的应用效果得到显著提升，为人们的生产生活提供更多便利。
        关键词：电力通信；5G移动；通信技术；应用研究
        引言
        5G通信技术因具有高带宽、低时延、低功耗等优势，受到各行各业的青睐。电力物联网是电力系统和信息通信的产物，旨在整合通信基础设施资源和电力系统基础设施资源，提高电力系统的信息化水平。随着信息时代的飞速发展和通信技术的不断提高，超高速传输已成为电力通信系统的发展方向。5G移动通信技术是伴随着这一趋势而诞生的，并逐步成熟应用到现有的通信系统中，5G系统的诞生受到了社会各界的广泛关注。
        1.5G移动通信技术的特点
        1.1联网设备扩大。
        在信息技术背景下，智能终端建设日益提升，联网设备与随之扩大。在5G技术应用中，网络覆盖面积更大，可达到每平方千米100万台的建设规模；第一，传输速率高，延时短。5G移动通信技术的出现在无线通信技术中已经实现了质的跨越，5G的传输速度可以达到1.25GB每秒的传输速度。超高的传输速率不仅使网络兼容量扩大，还减少了传输时间，解决了多个人同时使用同一网络卡的现象。
        1.2数据流量更长。
        目前智能手机日益普及，数据流量对通信功能的使用十分重要，在通信技术更新换代中，人们对数据流量提出更高要求，与其他技术相比，5G技术在流量方面的吞吐量更大，即便在网络忙碌状态下仍然可达到100Gbit/s；
        1.3峰值速率增加。
        在5G时代背景下，与其他技术相比峰值速率得到明显提升，每秒达到10Gbit以上。例如，用户若想下载某视频，如若使用4G技术下载时长为1min，如若采用5G技术则在画质相同的情况下，只需5s即可下载完毕，甚至更短的时长；如若利用5G通信网络在线观看视频，可使用4K或者8K的画质视频。
        2.5G移动通信技术在电力通信系统的应用分析
        2.15G通信网络
        2.2随着4G网络的标准化和成熟，国内外已经对5G移动通信系统进行了研究。5G网络将实现真正的“万物互联”，并创造前所未有的新兴产业规模，为移动通信带来无限活力。5G+网络切片技术不仅可以启用新的电网工业控制服务，而且还可以完美继承2/3/4G公共网络支持的现有信息收集服务。因此，5G可以在电网内实现多层混合组网，统一管理和运维，帮助电网客户有效节省运营成本。电力物联网的5G技术架构包括收集信息、管理、检查以及在设备和联网网络之间共享数据的活动。在过去的几十年里，蜂窝和无线技术发生了一场革命，从1G发展到4G，行业在这些技术的设计和应用上遇到了很多障碍。上一代4G和3G的成就将有助于5G系统的发展，后者将改变社会运行方式，并制定新的管理政策和方案。随着技术进步带来的数字存储容量的增加，要在设备之间传输的数据的大小增加了，从而产生了对现有技术无法满足的更高数据速率的需求。随着5G的到来，另一个频段被称为毫米波(mmWave)，这是一种30-300GHz的超高频率，可让管理员访问巨大的数据传输容量通道。由于4G和3G的数据传输容量较低，因此毫米波范围不受不同小工具的阻碍，从而有助于加快传输速度。

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        2.2云端技术
        在信息化、智能化时代背景下，云端技术得到广泛应用，该项技术的应用不但使信息的存储空间得以拓展，还使信息安全得到切实保障，因此在人们的生产生活中得到广泛应用。该项技术借助网络实现，5G技术的传输效率更快、数据流量更多，可进一步促进云端技术的应用，例如，当人们在上传文件时，无需考虑文件大小与存储空间的适应性问题，只需借助5G技术即可实现高效传输。5G技术在云端生活中的应用，一方面可为人们提供更加丰富的云端服务，使电力通信技术内容更加完善和健全，与用户的实际需求更加贴合，根据分析结果智能化的为用户推送其喜闻乐见的内容，使人们的信息接收质量得到显著提升；另一方面，促进移动设备云的发展，在5G技术应用之下，移动设备将扩大资源服务量，为用户提供更高质量服务，并通过云内容的方式展示给用户。
        2.3动态监测
        电网及其设备的运行5G通信技术在与泛在电力物联网进行相互融合的过程中，也可以有效帮助完成对电网及其各项电力设备运行状态的动态监测，以便工作人员能够及时发现其中存在的异常与故障问题，第一时间对其进行有效处理。例如在监测电网运行状态过程中，5G通信具有成本低廉、通信可靠性高等诸多优点。在将包括电压和功率等在内的系统运行状态传感电源、变压器等电力设备传感单元等安装在配电网各节点指定位置处，即可实时采集包括电压幅值相角等在内的各项关于配电网络运行状态的参数信息，为系统精准识别分析配电网拓扑结构和潮流等提供至关重要的数据支持。特别是在5G通信时延较低的影响下，微型PMU也可以在电网运行状态监测中实现各项信息数据的高效共享传输。同样，在配电系统中通过运用智能温湿度传感器，在精准完成各项电力设备运行环境的参数采集后，经由5G通信方式及时、完整、高效地传输至调度决策者处，使其可以结合实际情况对电力设备各项参数进行深入分析，并以此为基础准确判断电力设备的具体运行状态，进而有针对性地制定相应的检修运维管理方案。
        2.4物联技术
        在实现5G通信与泛在电力物联网的融合中，5G通信可以为泛在电力物联网提供重要支撑，而反过来泛在电力物联网也可以在效帮助5G通信优化能效管理。根据相关统计数据显示，当前在通信系统当中，通信基站在整个通信网络中的耗电量占比至少为70％，5G通信技术的持续发展，需要建设部署的通信基站数量也越来越多，由此产生的耗能势必也会成倍增长。这也使得在将5G通信技术运用在泛在电力物联网当中时，需要为基站提供大量电力，进而产生巨大能耗并减缓电力网络效率。
        2.5MIMO技术
        该技术也被称为多输入多输出，借助若干个天线实现电波的传输，是5G的核心技术之一，要通过几十到几百个天线的联动，使波束实现定向传输，该技术可为高频电波的应用提供技术支持。通常情况下，5G使用的电波频率相对更高，传输距离较短，而大规模MIMO技术则可对电磁波定向发送，可对高频信号到移动终端间的消耗进行节约。虽然MIMO技术在通信中具有关键作用，但其自身也存在缺陷，即衍射难度大，很难抵达建筑物背面，因此容易形成盲区，可通过设置多个基站的方式，克服这一弊端，最大限度地减少信号盲区产生。另外，5G网络要想提高通信速度，达到每秒10Gb的目标，需要对调制方式进行更改，并提高向多个用户分配基站通信的能力，并研发出与高频电波相匹配的新型手机。
        结束语
        综上所述，在电力系统中，随着连接设备数量的增加，通信需要更大的容量，更大的连接性和更高的数据传输速率，而这只有通过将5G与物联网相结合才能实现。因为只有5G通信网络有潜力提供显著的低延迟、高完整性和高数据速率。5G通信网络技术非常灵活并且功能更加完善，这提供了一个很好的平台来解决如电力物联网中的成本分析和功耗应用方面的许多关键问题。
        参考文献
        [1]李佳燚.5G移动通信技术在电力通信系统的应用[J].科学与财富, 2020,(14):390.
        [2]章理,沃潇潇.5G移动通信技术在电力通信系统的应用分析[J].电子元器件与信息技术,2019,3(12):57-58.
        [3]熊波.5G移动通信技术在电力通信系统的应用研究[J].通信电源技术,2020,37(4):178-179.