5G移動通信技術在電力通信系統的運用

王虎 聶吉輝 趙琦 孫蓓蓓

摘要：目前，我國是網絡技術快速發展的新時期，在網絡信息技術發展的背景下，電力通信系統為了順應時代的發展，勢必將與5G移動通信技術融合，從而全面提高電力通信系統的運用價值，為行業的智能化發展提供有力的支持。在電力通信系統中，由于電力用戶與電網公司之間的聯系密切，通過5G物聯網技術的融合，可以增強數據交換機轉換的時效性，及時解決人們用電問題的處理效率，滿足人們的用電需求，通過這種電力通信系統設計方法的完善，不僅可以推動電力通信系統的創新運營，也可以滿足行業的可持續發展需求。

關鍵詞：5G移動通信技術;電力通信;系統

引言

隨著移動通信技術的普及，人們對移動通信技術的依賴性水平逐漸升高。目前，移動通信技術已經滲入人們日常生活中的各類場景。在這一背景下，人們對移動通信技術的要求也隨之升高。5G技術作為移動通信領域的新技術，其在傳輸性能、安全性、能耗等方面具備明顯優勢。因此，分析該技術的特征及發展趨勢具有一定必要性。

15G關鍵技術

5G通信性能的提升不是單靠一種技術，而是需要多種技術相互配合共同實現。關鍵技術大致分為無線傳輸技術和網絡技術兩類。其中，無線傳輸技術包括大規模MIMO技術、非正交多址技術、全雙工通信技術、新型調制技術、新型編碼技術、高階調制技術等，網絡技術包括網絡切片技術、邊緣計算技術、面向服務的網絡體系架構等。5GNR設計過程中最重要的一項決定，就是采用基于OFDM優化的波形和多址接入技術。OFDM技術被4GLTE和Wi-Fi系統廣泛采用，因其可擴展至大帶寬應用，且具有高頻譜效率和較低的數據復雜性，因此能夠很好地滿足5G的要求。CP-OFDM技術即循環前綴-正交頻分復用技術，技術特性如圖2所示，CP（循環前綴）將OFDM（正交頻分復用）符號尾部的所有信號復制到符號頭部，保證有時延的OFDM信號在FFT積分周期內具有整倍數周期。OFDM中的所有載波是相互正交的，每個載波在一個符號時間內都有整數個載波周期，每個載波的頻譜零點和相鄰載波的零點重疊，這樣便減小了載波間的干擾。載波間的部分重疊提高了頻帶利用率。CP-OFDM技術有效減少了頻帶內外的輻射，顯著提高了頻率局域化。不同CP配置可適配不同業務：長CP適合低頻和廣域覆蓋，中等CP適合高頻和局域覆蓋，短CP適合毫米波和短距覆蓋。

25G移動通信技術在電力通信系統中的運用

2.1在電力系統發電過程中的運用

在5G移動通信技術發展中，充分推動了物聯網以及多種網絡信息技術的發展，由于5G通信技術的數據交換及傳播速度很快，可以充分保證信息交互的即時性。結合當前風力發電的技術特點，其雖然具有綠色發電的優勢，但是存在著經濟效益較低的問題，導致電力資源嚴重損耗，為了改變這一問題，將風力發電系統與5G移動通信技術融合，可以在系統中通過傳感器節點的運用，對地區的天氣情況以及風力的變化進行數據監控，系統會按照數據分析結果進行風力發電機的操控，有效提高風力發電系統的運行效率，降低發電能源的損耗。

2.2大規模MIMO技術

MIMO技術被看作5G移動通信系統的核心技術，主要是在發射端和接收端分別使用多個天線，信號通過兩端的多個天線實現傳送與接收，進而提升通信質量。MIMO技術可將空間資源充分利用起來，通過多個天線多發多收，在不改變天線發射功率和頻譜資源的條件下，成倍的提高系統容量。不但提升了移動通信的傳輸效率，而且具有良好的抗干擾性。

2.3軟交換技術的應用

1.應用在固話網通信中。在通信工程中，軟交換技術的應用能夠充分發揮其技術優勢，尤其是在固話網通信中的應用。在通信工程建設的初期階段，電話網絡的建立為關鍵，通過電話網絡系統的構建，能夠為通信工程提供相應的業務服務功能。軟交換技術在電話網絡系統的構建過程中，能夠使得電話網絡與交換網絡之間達到互聯互通的效果，保障通信工程建設質量。從軟交換技術的技術原理、應用效果來看，在固話網通信中的應用能夠凸顯其技術優勢，滿足用戶的網絡與通信要求，但是在具體的應用過程中，需建立多個專門的交換設備，以保障區域間的可靠通信。從總體上來看，通信工程中軟交換技術的應用需進行網絡形態的適當調整，保障整個的通信速率。2.應用在移動通信領域上。移動通信領域中，軟交換技術也有著良好的應用效果。通常情況下，在移動通信領域，需通過在移動長途網絡中軟交換設備的設置，來擴寬網絡通信、移動通信網絡的覆蓋范圍，保障在通信工程的使用過程中，各個區域都能夠實現良好的通信質量。如果在通信過程中需同步啟動兩個軟設備，軟交換下能夠對通信工程中的所有數據實施備份，既避免了數據的丟失，還保障了傳輸的安全性、高效性。移動通信領域軟交換技術的應用使得通信工程的傳輸功能、呼叫功能進一步提升。

2.4在電力系統用電環節中的運用

在網絡信息技術發展中，電力系統中的很多設備都可以與移動通信技術連接，以便實現遠程智能化操控的目的。伴隨5G移動通信技術的發展，由于其覆蓋面積廣、數據流量長，將其與電力通信系統融合，可以更好的擴大物聯網連接規模，有效降低各個移動終端的流量損耗，減少電力系統用電過程中的資源損耗及成本支出。例如，將5G通信技術和物聯網技術融合，可以對電力用戶的用電功率進行實時監測，并有效調節電力輸送的狀態，實現電力資源優化配置的目的，避免電力過度損耗的問題。而且，將5G移動通信網絡與電力通信系統融合，可以通過物聯網技術的運用，提高電力系統的通信水平及整體質量，例如，在用電計量計費環節中，通過5G通信技術的運用，電表可以進行自動統計，及時分析用電數據并進行抄送，用戶可以在系統中自動繳費，有效降低人工抄表中的失誤概率，滿足電力行業的自動化以及智能化發展需求。

2.5新領域應用

隨著5G技術的不斷普及，其應用領域、場景也將變得越來越豐富。除了通信傳輸外，該技術還可能被應用于醫療、教育等相關新領域中。例如，2019年初，我國1名外科醫師在5G技術引導下完成了一例遠程外科手術。該醫師以5G技術為依托，操控48km外的手術機器人（機械臂）完成了實驗動物的肝臟切除術。在該場景中，5G技術的引入將遠程肝臟切除術的時延控制在0.1s以內。從該手術效果來看，5G技術為遠程手術的開展提供了良好的支持。在未來，隨著5G技術的不斷完善，其在醫療、工業生產等新領域中的應用可能變得更加普及。

2.6自由組織網絡技術

傳統的移動通信網絡主要依靠人工完成網絡部署和運行維護，對人力資源和成本的消耗較大。而自由組織網絡技術在部署階段能進行自規劃和自配，維護階段能自優化和自愈合。簡單易懂又安全，與傳統的移動通信網絡技術相比，很大程度上改善了人力資源和成本的消耗情況。自由組織網絡技術在未來的移動通信網絡發展中有不可或缺的地位，也是提升5G移動通信網絡性能的有效保障。

結語

從發展態勢來看，5G移動通信技術仍處于研發階段，其技術的發展能促進相關經濟增長，提升民眾生活質量。5G移動通信可用于電力通信中的人工智能和云端存儲等方面，能有效推動電力通信的發展。其關鍵技術包括大規模MIMO技術、多載波技術、全雙工技術及自由組織網絡技術等，為5G移動通信實現高傳輸速率、縮短延遲時間、提高系統容量等性能發揮了重要作用。

參考文獻

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