5G移動通信技術在電力通信系統的應用分析

劉駿　嚴婧婷

【摘要】? ? 本文簡要概述了5G通信技術的原理與特點，主要探討了該技術在電力通信系統中應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勢，并對其具體的MIMO技術、物聯技術、云端技術、人工智能、定向波束以及超高寬帶等技術作了詳細的分析。

【關鍵詞】? ? 5G移動? ? ?通信技術? ? 電力通信系統

引言：

在信息高速發展的時代下，5G的通信技術在該環境中不斷成熟，并且體現出了其多樣性，該技術被逐漸應用于電力通信的系統之中，并且擁有了一定的優勢，能夠滿足當前大多數通信傳輸的需求。因此在其實際的應用之中更需要對其規范性和安全性給予重視，只有將其規范且安全地應用于電力通信的系統之中才能夠確保該系統獲得更好的運行。

一、5G通信技術概述

5G的通信技術指的是移動通信技術的第五代，該技術以過往的數據網絡為基礎，比以往的通信技術具有更多的優勢。在該技術的設計之中，通過把“軟”配置的重要設計納入通信技術之中，幫助網絡的運營商依照實際的動態業務流量實時性地調整通信資源，進而降低了通信系統的能量消耗。5G的通信技術通常具備以下三種特點。第一，其具備較長的數據流量。5G能夠吞吐的流量相較于其他網絡來說更大，即便網絡非常繁忙的情況之下也可以高達100Gbit/s。第二，其聯網的設備在不斷擴大。在當前的建設背景之下，能夠實現在每平方千米之內建設100萬臺的巨大規模。第三，其峰值的速率能夠不斷增加。該技術的峰值速率相較于其他網絡而言獲得了非常明顯的提升，一般每秒都可以實現10Gbit以上。

二、5G通信技術在電力通信系統中的應用優勢

2.1提高信息傳輸效率

電力通信系統需要越快越好的信息傳輸效率，由于電力系統關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技術而言快了近百倍。無論是數據的上傳還是下載都可以在瞬間之內完成，相同大小的數據信息，5G的通信技術傳輸得更快更安全，傳統的4G網絡無法與之比擬。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新通信技術的出現促使各大運營商對移動通信的網絡進行了全面的優化。其信號的覆蓋范圍更加廣泛。對于電力通信系統而言，信號的覆蓋范圍至關重要，只有對電力系統進行全方位的覆蓋，才能夠確保電力通信工作的順利開展。傳統的通信技術容易出現信號死角，導致電力通信系統會出現信號中斷或缺失的問題，影響通信的數據傳輸效果。而5G的通信技術則利用其多個基站與上百個天線的結合，將信號的覆蓋范圍全面擴大，進而確保電力通信系統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的通信技術出現使得電力通信系統在運行的過程中有了更多的選擇，能夠根據其實際運行的狀況選擇出最合適的網絡通信，在確保通信質量不受影響的情況下，將網絡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，擴大其經濟效益。傳統的通信技術并不能夠讓電力通信系統根據情況選擇通信網絡，并且其在信號傳輸的過程中產生了大量的能耗，導致電力通信的成本較高，而5G通信的技術則對能量的損耗進行了有效的控制，確保電力通信系統能夠利用最低的能量進行質量最高的通信，對其通信運營的成本做好嚴格的把控，使其在5G通信技術的幫助下實現事半功倍的通信效果[2]。

三、5G通信技術在電力通信系統中的具體應用

3.1 MIMO技術

該技術同時也被稱作多輸入和多輸出的技術，其工作原理是通過多個天線進而完成電波傳輸工作，MIMO技術是5G通信技術的核心，其需要聯動的天線數量較多，一般在幾十到幾百之間，通過大量的天線聯動使波束完成定向的傳輸工作。該技術能夠大力支持高頻電波的應用。在一般的情況之下，5G通信技術所運用的電波頻率比一般通信技術的頻率更高，其傳輸的距離相對較短，而MIMO技術的大規模應用能夠將電磁波進行定向的發送，節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技術應用于電力通信系統之中擁有較為關鍵的作用，但其本身也有缺陷存在。該技術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，非常容易形成網絡的盲區，對其通信的覆蓋有一定的影響，但是該缺陷能夠利用設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。

除此之外，5G的通信技術中的通信速度為了達到每秒10Gb，必須要更改其調制的方式，將其向數個用戶進行基站通信的分配能力有效提高，同時開發出匹配高頻電波的新型的移動設備。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，逐漸取代了4G移動設備的地位。在電力通信系統之中，MIMO技術能夠幫助該系統既快又好地進行電力數據的傳輸，避免電力系統中接收到的數據信息不明的情況發生。

3.2物聯技術

處于信息技術正在飛速發展的時代中，眾多電子設備都能夠與通信技術取得緊密的聯系，將遠程操控的愿景逐步實現，為人民群眾的日常工作和生活提供了較多的便利。傳統的4G通信技術已經能夠將智能化的手機與家電做好通信聯系，用手機遠程控制家電，實現家電的智能化，例如小米系列的家電大多都設置了通信聯系，能夠通過手機實現家電的開關，調節空調的溫度或電磁爐的火力等等，但其應用較為復雜，4G的通信技術難以支撐其順利開展。而5G技術則能夠較好地對物聯進行控制。其具備的覆蓋面較廣和流量較長的特征能夠將物聯技術更大化地普及。物聯技術的發展與5G通信方面的技術應用相輔相成。5G通信能夠幫助物聯網擴大其連接的規模，并通過其應用降低自身的流量消耗，進而將網絡建設的成本進行有效的節約[3]。除此之外，在物聯網之中，5G通信能夠為其提供較為穩定的技術支撐，讓其物聯的通信質量和通信的穩定性得到較為顯著的提升。此作用對于電力通信的物聯網來說至關重要，在電力通信系統之中，物聯網能夠利用5G通信技術將電網中運行的設備聯系起來，當設備的運行出現異常情況時能夠更加快速地對設備進行遠程控制，由于5G技術的覆蓋面較廣且更加穩定，使電網的遠程控制更加精準與及時，能夠最大化地避免電網通信不暢的情況發生。

3.3云端技術

在當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被更加廣泛地應用了起來。云端技術的使用不僅僅擴展了數據信息存儲的空間，更對信息的安全性提供了更大的保障。云端技術依托于互聯網實現，傳統的通信網絡之中雖然也有應用，但其應用效果并不出色并且其應用范圍較小。而5G網絡更快的傳輸效率以及更多的數據流量幫助了云端技術的拓展應用。尤其是在工作之中，當上傳相應的數據文件之時，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的通信技術能夠幫助其進行高效的數據傳輸，使云端的服務更加豐富多樣。在電力通信系統之中的應用更是如此，由于其云端更加穩定，存儲空間更大，接收數據的速度更快，因此電網中的龐大數據不用再擔心存儲不當而造成數據的丟失，為電力運行的更好做出了更大的保障。所有電網中涉及到的數據信息都可以通過5G的技術快速且安全地上傳到云端之中，將電網通信的數據存儲負擔大大減輕，也能夠避免由于數據龐雜而造成的數據紊亂。并且5G通信技術還能夠促進云端技術向移動云端發展，移動云端的出現更加方便了電力通信系統的信息傳輸。

3.4人工智能

隨著網絡信息技術的飛速進步，人工智能逐漸出現在了各個領域之中。在電力領域之中人工智能的技術也備受關注。人工智能運用的智能交互的技術需要移動通信技術的支持，只有先進的網絡通信技術才能夠幫助其實現人工智能。隨著人工智能在電力系統通信中應用得越來越多，其對移動通信技術的要求也越來越高。傳統的移動通信已經不能夠滿足其需求，而5G網絡的出現則為其提供了較為可靠的通信支持。5G的通信技術具備的大量的流量、廣闊的覆蓋面、較短的網絡延遲、較快的傳輸速度的特征，已然成為了電力通信系統中人工智能應用的重要助力。在電力系統的通信中，5G通信技術結合人工智能技術還能夠將通信的風險大大降低，對電網的數據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通過無線電波發射的方式進行傳輸。而5G的移動通信技術則不僅將天線的技術充分利用，同時還結合了數字處理的相關技術，在一定的范圍之內能夠向移動的終端發送數據的信號，其定向波束信號傳輸的過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將其他的影響因素造成的干擾有效避免。打破了傳統通信技術在進行信號傳輸時的諸多限制，改善了移動終端的通信環境。尤其對于電力系統的通信來說，破除接受信號的干擾與發射信號的限制能夠將其通信的效率大大提高，幫助自動站以及變電站更高效地完成信號接收工作以及信號傳輸工作。

3.6超高寬帶

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

四、結束語

5G的移動通信技術在電力通信系統之中具有較大的優勢，其核心的MIMO技術的應用對電力通信系統進行了改善，而物聯技術以及人工智能、云端技術都在5G通信技術的幫助下于電力通信系統之中獲得了更加有效的應用，定向波束以及超高寬帶的應用又為電力通信系統帶來了更多未知的可能。總而言之，5G的移動通信對于電力通信系統的發展不可或缺。

參? 考? 文? 獻

[1]宋文.基于5G移動通信技術的電力系統通信分析[J].數字通信世界，2021，{4}（04）：120-121.

[2]張亞南，付艷芳，張巖.5G通信技術在電力物聯網中的應用[J].電子測試，2021，{4}（02）：67-69+26.

[3]鄧淼，鄧其. 5G移動通信技術在電力通信系統的應用探索[A]. 江西省電機工程學會.2020年江西省電機工程學會年會論文集[C].江西省電機工程學會：江西省電機工程學會，2021：2.

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