5G移动通信技术在电力通信系统的运用

王虎 聂吉辉 赵琦 孙蓓蓓

摘要：目前，我国是网络技术快速发展的新时期，在网络信息技术发展的背景下，电力通信系统为了顺应时代的发展，势必将与5G移动通信技术融合，从而全面提高电力通信系统的运用价值，为行业的智能化发展提供有力的支持。在电力通信系统中，由于电力用户与电网公司之间的联系密切，通过5G物联网技术的融合，可以增强数据交换机转换的时效性，及时解决人们用电问题的处理效率，满足人们的用电需求，通过这种电力通信系统设计方法的完善，不仅可以推动电力通信系统的创新运营，也可以满足行业的可持续发展需求。

关键词：5G移动通信技术;电力通信;系统

引言

随着移动通信技术的普及，人们对移动通信技术的依赖性水平逐渐升高。目前，移动通信技术已经渗入人们日常生活中的各类场景。在这一背景下，人们对移动通信技术的要求也随之升高。5G技术作为移动通信领域的新技术，其在传输性能、安全性、能耗等方面具备明显优势。因此，分析该技术的特征及发展趋势具有一定必要性。

15G关键技术

5G通信性能的提升不是单靠一种技术，而是需要多种技术相互配合共同实现。关键技术大致分为无线传输技术和网络技术两类。其中，无线传输技术包括大规模MIMO技术、非正交多址技术、全双工通信技术、新型调制技术、新型编码技术、高阶调制技术等，网络技术包括网络切片技术、边缘计算技术、面向服务的网络体系架构等。5GNR设计过程中最重要的一项决定，就是采用基于OFDM优化的波形和多址接入技术。OFDM技术被4GLTE和Wi-Fi系统广泛采用，因其可扩展至大带宽应用，且具有高频谱效率和较低的数据复杂性，因此能够很好地满足5G的要求。CP-OFDM技术即循环前缀-正交频分复用技术，技术特性如图2所示，CP（循环前缀）将OFDM（正交频分复用）符号尾部的所有信号复制到符号头部，保证有时延的OFDM信号在FFT积分周期内具有整倍数周期。OFDM中的所有载波是相互正交的，每个载波在一个符号时间内都有整数个载波周期，每个载波的频谱零点和相邻载波的零点重叠，这样便减小了载波间的干扰。载波间的部分重叠提高了频带利用率。CP-OFDM技术有效减少了频带内外的辐射，显著提高了频率局域化。不同CP配置可适配不同业务：长CP适合低频和广域覆盖，中等CP适合高频和局域覆盖，短CP适合毫米波和短距覆盖。

25G移动通信技术在电力通信系统中的运用

2.1在电力系统发电过程中的运用

在5G移动通信技术发展中，充分推动了物联网以及多种网络信息技术的发展，由于5G通信技术的数据交换及传播速度很快，可以充分保证信息交互的即时性。结合当前风力发电的技术特点，其虽然具有绿色发电的优势，但是存在着经济效益较低的问题，导致电力资源严重损耗，为了改变这一问题，将风力发电系统与5G移动通信技术融合，可以在系统中通过传感器节点的运用，对地区的天气情况以及风力的变化进行数据监控，系统会按照数据分析结果进行风力发电机的操控，有效提高风力发电系统的运行效率，降低发电能源的损耗。

2.2大規模MIMO技术

MIMO技术被看作5G移动通信系统的核心技术，主要是在发射端和接收端分别使用多个天线，信号通过两端的多个天线实现传送与接收，进而提升通信质量。MIMO技术可将空间资源充分利用起来，通过多个天线多发多收，在不改变天线发射功率和频谱资源的条件下，成倍的提高系统容量。不但提升了移动通信的传输效率，而且具有良好的抗干扰性。

2.3软交换技术的应用

1.应用在固话网通信中。在通信工程中，软交换技术的应用能够充分发挥其技术优势，尤其是在固话网通信中的应用。在通信工程建设的初期阶段，电话网络的建立为关键，通过电话网络系统的构建，能够为通信工程提供相应的业务服务功能。软交换技术在电话网络系统的构建过程中，能够使得电话网络与交换网络之间达到互联互通的效果，保障通信工程建设质量。从软交换技术的技术原理、应用效果来看，在固话网通信中的应用能够凸显其技术优势，满足用户的网络与通信要求，但是在具体的应用过程中，需建立多个专门的交换设备，以保障区域间的可靠通信。从总体上来看，通信工程中软交换技术的应用需进行网络形态的适当调整，保障整个的通信速率。2.应用在移动通信领域上。移动通信领域中，软交换技术也有着良好的应用效果。通常情况下，在移动通信领域，需通过在移动长途网络中软交换设备的设置，来扩宽网络通信、移动通信网络的覆盖范围，保障在通信工程的使用过程中，各个区域都能够实现良好的通信质量。如果在通信过程中需同步启动两个软设备，软交换下能够对通信工程中的所有数据实施备份，既避免了数据的丢失，还保障了传输的安全性、高效性。移动通信领域软交换技术的应用使得通信工程的传输功能、呼叫功能进一步提升。

2.4在电力系统用电环节中的运用

在网络信息技术发展中，电力系统中的很多设备都可以与移动通信技术连接，以便实现远程智能化操控的目的。伴随5G移动通信技术的发展，由于其覆盖面积广、数据流量长，将其与电力通信系统融合，可以更好的扩大物联网连接规模，有效降低各个移动终端的流量损耗，减少电力系统用电过程中的资源损耗及成本支出。例如，将5G通信技术和物联网技术融合，可以对电力用户的用电功率进行实时监测，并有效调节电力输送的状态，实现电力资源优化配置的目的，避免电力过度损耗的问题。而且，将5G移动通信网络与电力通信系统融合，可以通过物联网技术的运用，提高电力系统的通信水平及整体质量，例如，在用电计量计费环节中，通过5G通信技术的运用，电表可以进行自动统计，及时分析用电数据并进行抄送，用户可以在系统中自动缴费，有效降低人工抄表中的失误概率，满足电力行业的自动化以及智能化发展需求。

2.5新领域应用

随着5G技术的不断普及，其应用领域、场景也将变得越来越丰富。除了通信传输外，该技术还可能被应用于医疗、教育等相关新领域中。例如，2019年初，我国1名外科医师在5G技术引导下完成了一例远程外科手术。该医师以5G技术为依托，操控48km外的手术机器人（机械臂）完成了实验动物的肝脏切除术。在该场景中，5G技术的引入将远程肝脏切除术的时延控制在0.1s以内。从该手术效果来看，5G技术为远程手术的开展提供了良好的支持。在未来，随着5G技术的不断完善，其在医疗、工业生产等新领域中的应用可能变得更加普及。

2.6自由组织网络技术

传统的移动通信网络主要依靠人工完成网络部署和运行维护，对人力资源和成本的消耗较大。而自由组织网络技术在部署阶段能进行自规划和自配，维护阶段能自优化和自愈合。简单易懂又安全，与传统的移动通信网络技术相比，很大程度上改善了人力资源和成本的消耗情况。自由组织网络技术在未来的移动通信网络发展中有不可或缺的地位，也是提升5G移动通信网络性能的有效保障。

结语

从发展态势来看，5G移动通信技术仍处于研发阶段，其技术的发展能促进相关经济增长，提升民众生活质量。5G移动通信可用于电力通信中的人工智能和云端存储等方面，能有效推动电力通信的发展。其关键技术包括大规模MIMO技术、多载波技术、全双工技术及自由组织网络技术等，为5G移动通信实现高传输速率、缩短延迟时间、提高系统容量等性能发挥了重要作用。

参考文献

[1]刘伟，孙萍.5G时代物联网技术在电力系统中的采用[J].数字通信世界，2019，172（04）：215+240.

[2]张松磊，陈小倩，陈功伯.5G移动通信发展趋势与若干关键技术探究[J].数字通信世界，2018，No.159（3）：68.