淺議5G移動通信技術在電力行業的應用

摘 要：5G移動通信技術已經成為當前通信技術的主要發展趨勢，這一技術的發展必將會為通信行業帶來巨大的轉變。本文主要分析了5G技術的特點及性能指標，闡述了5G技術發展中的關鍵技術，同時探討了5G移動通信技術在電力系統中的發展前景。

關鍵詞：5G移動通信技術；關鍵技術；電力系統

5G網絡在電力系統中與很多設備都有著較為密切的聯系。在5G技術應用的過程中，其覆蓋面較廣，對電力系統全部設備物聯網建設也有著十分積極的推動作用，這一網絡的應用可為電力系統的多項運行維護工作提供較大便利，且在檢修和巡視方面也會出現重大的突破。

1 5G移動通信技術的特點及性能指標

1.1 5G移動通信技術的特點分析

首先，該技術具有非常高的頻譜利用率，5G移動通信技術中的高頻段頻譜資源由于其自身的優勢被廣泛應用在多個領域當中，但是由于科技水平的限制，5G移動通信技術會受到高頻無線電波穿透能力方面的限制。因此高頻段頻率資源并未得到廣泛利用。但是這并不會對光載無線組網和有限與無線寬帶技術的融合構成負面影響，上述技術融合依然是技術發展的必然趨勢。

1.2 主要性能指標

首先數據傳播的速率可達到1Gbps。4G網絡的傳輸速率已經達到了100Mbps，5G技術還會在此基礎上進一步發展，其速率最低可達1Gbps/s。這也就意味著如果用4G移動網絡下載文件需要一個小時，而用5G下載同一文件則只需一秒鐘。且若使用手機或平板電腦觀看一個4K或8K的視頻，5G的下行速度將會明顯提高。

2 5G移動通信關鍵-MIMO技術

MIMO技術是采用多個天線發射和接收電波的一種技術形式。大規模的MIMO技術在5G移動通信技術中是一種處于核心位置的技術內容，其能夠有效實現多個天線的聯動，同時向特定的方向發射多個波束。

大規模的MIMO技術是一種有效的高頻電波應用技術，在形成波束的過程中可將信號強度較大的電波傳送到電腦的終端當中，通常5G技術在運行的過程中需要應用頻率更高的電波。但是，電波頻率的升高也會縮短電波傳輸的距離，容易產生損耗。因為大規模的MIMO技術能夠向指定的方向發射電磁波，因此在技術應用的過程中也可減少高頻信號傳送至移動終端前所產生的損耗。另外，MIMO技術在信息傳輸系統中的應用能夠體現出5G通信技術的基本觀點，如下圖所示。在此運行體系中，基站的傳輸信號可以表示為y（t）=[y1（t）+y2，…，yn（t）]r，移動接收信號可以表示為s（t）=[y1t，y2t，…，yn（t）]r，信號傳輸容量可以表示為C=log2（1+SNR）[bit/s/Hz]。

雖然大規模MIMO技術已經被人們視作5G技術中最為重要的技術內容，但是這一技術依然無法掩蓋高頻電波的不足，衍射問題依然比較明顯，其會影響建筑物背面的信號傳輸，形成較大盲區。針對這一問題，可增加基站的數量，也可應用低頻電波等多種方法來有效減少信號盲區的數量和面積。同時5G技術若要保證其自身具有穩定性較強的通信速度，就應對調制的方式進行完善，并改變多用戶分配基站的形式，提高通信質量，或者也可在發展中積極研發能夠接收高頻電波的先進移動通訊設備。

3 電力系統應用前景

3.1 定向波束

4G技術主要應用天線在較大的區域范圍內發射相同的電波，從而實現信號傳輸功能，而5G技術主要采用波束形成技術，使正在通話的移動終端能夠向另一個相對狹小且更為準確的范圍內發送信號。即移動終端不能接收到與通信無關的電波，從而減少了其他電波的干擾。而定向性的波束比較適合應用在分布較為合理的配電自動化泵站和變電站的通道當中，其作用也十分明顯。

3.2 優化網絡兼容性

網絡兼容性在網絡發展中是必須解決的問題之一，只有網絡兼容性變強，通信技術的市場才會不斷擴大，但是從當前的發展情況來看，網絡通信技術的兼容性還需要不斷提高。雖然一些技術可實現兼容，但是其兼容的范圍不是很大。5G通信技術的發展中，兼容性是其非常顯著的優勢之一，因此這一技術在諸多設備中都能得到了廣泛的應用。同時該技術還可將不同類型的網絡融合在一起，擴大用戶范圍。又由于5G技術的網絡系統具有較強的兼容性，所以其維護成本較低，產生的經濟效益更高。

3.3 高帶寬的實際應用價值

新型的超高清無線通信功能不僅可應用于變電站，所有的電力自動化設備都可使用這一技術，這會極大提高管理的科學性，且輸電過程中也可實現無人化控制，變電站和配電站可由機器人完成操作，這也是5G技術在未來的重要應用。

例如輸電專業的無人機，其能夠連續發送自己所處位置的相關信息或將桿塔的情況發送給調度控制中心。電力系統應用5G通信技術后，還可結合GPS傳感器的智能終端實時監測設備運行狀況，了解設備運行參數，并實時獲得海量的設備運行數據。

另外還可利用通信光纜資源將其應用于手持終端系統當中，充分借助定位的作用確定故障點的位置，進而提高故障排查的效率。

4 結語

5G技術能夠很好地順應當前電力系統的發展現狀，該技術在電力系統中的應用可全面優化電力通信網絡資源，并對電力系統各專業的平穩運行起到良好的促進作用，所以說5G技術將會帶動我國電力行業的大步向前。

參考文獻：

[1]白洋，田瀚，闞中鋒，等.5G移動通信技術在電力通信系統的應用前瞻[J].城市建設理論研究（電子版），2018（9）.

[2]齊志.5G移動通信技術在電力通信系統的應用前瞻[J].中國新通信，2018（5）.

作者簡介：蔡俊卿（1967-），男，漢族，福建莆田人，本科，福州大學通信工程專業，工程師。