5G无线通信技术在冶金工程中的应用分析*

金风涛

(甘肃钢铁职业技术学院,甘肃嘉峪关 735100)

科学技术水平不断创新与发展,带动通信技术飞跃式发展,对社会生产、生活带去了巨大改变。基于通信技术发展下,5G网络研究与5G工程建设逐步发展起来,5G无线通信技术具有高速率,低时延,大容量等优势,对各个行业发展起到了重要影响,为此,我国也提高了对冶金工程建设引入5G无线通信技术的重视,并加快对其技术方面以及应用方面的研究。希望在未来可以将5G技术普及到日常生活中,推动社会进入新的篇章。

1 5G无线通信技术概述

5G技术是建立在4G技术基础上,对原有系统技术升级、改造而成,是一种更加优于4G的新兴无线网络通信技术,通过更新换代构建出一种新型技术,如表1所示。其中最为突出的特点就是,可以通过建立新IP地址,实现数据传输。简单说,就是采用分段传输方式实现信息传递,而后集中汇总到移动终端,这样可以很好的确保通信速度,同时,也对传输安全有所保障。在5G无线通信技术下,主要组成部分包含了城域网、核心网、接入网。在这三个网层的互相配合下,促使5G无线通信技术数据传输效率、安全性得到了极大提升,也正是因此,促使5G无线通信技术得到了广泛应用。从当前5G无线通信技术发展情况看,呈现出飞跃式趋势,在5G技术、云计算技术、大数据技术、物联网等方面,具有重要突破,推动互联网技术迎来了一个崭新的时代[1]。

表1 5G网络与4G网络的关键技术指标对比Tab.1 Comparison of key technical indicators of 5G network and 4G network

2 5G无线通信技术在冶金工程应用中的关键技术分析

2.1 新型多天线传输技术

在5G无线通信技术应用中,新型多天线技术应用居多,在该技术下,可以在很大程度上使得频谱资源最大化利用,进而实现在无线通信技术应用中,可以减少使用同一信息数据的频谱资源。基于此种多天线传输技术下,能够在传输网络内组建相应的传输矩阵,主要目的就是为了防止传输进行时,受到其他因素的干扰,进而影响到传输质量,通过新型多天线传输技术,能够满足传输边缘用户对高效无线网络服务的需求。此外,技术开发人员可以充分发挥该技术优势,有效、合理、科学的配置频谱资源,全面考虑到用户的实际需求差异性,掌握好空间分布情况,构建出妥善规划。总的来说,新型多天线传输技术的应用,真正意义上实现了“一对多”式服务模式,对5G无线通信技术应用与发展提供了重要支撑[2]。

2.2 超密集组网技术

将5G无线通信技术应用到冶金工程中,其中最为关键的就是数据网络构建。超密集组网技术能够实现网络覆盖程度的提升,在该技术作用下,可以提升数据网络系统容量,在此基础上,分流处理移动通信业务。通过5G无线通信技术对网络的灵活部署,有助于扩大全范围覆盖程度。但需要讲明的是,该技术应用还有待提升,需要深入研究,因为网络部署过于密集,所以需要解决拓扑复杂化情况。所以,在实际应用过程中,应当提高对超密集组网技术的关注,重点解决多余信号干扰的问题,确保移动终端性能有所提升,促使5G无线通信技术在冶金工程中更好的应用。

2.3 高频传输技术

高频传输的重点就是增加频段数量,实现多频段传输,以此提高传输效率。而在5G无线通信技术中,具有非常多的频段支撑数据传输需求,而这也意味着需要相关技术人员,使用更高的技术将射频器件的工作频段调整到与之符合的频段,由于现阶段通信技术多元化发展,因此,若匹配低频段频谱为5G无线通信技术应用,确实存在一定困难[3]。为解决此问题,需要引入高频传输技术,进而达到5G无线通信技术频段使用需求,改变以往拥挤低频段频谱传输问题,进而有效提升数据传输效率。需要注意的是,在这一过程中,应当考虑到空气中的介质是否会干扰、影响信号质量这一问题,如果存在则需要解决,进而推动高频段传输发展。此外,应用高频传输通信技术,会消耗大量的能量,针对此,可以通过直径传输的方式进行调节。相关领域技术研究人员,有必要进一步探索最佳的传输方式,打破现存限制。

2.4 直接通信技术

在冶金工程中,会使用到大量的设备,而设备之间的联系,主要采用的就是直接通信技术,即不借助其他任何载体,开展通信活动,最终可以完成直接交流目标。从以往传统移动通信过程看,在网络面积全覆盖方面存在很大不足。但采用此种直接通信技术,可以很好的完善各种设备,从而提高移动通信质量,为冶金工程建设提供良好的基础保障。在直接通信技术作用下,可以很好的降低各系统运行能耗,进而有效迎合我国提倡的节能减排目标,对冶金工程可持续性发展起到重要作用[4]。

2.5 云计算平台与直接通信

云计算平台在5G无线通讯技术中占有重要地位。分析冶金工程,当中涉及到了各种智能设备,需要进行自动切换,而将云计算平台应用其中,可以对其实施科学的设置,使得设备智能化运行,进而形成健全、科学、合理的智能组网系统,使得5G无线通信技术的智能化水平得到提升,同时,也有效降低移动通信能源损耗量。除此之外,直接通讯技术在5G无线通信技术中的利用可以降低对频谱资源浪费率,起到节约资源的作用[5]。

2.6 同时同频同双工技术

同时同频同双工关键技术,主要就是同时通讯方式、同频接收方式等,在5G无线通讯技术中应用该技术,有助于保障网络铜芯线通当中的频关键技术高效性,提高通信系统频谱利用率。基于当前软件技术与硬件技术日益更新、提升下,引入同时同频同双工技术,能够更好的提高通信领域频谱灵敏度,同时,可以有效降低通信系统大规模运行故障率,确保大规模运行能够顺利进行[6]。在冶金工程通讯环节,会使用多种类型设备,但是这些设备数量较多,容易在实际运行过程中,出现相互干扰的情况,对此,可以有效利用同时同频同双工技术,保障通信系统运行质量,有效预防设备终端被干扰,从而为冶金工程建设过程中的通讯提供高效保障,促使各环节工作有序开展。

3 5G无线通信技术在冶金工程中的实践应用

5G网络在2019年得到了突飞猛进的发展,在我国多个城市相继开始应用。现阶段,5G无线通信技术并没有全面应用到人们日常生活中,而是在一些大型企业中逐步应用、实践。其中在冶金行业的应用,突显出了一定成果,“远程一键炼钢”的开启,使得冶金行业5G时代正式到来,转炉自动化冶炼+全自动出钢的方式,极大的提供了冶金效率与水平。相比于3G、4G时代,5G的应用推动了钢铁行业飞速发展。自2018年起中国联通与首钢集团建立合作,开启战略合作,由此便诞生了我国第一个5G示范园,引入5G技术使得园区内实现5G应用[7]。当前,5G示范园内,实现了有无人驾驶清扫车、中巴、配送车等多种车辆,在未来发展中,还将5G 技术与北斗技术融合,实现精准定位、观赛导航。此外, 还有其他钢铁集团与中国移动、华为公司达成了战略协议,进一步深化了5G技术在钢铁制造的研发应用。目前,河钢已经实现了无人天车,在工区内天车可以自动化找卷、吊卷、放卷,整个操作过程的安全性、准确性、高效性都得到了 提高,仓库区自动化运行基本实现,在该技术下,应用该技术在很大程度上提高了天车工作效率。

首先,基于5G无线通信技术下,无人驾驶矿车稳定性得到了明显提高,使得运行安全得到了保障。比如,包钢集团与中国移动内蒙古公司合作后,实现了智慧矿区无人驾驶应用。在5G网络支持下的无人驾驶矿车应用,对比传统真人驾驶矿车,工作效率有了明显提升,同时,车辆油耗方面,无人驾驶矿车更低,后续工作中涉及到的维护成本也明显低于以往人工驾车。对此,矿区逐步开始应用新的无人驾驶车辆,在实践中取得了很好的应用效果,并有继续采购新无人驾驶车辆的趋势,尽最大可能实现矿车“无人化”。通过应用此无人机矿车,实现了智能化管理,与此同时,也在提升了矿区综合效益。大约为10%,而整体耗能则下降5%以上,在节能环保方面,也得到了极大的提升[8]。

其次,引入5G无线通信技术后,实现了实景远程操作。最为典型的应用就是智慧工厂的建立,华菱湘钢与中国移动通信湖南有限公司、华为合作,积极引入5G无线通信技术,建设了现代智慧化工厂。智慧天车的首次投用,代表着5G技术在我国钢铁行业正式落地应用,华菱湘钢实现了5G技术实景在我国的首次应用,开启了国内钢铁行业的首个先例,对日后钢铁行业引入5G技术提供了重要参考。在智慧工厂中,作业人员不需要到实地,通过远方操控仪器便可实现对炼钢区各个环节的精准操控,比如天车、卸车、吊运、检修等部分,可以实现一体化作业[9]。

最后,在5G技术下,可以极大的提高自动化运行实效。由表1可知,5G技术时延非常低,几乎可以实现指令发布与执行间“零”延迟,此外,由于5G技术下载速率非常高,达到了1.2GUps的下载速率,这一优势可以帮助作业人员掌握更加高清的视角,进而更好的保障远程操控精准度、操控性。

4 结语

现阶段,通信技术的不断完善与发展,为人们生活各个方面的需求提供了支持,推动了5G无线通信技术在社会各个领域中的应用与发展。在日后发展中,我国相关领域研究人员还应用积极研究5G相关技术,扩大5G技术应用范围,充分发挥5G网络技术优势,助推国家社会进步,为人们提供更好的生活环境,进而实现“科技强国”的发展目标。