5G移动通信技术在电力通信系统的应用分析

刘骏　严婧婷

【摘要】    本文简要概述了5G通信技术的原理与特点，主要探讨了该技术在电力通信系统中应用时具有的提高信号传输效率、扩大信号覆盖范围以及降低通信运营成本的优势，并对其具体的MIMO技术、物联技术、云端技术、人工智能、定向波束以及超高宽带等技术作了详细的分析。

【关键词】    5G移动     通信技术    电力通信系统

引言：

在信息高速发展的时代下，5G的通信技术在该环境中不断成熟，并且体现出了其多样性，该技术被逐渐应用于电力通信的系统之中，并且拥有了一定的优势，能够满足当前大多数通信传输的需求。因此在其实际的应用之中更需要对其规范性和安全性给予重视，只有将其规范且安全地应用于电力通信的系统之中才能够确保该系统获得更好的运行。

一、5G通信技术概述

5G的通信技术指的是移动通信技术的第五代，该技术以过往的数据网络为基础，比以往的通信技术具有更多的优势。在该技术的设计之中，通过把“软”配置的重要设计纳入通信技术之中，帮助网络的运营商依照实际的动态业务流量实时性地调整通信资源，进而降低了通信系统的能量消耗。5G的通信技术通常具备以下三种特点。第一，其具备较长的数据流量。5G能够吞吐的流量相较于其他网络来说更大，即便网络非常繁忙的情况之下也可以高达100Gbit/s。第二，其联网的设备在不断扩大。在当前的建设背景之下，能够实现在每平方千米之内建设100万台的巨大规模。第三，其峰值的速率能够不断增加。该技术的峰值速率相较于其他网络而言获得了非常明显的提升，一般每秒都可以实现10Gbit以上。

二、5G通信技术在电力通信系统中的应用优势

2.1提高信息传输效率

电力通信系统需要越快越好的信息传输效率，由于电力系统关系着人民群众的生活，只有快速的信息传输才能够保证相应的电力信息能够以最快的速度传递到工作人员手中，进而开展相应的电力工作。5G的移动通信所具备的传输速度相较于4G技术而言快了近百倍。无论是数据的上传还是下载都可以在瞬间之内完成，相同大小的数据信息，5G的通信技术传输得更快更安全，传统的4G网络无法与之比拟。该飞跃性进步的信息传输效率为电力通信系统的工作带来了更多的便利，将其工作效率进行了最大化的提高[1]。

2.2扩大信号覆盖范围

5G新通信技术的出现促使各大运营商对移动通信的网络进行了全面的优化。其信号的覆盖范围更加广泛。对于电力通信系统而言，信号的覆盖范围至关重要，只有对电力系统进行全方位的覆盖，才能够确保电力通信工作的顺利开展。传统的通信技术容易出现信号死角，导致电力通信系统会出现信号中断或缺失的问题，影响通信的数据传输效果。而5G的通信技术则利用其多个基站与上百个天线的结合，将信号的覆盖范围全面扩大，进而确保电力通信系统能够在信号的覆盖下进行信号传输，避免信号的丢失与遗漏。

2.3降低通信运营成本

5G的通信技术出现使得电力通信系统在运行的过程中有了更多的选择，能够根据其实际运行的状况选择出最合适的网络通信，在确保通信质量不受影响的情况下，将网络运行的效率进行最大化地提高，进而将通信运营的成本有效地降低，扩大其经济效益。传统的通信技术并不能够让电力通信系统根据情况选择通信网络，并且其在信号传输的过程中产生了大量的能耗，导致电力通信的成本较高，而5G通信的技术则对能量的损耗进行了有效的控制，确保电力通信系统能够利用最低的能量进行质量最高的通信，对其通信运营的成本做好严格的把控，使其在5G通信技术的帮助下实现事半功倍的通信效果[2]。

三、5G通信技术在电力通信系统中的具体应用

3.1 MIMO技术

该技术同时也被称作多输入和多输出的技术，其工作原理是通过多个天线进而完成电波传输工作，MIMO技術是5G通信技术的核心，其需要联动的天线数量较多，一般在几十到几百之间，通过大量的天线联动使波束完成定向的传输工作。该技术能够大力支持高频电波的应用。在一般的情况之下，5G通信技术所运用的电波频率比一般通信技术的频率更高，其传输的距离相对较短，而MIMO技术的大规模应用能够将电磁波进行定向的发送，节约较高频率的信号传输至移动的终端之间的能量消耗，对其传输距离较短的缺陷有所弥补。MIMO技术应用于电力通信系统之中拥有较为关键的作用，但其本身也有缺陷存在。该技术最主要的缺陷就是其衍射的难度比较大，难以达到建筑物的背面，非常容易形成网络的盲区，对其通信的覆盖有一定的影响，但是该缺陷能够利用设置较多基站的措施改善，对其进行克服，在最大限度上避免信号的盲区。

除此之外，5G的通信技术中的通信速度为了达到每秒10Gb，必须要更改其调制的方式，将其向数个用户进行基站通信的分配能力有效提高，同时开发出匹配高频电波的新型的移动设备。如今随着5G信号的逐渐普及，越来越多的5G手机也在市场中出现，逐渐取代了4G移动设备的地位。在电力通信系统之中，MIMO技术能够帮助该系统既快又好地进行电力数据的传输，避免电力系统中接收到的数据信息不明的情况发生。

3.2物联技术

处于信息技术正在飞速发展的时代中，众多电子设备都能够与通信技术取得紧密的联系，将远程操控的愿景逐步实现，为人民群众的日常工作和生活提供了较多的便利。传统的4G通信技术已经能够将智能化的手机与家电做好通信联系，用手机远程控制家电，实现家电的智能化，例如小米系列的家电大多都设置了通信联系，能够通过手机实现家电的开关，调节空调的温度或电磁炉的火力等等，但其应用较为复杂，4G的通信技术难以支撑其顺利开展。而5G技术则能够较好地对物联进行控制。其具备的覆盖面较广和流量较长的特征能够将物联技术更大化地普及。物联技术的发展与5G通信方面的技术应用相辅相成。5G通信能够帮助物联网扩大其连接的规模，并通过其应用降低自身的流量消耗，进而将网络建设的成本进行有效的节约[3]。除此之外，在物联网之中，5G通信能够为其提供较为稳定的技术支撑，让其物联的通信质量和通信的稳定性得到较为显著的提升。此作用对于电力通信的物联网来说至关重要，在电力通信系统之中，物联网能够利用5G通信技术将电网中运行的设备联系起来，当设备的运行出现异常情况时能够更加快速地对设备进行远程控制，由于5G技术的覆盖面较广且更加稳定，使电网的远程控制更加精准与及时，能够最大化地避免电网通信不畅的情况发生。

3.3云端技术

在当前社会普遍信息化并逐步迈入智能化的背景之下，5G通信支持的云端技术被更加广泛地应用了起来。云端技术的使用不仅仅扩展了数据信息存储的空间，更对信息的安全性提供了更大的保障。云端技术依托于互联网实现，传统的通信网络之中虽然也有应用，但其应用效果并不出色并且其应用范围较小。而5G网络更快的传输效率以及更多的数据流量帮助了云端技术的拓展应用。尤其是在工作之中，当上传相应的数据文件之时，不再需要对文件的大小以及存储空间是否适配的问题加以考量，5G的通信技术能够帮助其进行高效的数据传输，使云端的服务更加丰富多样。在电力通信系统之中的应用更是如此，由于其云端更加稳定，存储空间更大，接收数据的速度更快，因此电网中的庞大数据不用再担心存储不当而造成数据的丢失，为电力运行的更好做出了更大的保障。所有电网中涉及到的数据信息都可以通过5G的技术快速且安全地上传到云端之中，将电网通信的数据存储负担大大减轻，也能够避免由于数据庞杂而造成的数据紊乱。并且5G通信技术还能够促进云端技术向移动云端发展，移动云端的出现更加方便了电力通信系统的信息传输。

3.4人工智能

随着网络信息技术的飞速进步，人工智能逐渐出现在了各个领域之中。在电力领域之中人工智能的技术也备受关注。人工智能运用的智能交互的技术需要移动通信技术的支持，只有先进的网络通信技术才能够帮助其实现人工智能。随着人工智能在电力系统通信中应用得越来越多，其对移动通信技术的要求也越来越高。传统的移动通信已经不能够满足其需求，而5G网络的出现则为其提供了较为可靠的通信支持。5G的通信技术具备的大量的流量、广阔的覆盖面、较短的网络延迟、较快的传输速度的特征，已然成为了电力通信系统中人工智能应用的重要助力。在电力系统的通信中，5G通信技术结合人工智能技术还能够将通信的风险大大降低，对电网的数据信号安全进行了有效的保障[4]。

3.5定向波束

4G的移动通信技术所需要的信号传输条件存在着较大的限制，其信号只能在一定的范围之内通过无线电波发射的方式进行传输。而5G的移动通信技术则不仅将天线的技术充分利用，同时还结合了数字处理的相关技术，在一定的范围之内能够向移动的终端发送数据的信号，其定向波束信号传输的过程大大降低了对移动终端的要求，控制好通信的无线电波就能够将其他的影响因素造成的干扰有效避免。打破了传统通信技术在进行信号传输时的诸多限制，改善了移动终端的通信环境。尤其对于电力系统的通信来说，破除接受信号的干扰与发射信号的限制能够将其通信的效率大大提高，帮助自动站以及变电站更高效地完成信号接收工作以及信号传输工作。

3.6超高宽带

当前5G通信技术在对超高宽带进行研究，该技术能够进一步扩大信号的覆盖范围，对于电力系统来说，其变电站或其他自动化的设备都能够被超强的信号进行全面覆盖，电力系统的通信将会更加快捷、安全和稳定，其也将处于全面的信息管理之中。超高宽带的技术帮助电力系统处于高速网络全覆盖之下，其与远程监控的系统设备以及人工智能进行连接，对电力系统的通信情况了如指掌，同时电力系统的运行状况以及电网周围的实际情况都将被高效传输的数据汇集到移动终端之中。并且超高宽带还能够与定位系统紧密配合，对电力通信系统中的各项设备进行随时随地的检查，再通过高效的数据传输将结果发送到远程控制的中心，帮助工作人员进行督查和监测。电力通信的运行状况将会因为超高宽带的应用而获得前所未有的改善。

四、结束语

5G的移动通信技术在电力通信系统之中具有较大的优势，其核心的MIMO技术的应用对电力通信系统进行了改善，而物联技术以及人工智能、云端技术都在5G通信技术的帮助下于电力通信系统之中获得了更加有效的应用，定向波束以及超高宽带的应用又为电力通信系统带来了更多未知的可能。总而言之，5G的移动通信对于电力通信系统的发展不可或缺。

参  考  文  献

[1]宋文.基于5G移动通信技术的电力系统通信分析[J].数字通信世界，2021，{4}（04）：120-121.

[2]张亚南，付艳芳，张岩.5G通信技術在电力物联网中的应用[J].电子测试，2021，{4}（02）：67-69+26.

[3]邓淼，邓其. 5G移动通信技术在电力通信系统的应用探索[A]. 江西省电机工程学会.2020年江西省电机工程学会年会论文集[C].江西省电机工程学会：江西省电机工程学会，2021：2.

[4]程夏威，李建平，陈强等.5G通信技术在电力系统中的应用[J].电子技术与软件工程，2021，{4}（05）：7-8.