■國(guó)網(wǎng)四川省電力公司：聶鵬；四川世紀(jì)星通科技有限公司：向運(yùn)華

5G移動(dòng)通信技術(shù)是移動(dòng)通信技術(shù)不斷推進(jìn)的第5代通信技術(shù)，其呈現(xiàn)出了十分明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不僅可以被運(yùn)用到不同的交互場(chǎng)景中，同時(shí)還能夠促進(jìn)高速傳輸任務(wù)的高效落實(shí)，全方位滿足人們對(duì)信息傳輸速率、傳輸量、信息延時(shí)的多元化需求。但由于目前5G移動(dòng)通信技術(shù)的部署正在大規(guī)模實(shí)施，而5G技術(shù)的應(yīng)用和成熟業(yè)務(wù)使用時(shí)間尚短，為了能夠進(jìn)一步提升其使用效果，在提高無(wú)線通信速度和低延時(shí)的基礎(chǔ)之上保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，則要從實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀展開分析，逐步細(xì)化應(yīng)用實(shí)踐中所存在的諸多不足，以此來(lái)拓寬其未來(lái)的發(fā)展路徑。

1.5G移動(dòng)通信技術(shù)概述

在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展背景下，隨著我國(guó)科技實(shí)力的不斷增強(qiáng)，通信技術(shù)的發(fā)展速度也在隨之加快，智能化、信息化已經(jīng)成為各個(gè)行業(yè)通用的發(fā)展方向。而5G移動(dòng)通信則是移動(dòng)通信技術(shù)的第5代通信技術(shù)，相較于之前的2G、3G、4G而言，5G移動(dòng)通信技術(shù)呈現(xiàn)了十分明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅可以大幅度增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，同時(shí)還有更快的速度、更低的延時(shí)，支持更多終端的鏈接。例如，5G移動(dòng)通信技術(shù)的數(shù)據(jù)吞吐量是其他通信技術(shù)所無(wú)法比擬的，即使當(dāng)前的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信處于繁忙狀態(tài)，5G通信技術(shù)的信息傳輸速度也不會(huì)受到影響，可以滿足不同場(chǎng)景下不同用戶群體的使用需求。截至目前為止，5G移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了移動(dòng)電子設(shè)備中，并逐漸成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧牧硪粋€(gè)層面加以分析，5G移動(dòng)通信技術(shù)也有了更為優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)兼容性特點(diǎn)，在包括自動(dòng)化電力設(shè)備的多項(xiàng)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中均能發(fā)揮作用。

另外，當(dāng)前5G無(wú)線通信技術(shù)的傳輸帶寬有了明顯提升，而高速傳輸、低延時(shí)則是其中的核心組成要素。信息傳輸頻率的越高，則代表著帶寬越寬，傳統(tǒng)模式下的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)頻率在使用中存在著很多弊端，其中最為明顯的即為頻譜帶寬不足，將會(huì)導(dǎo)致部分帶寬不具備傳輸支持條件。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，雖然衍生出了高頻電波頻帶，但同時(shí)也存在著一些有待提高的地方，傳輸距離受限，容易受到障礙物遮擋的干擾等。而5G移動(dòng)通信技術(shù)的出現(xiàn)則可以有效解決上述弊端，5G技術(shù)能夠同步應(yīng)用多輸出與多輸入技術(shù)，運(yùn)用足夠數(shù)量的天線來(lái)實(shí)現(xiàn)同步聯(lián)動(dòng)，并朝向指定方向來(lái)精準(zhǔn)發(fā)射電波。隨著5G技術(shù)的日益成熟，將會(huì)更為合理、高效的應(yīng)用高頻電波，精準(zhǔn)彌補(bǔ)傳統(tǒng)模式下的傳輸距離受限與易損耗問(wèn)題。

2.5G移動(dòng)通信技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1 物聯(lián)技術(shù)

在當(dāng)前的信息時(shí)代背景下，幾乎每個(gè)現(xiàn)代人的日常生活都離不開信息技術(shù)的支持，很多電子設(shè)備都可以利用移動(dòng)通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)在線連接，使用者只需要在電子設(shè)備中下載相關(guān)的應(yīng)用程序，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能操控，這為現(xiàn)代人的日常生活、生產(chǎn)以及學(xué)習(xí)任務(wù)創(chuàng)造出了諸多便利。例如，4G移動(dòng)通信技術(shù)能夠?qū)⒓彝?chǎng)景中的各種電子設(shè)備與智能手機(jī)相關(guān)聯(lián)，使用者可以在手機(jī)中遠(yuǎn)程各種家電的使用，根據(jù)自己的需求來(lái)進(jìn)行智能化操作。但此項(xiàng)技術(shù)目前僅限于部分使用，整體日常使用體驗(yàn)都無(wú)法媲美Wi-Fi技術(shù)，其主要是由于4G移動(dòng)通信技術(shù)的仍然無(wú)法支持更為復(fù)雜、更為智能化大數(shù)據(jù)量的連接場(chǎng)景。但5G技術(shù)的出現(xiàn)則開辟出了一個(gè)嶄新的時(shí)代，相較于4G技術(shù)和Wi-Fi技術(shù)而言，5G技術(shù)的覆蓋面積更廣，速度更快，數(shù)據(jù)的帶寬也更大，通信容量更多，可以為物聯(lián)技術(shù)在不同場(chǎng)景中的應(yīng)用創(chuàng)造出更多的可能性。

近年電力中的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用十分普遍，從“發(fā)、輸、變、配、用”各個(gè)階段都存在，特別是在配電和用電極其重要。目前的配網(wǎng)大多是采用數(shù)傳電臺(tái)方式傳輸，其缺點(diǎn)十分明顯就是需要單獨(dú)部署，系統(tǒng)延時(shí)較大，時(shí)效性不好。數(shù)傳電臺(tái)頻率容易受到干擾，數(shù)據(jù)安全性不足。另外用電環(huán)節(jié)因?yàn)閿?shù)量眾多，分布廣泛，原有的通信技術(shù)十分棘手，又由于智慧電網(wǎng)、充電樁等大量普及，4G網(wǎng)絡(luò)根本無(wú)法勝任大規(guī)模的接入，只能采用各種技術(shù)手段結(jié)合進(jìn)行部署，大大地增加系統(tǒng)冗余過(guò)程和故障率。而5G移動(dòng)通信技術(shù)在物聯(lián)中的應(yīng)用作用具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：首先，5G移動(dòng)通信技術(shù)可以有效拓寬物聯(lián)網(wǎng)的連接規(guī)模，在5G技術(shù)的支持下，物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍會(huì)得到進(jìn)一步擴(kuò)大，所產(chǎn)生的流量消耗也會(huì)有效降低，這在很大程度上降低了物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本；其次，5G技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵任務(wù)之間的相互關(guān)聯(lián)，有效提升通信水平與通信質(zhì)量。目前，5G技術(shù)已經(jīng)在多項(xiàng)行業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮出了出色表現(xiàn)，例如交通運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)以及自動(dòng)化生產(chǎn)等，保證生產(chǎn)效率的同時(shí)降低生產(chǎn)質(zhì)量，使得相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得以有效提升。未來(lái)5G移動(dòng)通信技術(shù)電力中“發(fā)、輸、變、配、用”物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用必不可少。

2.2 智能電網(wǎng)

隨著智能電網(wǎng)深入推進(jìn)，“智能電網(wǎng)”不單是指電網(wǎng)的輸電線路、變電站、變壓器等組成的網(wǎng)絡(luò)，不只是將電力從發(fā)電廠輸送到您的家庭或企業(yè)的固有系統(tǒng)。智能電網(wǎng)是將由控件、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化以及新技術(shù)和設(shè)備組成，具有整個(gè)大電力網(wǎng)的自動(dòng)化態(tài)勢(shì)感知，智能化調(diào)度控制，預(yù)測(cè)性調(diào)整建議的綜合性系統(tǒng)。

在智能電網(wǎng)中，要求擁有自愈能力能夠自動(dòng)檢測(cè)和響應(yīng)電網(wǎng)問(wèn)題，并確保在出現(xiàn)問(wèn)題后快速恢復(fù)。因此電力傳輸和數(shù)據(jù)的雙向流動(dòng)是智能電網(wǎng)的基本特點(diǎn)，能夠?qū)⒄麄€(gè)電網(wǎng)的上下游的信息和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)有效的傳遞各方十分重要。而傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)往往信息傳輸十分有限，用戶企業(yè)和發(fā)電企業(yè)數(shù)據(jù)沒法貢獻(xiàn)，施工計(jì)劃和發(fā)電計(jì)劃沒有關(guān)聯(lián)。而5G移動(dòng)通信技術(shù)正因?yàn)槠鋬?yōu)秀的性能，能夠?qū)崿F(xiàn)所有的數(shù)據(jù)接入傳輸，實(shí)現(xiàn)所有的數(shù)據(jù)上云端大腦，5G通信技術(shù)充當(dāng)智能電網(wǎng)的神經(jīng)，讓整個(gè)電網(wǎng)更加“聰明”。

為了實(shí)現(xiàn)國(guó)家碳中和的目標(biāo)，國(guó)內(nèi)電力能源中的再生能源、清潔能源比例會(huì)逐漸加大，而此類能源擁有先天的不足，例如：風(fēng)能為清潔能源，其儲(chǔ)量大、分布廣，但它的能量密度低，并且不穩(wěn)定，無(wú)法像火電水電全天24小時(shí)都有。此類能源的比例增大進(jìn)一步需要智能電網(wǎng)的傳輸神經(jīng)多樣和及時(shí)，通過(guò)5G技術(shù)的快速傳輸?shù)脱訒r(shí)高容量，能夠?qū)⑺枰臄?shù)據(jù)都匯總到智能電網(wǎng)云端，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的反饋機(jī)制，有限保證電網(wǎng)安全。

2.3 線路及桿塔監(jiān)控通信

電網(wǎng)線路監(jiān)控一直以來(lái)都是電力傳輸?shù)闹攸c(diǎn)工作，線路、桿塔數(shù)量多區(qū)域廣，原來(lái)的技術(shù)手段通信能力有限、穩(wěn)定差。而5G移動(dòng)通信技術(shù)覆蓋廣、通信能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好。針對(duì)復(fù)雜地區(qū)環(huán)境有MIMO技術(shù)，能夠做到關(guān)注重點(diǎn)區(qū)域，MIMO技術(shù)所指的即為多輸入與多輸出技術(shù)，簡(jiǎn)單一些解釋，MIMO技術(shù)的主要工作原理是，利用多個(gè)天線來(lái)同步完成電波傳輸工作。事實(shí)上，MIMO技術(shù)就是5G移動(dòng)通信技術(shù)的核心所在，在具體的應(yīng)用實(shí)踐中，所要聯(lián)動(dòng)的天線數(shù)量較多，基本在數(shù)十個(gè)與數(shù)百個(gè)不等。在如此多數(shù)量天線的聯(lián)動(dòng)下，即可讓波束完成定向傳輸任務(wù)。隨著MIMO技術(shù)的高效普及，高頻電波的應(yīng)用范圍也得到了進(jìn)一步擴(kuò)大。在絕大多數(shù)情況下，5G技術(shù)所應(yīng)用到的電波頻率要遠(yuǎn)高于其他通信技術(shù)，但由于受到傳輸距離的限制，因此會(huì)阻礙5G技術(shù)在某些應(yīng)用場(chǎng)景中的作用發(fā)揮。MIMO技術(shù)的出現(xiàn)可以在更大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電磁波的定向發(fā)送，保證電波傳輸效率的同時(shí)，減少各個(gè)移動(dòng)終端之間的能量消耗，不需要再額外考慮距離限制。

5G移動(dòng)通信技術(shù)部署和發(fā)展，能夠有限解決現(xiàn)有線路及鐵塔監(jiān)控通信接入問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的高碼率視頻數(shù)據(jù)、低延時(shí)的監(jiān)控傳感器數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)的傳輸接入。

2.4 電力搶修

原有的電力系統(tǒng)信息技術(shù)大部分采用串口協(xié)議等窄帶通信方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，只能對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的重要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，不能實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的所以內(nèi)容。如果系統(tǒng)中的設(shè)備發(fā)生故障，只能通過(guò)監(jiān)控設(shè)備的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行推測(cè)故障情況，無(wú)法直觀地實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控。限于技術(shù)原因4G時(shí)代也采用了現(xiàn)場(chǎng)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控來(lái)解決上述問(wèn)題，但是4G傳輸速度、帶寬容量都不能滿足全程高清圖傳的傳輸處理，畫面質(zhì)量模糊、延時(shí)較大，差強(qiáng)人意。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)如今5G傳輸帶寬是4G技術(shù)的20倍以上，5G技術(shù)的通信技術(shù)已經(jīng)能夠達(dá)到10Gb/s。5G技術(shù)的擁有更低延時(shí)，更大的容量、更高的帶寬，能夠?qū)崿F(xiàn)高清視頻的實(shí)時(shí)傳輸處理。在電力搶修過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)維修人員通過(guò)5G技術(shù)和后方指揮中心，保障前后方聯(lián)動(dòng)。通過(guò)5G布控點(diǎn)能夠準(zhǔn)確地鎖定突發(fā)事故的所處部位，配合數(shù)據(jù)采集同步生成配電網(wǎng)全景圖，輔助維修人員及時(shí)完成搶修工作，讓電力系統(tǒng)可以盡快恢復(fù)到正常狀態(tài)。其次，由于電力通信系統(tǒng)中的電力設(shè)備在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后，難以避免的會(huì)出現(xiàn)零件磨損或其他故障問(wèn)題，通過(guò)5G技術(shù)，快速了解系統(tǒng)的基本情況，可以讓搶修人員在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)高效落實(shí)搶修方案，組織搶修工作，并能將搶修方案快速共享給相關(guān)的工作人員，大幅度提高搶修現(xiàn)場(chǎng)的溝通效率。

2.5 應(yīng)急指揮

除去上文中所提及的幾點(diǎn)技術(shù)要點(diǎn)之外，5G技術(shù)還可以在被應(yīng)用電力應(yīng)急通信系統(tǒng)中。當(dāng)發(fā)生重大事件時(shí)通過(guò)5G技術(shù)將現(xiàn)場(chǎng)的情況傳回指揮中心，利用5G技術(shù)的大容量實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)布控實(shí)現(xiàn)全方位采集，結(jié)構(gòu)無(wú)人機(jī)技術(shù)，將應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)的視頻信息數(shù)據(jù)、紅外采集數(shù)據(jù)、GIS地圖數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)調(diào)度信息等整合聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)應(yīng)急指揮工作前后方一體化，數(shù)據(jù)快速同步，將所有信息精準(zhǔn)的下放到每一個(gè)應(yīng)急救援參與中的人手中，通過(guò)將5G技術(shù)應(yīng)用于應(yīng)急場(chǎng)景中，不僅可以更為快速進(jìn)行應(yīng)急通信，而且能夠協(xié)助救援調(diào)度，讓整個(gè)應(yīng)急事件得到快速解決。

3.5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展前景

3.1 5G專網(wǎng)定向性波束的合理化分布

5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用原理是，利用波束使得移動(dòng)終端朝向另一個(gè)方向來(lái)完成信號(hào)傳輸，以此來(lái)保證信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性與高效性。從另一個(gè)方面加以分析，如果想要保證5G移動(dòng)通信技術(shù)的順利應(yīng)用，則要確保移動(dòng)終端不得接收不具備關(guān)聯(lián)性的電波，以此來(lái)有效避免其他電波對(duì)于移動(dòng)終端帶來(lái)負(fù)面干擾。在未來(lái)的發(fā)展中，應(yīng)當(dāng)加大對(duì)定向波束的研究力度，使其能夠被更為合理地分布到變電站的通道內(nèi)，并結(jié)合以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定出行之有效的自動(dòng)化泵站管理方案，使其能夠一直保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 5G專網(wǎng)接入兼容性的合理優(yōu)化

就目前來(lái)看，我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展水平雖然已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)相對(duì)成熟的標(biāo)準(zhǔn)，但整體的兼容性仍然有待提升。其中的部分通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)兼容，但普及范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在日后，通過(guò)提高5G專網(wǎng)減少接入網(wǎng)絡(luò)兼容性，一方面能夠擴(kuò)大5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用范圍，使其能夠在不同類型的電力設(shè)備中發(fā)揮功用；另一方面則可以促進(jìn)不同類型網(wǎng)絡(luò)之間的高效通信，減少網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類型，實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)、系統(tǒng)、設(shè)備都能夠使用5G技術(shù)接入傳輸。降低后期的運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本，緩解使用者的經(jīng)濟(jì)壓力。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前的時(shí)代背景下，電力通信系統(tǒng)正在經(jīng)歷著一次又一次的更新與升級(jí)。通過(guò)對(duì)5G技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用要點(diǎn)展開分析，將更加有利于發(fā)現(xiàn)此項(xiàng)技術(shù)的不足之處，并更為精準(zhǔn)且全面的剖析電力通信系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行現(xiàn)狀，在日后找到適合的改進(jìn)方向。相信在不久的將來(lái)，5G技術(shù)一定能夠在多個(gè)領(lǐng)域中大放異彩，為電力通信質(zhì)量的穩(wěn)步提高提供強(qiáng)大的動(dòng)力支持，讓現(xiàn)代人的日常生活變得更加舒適便利，推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展。