5G 移动通信技术在电力通信系统的应用研究

高明华

（中国石化集团胜利石油管理局有限公司 电力分公司，山东 东营 257000）

0 引 言

5G 移动通信技术具有速度快、同频全双工、毫米波应用有效等多样化特点，可以实现对海量信息的快速化、安全化传输。为促使电力通信系统向智能化、规范化、标准化方向不断发展，不断提高电力企业的运营管理水平，技术人员要重视对5G 移动通信技术的应用，只有这样才能实现对智能化电网的构建[1]。

1 5G 移动通信技术应用场景

5G 移动通信技术被广泛应用于各个领域中，通过结合用户使用需求，完成对全方位信息生态系统的构建，极大地提高用户的使用体验，确保该技术在增强移动宽带（enhanced Mobile Broadband，eMBB）场景、海量物联网通信（massive Machine Type Communication，mMTC）场景、超高可靠低时延通信（ultra Reliable & Low Latency Communication，uRLLC）场景等不同场景中发挥出重要的应用优势，促使信息通信向多元化方向不断发展[2-4]。

1.1 eMBB 场景

eMBB 场景主要是在参照原有移动宽带业务的前提下，完成对新模式的构建，从而最大限度地提高用户使用体验。现阶段，eMBB 场景除了涉及到高清视频外，还用到虚拟现实、现实增强等内容，可以确保用户体验速率达到100 Mb/s，有效提高了用户移动通信体验[5]。另外，通过应用5G 移动通信技术低时延特性，可以为用户营造虚拟现实沉浸式体验，满足人们高效率传输数据的使用需求。

1.2 mMTC 场景

mMTC 场景作为一种常见应用模式，主要适用于智慧城市、智慧家居的构建需求，为行业多元化发展提供重要的技术支持。例如，在智慧电表制造中，通过应用5G移动通信技术，可以延长该电表的使用寿命，确保所制造的智慧电表完全符合物联网装置的设计标准和要求。总之，mMTC 场景完全满足智慧城市、环境监测等数据采集的使用需求。

1.3 uRLLC 场景

uRLLC 场景被广泛应用于虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术结构、工业控制系统、智能家居管理等领域中，并取得了良好的应用效果。目前，工业控制属于比较典型的应用模式，在该类应用场景中，往往对5G 移动通信技术的低时延特性提出了更高的要求，与传统蜂窝移动通信技术相比，5G 移动通信技术的出现和应用可以确保在基站与终端之间形成良好的沟通链路，从而保证基站与终端之间的通信效果。总之，uRLLC 场景完全符合工业控制、自动驾驶等垂直行业的发展需求，这是由于该垂直行业通常对低时延、可靠性提出了更高的要求。

2 电力通信系统

结合物联网高效处理、数据低时延等特点，通过应用5G 移动通信技术，可以保证电力通信系统内部各个环节形成良好的互通互联关系，从而实现对电力物联网的有效构建。对于电力企业而言，所用到电力通信系统主要是由以下几个层次组成。（1）感知层。感知层在实际应用中需要利用传感器，完成对各个环节相关基础数据的全面化采集和整理。（2）网络层。网络层在具体设计时，需要综合运用5G 移动通信技术和无线通信技术，提高电力通信系统的运行性能，从而满足系统运行数据安全化、高效化的传输需求[6]。（3）平台层。平台层主要用于对海量数据信息的统一化处理，这些海量数据信息主要是由感知层获取和整理。（4）应用层。应用层主要用于对反馈平台层数据的集中化处理。另外，通过应用电力物联网技术，可以促使电力通信系统表现出较高的网络接入效率和网络数据传输效率，使得输电线路能够正常、稳定、安全的运行[7]。电力通信系统框架如图1所示。

图1 电力通信系统框架

3 5G 移动通信技术在电力通信系统中的具体应用

3.1 5G 网络切片技术应用

5G 移动通信技术具有高带宽、低时延等特点，完全符合电力通信系统海量数据传输、远程控制等需求。5G 网络切片技术的出现和应用，可以实现对电力连接的灵活支持，符合多样化电力业务场景使用需求，这为后期构建定制化专用网络打下坚实的基础。5G 网络切片主要是指利用场景，对单个物理网络进行划分，将其划分为若干个逻辑网络。使用场景不同，所对应的逻辑网络也存在一定的差异。5G 网络切片总体框架如图2 所示，从图2 中可以看出，主要是由以下几个部分组成：（1）网络切片管理域，主要用于对通信服务、网络切片的统一化管理；（2）网络切片业务域，主要是由终端用户、核心网子切片等部分组成。

图2 5G 网络切片总体框架

3.2 边缘计算技术应用

为降低云端计算压力，解决电力物联网延迟性问题，要利用云服务器，促使云服务器集中处理模式逐渐转变为边缘计算转移模式。通过使用云中心，可以统一管控边缘计算节点，结合不同业务执行情况，有针对性地处理和存储现场所采集到的数据。对于电力物联网架构而言，主要包含以下几个层次：（1）云层，便于用户更好地监控和管理设备信息；（2）网络层，可以方便用户将光纤直接划分为有线网络、5G无线网络2 个部分，确保电力通信系统具有较高的通信传输能力；（3）边层，除了可以直接计算端侧数据边缘参数外，还负责对重要数据的安全化传输。

对于边缘计算节点而言，其数据处理主要包含以下几种情况：（1）借助边缘计算节点，初步化处理所采集的数据，然后将最终处理结果安全、可靠地传输到云计算中心内，便于后期数据分析处理工作的有效开展；（2）利用计算中心，向边缘计算节点下发和传输合适的算法；（3）在处理边缘计算节点时，要利用端侧原始数据，实时化管控各种业务。通过将5G 网络切片与边缘计算业务进行有效地融合，确保所构建的端到端切片网络具有强大的边缘计算能力，通过应用端到端切片网络，可以确保各个电力业务具有强大的专用网络通道能力，使得整个电力业务表现出安全性、隔离性、可靠性等特点。现阶段，在研究移动边缘计算时，除了要做好对硬件系统架构的科学设计外，还要开展卸载计算工作。

3.3 智能巡检技术应用

5G 移动通信技术凭借着自身网络传输速率快这一特点，被广泛应用于电力通信系统机房智能巡检工作中，从而实现对移动终端相关控制信号的统一化监督，并运用多元信息交互模式，从多角度、多维度层面管控增强现实（Augmented Reality，AR）技术方案，使得虚拟现实技术更好地应用于现实世界中，为后期构建完整信息交互控制体系打下坚实的基础。系统拓扑结构如图3 所示，从图3 中可以看出，通过应用5G 移动通信技术，可以实现对科学巡检管控模式的有效搭建。在使用电力通信系统时，巡检人员要结合机房巡检实际需求，选用合适的机房智能巡检应用控制模式，并根据电力机房内各个系统运行情况，充分发挥和利用5G 移动通信技术低时延等应用优势，对所采集的数据进行全面化汇总和整理，同时还要引导运维人员检索分析相关数据，确保维护保养工作落实到位，便于相关维修人员在第一时间内及时排查和处理安全隐患问题，使得电力通信系统表现出良好的运行性能。此外，现场运维人员在具体操作实践中应用交互App 系统，利用AR 场景配置相关技术，完成对AR 眼镜的配置，并借助系统信息交互模块，及时处理故障现场情况，使得圈点数据与机体结合为统一整体，便于后期相关故障维修工作的有效开展。总之，在开展电力通信系统巡检工作期间，要重视对5G 移动通信技术的应用，通过应用该技术不仅可以保证数据自动化管理水平，实现对告警信息的自动化、完整化汇总，而且还能提高远程诊断结果的精确性和真实性，促使电力通信系统巡检工作向智能化、高效化方向不断发展。

图3 系统拓扑结构

4 5G 移动通信技术在电力通信系统中应用策略

4.1 合理分布定向性波束

5G 移动通信技术主要是指通过运用波束，促使移动终端更好地传输信号，确保信号传输的有效性和可靠性。移动终端在应用5G 移动通信技术时，可以避免对不存在关联性电波的接收，这样可以防止被其他电波所干扰和影响。因此，通过将定向性波束科学合理地分布到变电站通道中，可以实现对变电站通道的有效保护。

4.2 优化网络兼容性

结合互联网时代的发展情况，不难发现网络通信技术在兼容性提高方面比较薄弱，尽管其他技术存在较高的兼容性，但是技术应用范围相对较小。通过优化和提高网络兼容性，可以促使5G 移动通信技术更好地应用于多种电力设备中，从而达到充分融合不同类型网络的目的，使得用户范围不断扩大，同时还能将维护成本降到最低。

4.3 增强管理的科学性

为充分发挥和利用超高清无线通信功能的应用优势，需要将5G 移动通信技术更好地应用于电力自动化设备中，不断提高电力设备管理的科学性和规范性，从而达到无人化控制电力设备的目的。例如，对于输电专业而言，通过利用无人机可以将各个位置的信息安全、可靠地传输到电力调度控制中心。为确保5G 移动通信技术更好地应用到电力通信系统中，需要综合运用全球定位系统（Global Positioning System，GPS）技术，借助智能终端，全面了解和掌握设备具体运行情况，并有效分析和整理电力设备各项数据参数，便于用户全面、快速地获取和整理电力通信系统运行的相关数据。

5 结 论

5G 移动通信技术凭借着速度快、同频全双工、毫米波应用有效等特点，被广泛应用于电力通信系统中，确保电力通信系统具有信息交互及时性、数据共享及时性等特点，从而实现对系统检索问题的有效分析和解决，使得电力通信系统综合管理水平得以大幅度提高，促使电力企业获得较高的社会效益和经济效益。由此可见，5G 移动通信技术具有较高的应用价值和应用前景，值得被进一步推广与应用。