摘要：5G移动通信技术，即第五代移动电话行动通信标准，是一种基于无线模式的现代化通信技术。与4G技术相比，5G的主要优势在于进一步提高了数据传输效率和工作稳定性。若该技术投入商用，可在多个行业发挥作用，包括电力通信系统。电力通信系统强调高质量的信息交互，实现电网安全经济的运行，其管理也依赖通信系统。分析5G移动通信技术在电力通信系统的应用意义重大。本文对5G移动通信技术在电力通信系统的应用进行探讨。
关键词：5G移动通信技术；电力系统；应用
1 5G移动通信技术现状
针对5G的研究已经超过10年，目前欧盟、日本、韩国、美国在该领域处于领先地位。早在2014年，日本电信运营商NTTDoCoMo就宣布了合作推广方案，与Ericsson（爱立信）、Nokia（诺基亚）、Samsung（三星）等厂商共同进行商业试点运作，其理想模式下的无线传输效率可达到10Gbit/s。英国预计于2020年进行5G商用，其理论工作速度为4G模式的5万倍。美国移动运营商Verizon于2016年尝试进行5G模式商用，目前仍处于试点阶段。我国则于2015年提出发展计划，将5G作为未来无线通信的重点技术和研究方向。2017年，我国公布了5G频段标准将3300-3600MHz和4800-5000MHz频段作为5G系统的工作频段，3300-3400MHz频段仅用于室内作业，其余频段用于室外作业。
2 5G移动通信技术在电力通信系统的应用优势
2.1 传输速率提升
5G移动通信技术的主要特点是提升了传输速率。在包括我国在内的各国通信实验室中，采用5G技术下的网络传输速率均在4G技术的10倍以上，理论上可在Ss内完成一部清晰度720P、长度90min的电影的下载，速率和带宽明显提升。就电力通信系统而言，我国电网规模庞大，用户极多，且我国的电力公司已经开始扩展境外业务，这就要求通信作业具有高可靠性和低延迟性。与4G通信相比，5G技术无论可靠性还是延迟方面均有优化。当存在业务扩展需求时，充裕的宽带配置能满足大范围作业的需要，支撑灵活的业务扩张，保证通信实时性。
2.2 覆盖范围提升
从发展态势看，5G还处于技术标准的研究阶段，今后几年4G仍将保持主导地位，实现持续、高速的发展。电力通信系统的工作特点之一，是覆盖面广阔、用户较为分散。传统4G技术虽然在尝试扩大业务范围，但依然面临多样的干扰，最终导致通信质量下降。以5G技术为依托，数据连接层的活动将更加频繁，这意味着可选择的服务对象更多。同时，5G的大带宽和强传输能力也保证了信号具有更强的衰减期，其工作覆盖半径直接得到增加，能够满足我国电网的通信作业需要，加强数据交互的效果。
3 5G移动通信技术在电力通信系统的应用瓶颈
3.1 通信架构的高要求
5G移动通信技术对通信架构具有更高的要求。在此前的3G，4G时代，通信架构的部署和运维虽然资源和成本较高，但能够满足针对性的建设和服务要求。而在5G时代，理论上的通信架构需要在现有基础上进一步优化，用户较多的区域和较少的区域也要求构建不同的框架。由于网络存在各种无线接入技术，且网络节点覆盖能力各不相同，接入点（用户终端）和服务终端的匹配性更加复杂，很难再针对区域用户、特定用户（如100Mbit/s，200Mbit/s宽带的差异化对待）进行通信架构的重新部署，可代之以更难以操作和维护的自组织网络（self-organizingnetwork）技术。然而电力通信系统的服务对象类别多、数量大，尝试以自组织网络技术进行通信，必须解决信号匹配读取、互不干扰、有效运维以及基本的资源保护等问题。
3.2 作业标准不明确
5G通信的标准带有区域化的特点，即各国家和地区会根据工作需要出具各自的标准。但电力通信系统的建设和业务扩展对技术互操作性提出了较高的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通信标准的趋同是通信行业的发展趋势之一。目前我国各地的电力通信系统主要采用4G时代的基本标准，包括3GPP和ETSI等，且应用效果良好。但当5G技术投入商用，如果依然采用现行标准，延迟大、通信信号质量差等问题可能无法得到解决。使用新的标准，需要重新拟定各类细则，这大大增加了网络更新换代、电力系统工作的成本[[4]。此外，值得注意的是，如果按我国国家电网公司目前的业务扩张态势分析，对于进一步增加的国外业务，需要解决通信工作标准不同的问题。
3.3 市场和服务的匹配度无法预测
电力系统通信作业的目的是保证工作质量，提升安全性、运行稳定性和可靠性。目前各地的电力网络工作虽然偶有事故发生，然而原因多样，并非完全由通信问题引发，现有的通信作业也并没有严重地制约电网发展。换言之，将5G移动通信技术引入电力通信系统中，具有改善工作质量的优势，但并不明显。研究人员在我国北方某地的研究中发现，当地每天生成的电力工作数据共有2.25GB，主要集中于晚间和早间，占比分别为41.5%和25.3%，数据量约为914MB和425MB。利用4G通信技术，完全可以满足传输要求。改用5G通信，上述数据传输效率可提升1.21倍左右，这是由于数据的产生是持续的，而非一瞬间完成全部积累。总体来看，目前并非所有电力通信系统都需要5G移动通信技术作为支持。
4 5G移动通信技术在电力通信系统的应用建议
4.1 渐进式更新
尝试将5G移动通信技术引入电力通信系统中，应力求抓住其核心优势并加以利用，考虑到当前通信架构、服务标准、市场态势的实际情况，建议采用渐进式更新计划，首先应用内容分发网络解决架构组织问题。内容分发网络主要强调发挥网络容量的伸缩性功能，满足大量业务的近乎同步处理。如在我国东部的人口稠密地区，电力用户数量众多，用电量也较大，常规的网络部署和运维方式可能无法满足电力数据的实时传输要求。内容分发网络在常规网络架构上增加了虚拟层，该层位于数据连接层，数据组织完毕后，不再直接针对各个节点进行匹配传输，而是通过固定信道进入虚拟层，之后快速进行二次分配，选取拥堵情况较差的信道，进行有效传递，以降低传输延迟并提升作业速率。内容分发网络在用户侧与源服务器之间构建多个CD代理服务器，降低延迟、提高服务质量，这种影响可以不是一对一的，能够用户数量进行合理的服务资源分配，源服务器只需要将内容发给各个代理服务器，就能提升服务质量，保证电力系统各类信息的高效传输。完成内容分发网络的构建后，再进行其他建设，最终构建5G电力通信系统。
4.2 试点应用
在5G移动通信技术尚未完全实现成熟商用前，将其大规模应用于任何领域都是不谨慎的。我国电力用户数量庞大，且存在境外业务，更需要慎重对待电力通信系统的改造工作。建议在实际工作中通过试点应用的方式，了解5G模式电力通信系统的优劣势，再分析大规模、标准化推广的可能。目前来看，可应用国际电信联盟无线电通信部门的标准作为试行标准。在欧盟和美国部分地区，技术人员已经尝试将ITU-R建议投入实际工作中，包括IMT2020等，取得了较为理想的效果。后续工作中，可选取人口密集区、工业区、商业区、用户分散区作为试点区域，以ITU-R建议为标准，进行电力通信系统的更新改造，记录新标准下当地电力通信系统的作业情况，重点关注作业中的不足，并给出针对性的分析和改进策略。如数据存在互扰问题和长距离通信信号失真问题等，可通过设置信号提纯器、信号放大器的方式予以解决。试点应用可作为5G移动通信技术在电力通信系统应用的基本方式。
结束语
综上所述，5G移动通信技术的出现，使电力通信系统得到了更多的技术支持。5G移动通信技术正逐步由实验室走向市场，其能够实现传输速率和覆盖范围的提升。从目前来看，该技术面临通信架构、作业标准、市场和服务匹配度等方面的制约。后续工作中，可尝试对电力通信系统进行5G移动通信技术渐进式更新、试点应用，并积极了解市场动态，使5G移动通信技术能够在发挥作用的同时匹配实际需求。
参考文献：
[1]基于5G网的智慧城市移动通信系统研究[J].赵育京. 赤峰学院学报（自然科学版）. 2019（01）
[2]技术标准视角下全球4G移动通信技术专利信息分析[J].蒋宏洋. 科技经济导刊. 2019（01）
论文作者:段力
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/14
标签：通信系统论文; 电力论文; 通信论文; 三星论文; 作业论文; 移动通信技术论文; 工作论文; 《基层建设》2019年第28期论文;