泛在电力物联网与5G通信的结合应用与展望

泛在电力物联网与 5G 通信的结合应用与展望

王辉

国网冀北电力有限公司唐山供电公司 河北省唐山市 063000

摘要：在互联网和通信技术飞速发展的新时代,国家电网公司在2019年两会期间创造性地提出了“三型两网､世界一流”的战略目标｡结合上海市电力公司35kV殷家浜变电站“三站合一”试点的实际建设情况,介绍了“泛在电力物联网”和5G通信技术的含义,及其整体方案设计,分析并总结了5G通信技术的技术优势和特点｡

关键词:泛在电力物联网;5G通信

中图分类号:TP311;TM73 文献标识码:A

引言

5G技术,即第五代移动通信技术,为最新一代蜂窝移动通信技术(ITU IMT-2020规范要求速度高达20Gbit/s)可实现宽信道带宽和大容量MIMO｡5G技术使物物间关联变得更为广泛､方便,加速了电力物联网应用层面的搭建过程｡国家电网有限公司2019年做出全面推进“三型两网”建设的重要决策,建设“泛在电力物联网”是落实“三型两网”战略目标的核心任务｡电力物联网技术具备全息感知､泛在联接､开放共享､融合创新的特点｡在电力营销专业领域,电能计量装置经常受到各种环境､人为､不可抗力等因素影响导致发生故障｡通常处理这些故障问题,计量人员只能事后分析,无法得知故障发生时的状况解决根源问题｡基于5G技术的电能物联网的建立，提供了一种为电能计量装置故障溯源求本、提质增效的可行性方案。

1　电力物联网与5G通讯技术的相关概述

1.1　电力物联网概述

电力物联网能够把物和物利用网络技术融合在一起，属于一项重要的技术手段。从技术角度来看，电力物联网主要是把比较微小的芯片放入物体的内部，以此来提升互联网技术水平，利用互联网技术让物与物之间实现高速互通、沟通。在当前的新型技术发展中，电力物联网占据着重要的地位。首先，电力物联网自身具有较强的适应性，已广泛运用在人们的学习、生活、工作中，并且随着时间的发展，电力物联网的运用范围也越来越大。同时，电力物联网主要结合传感器展开运用，拥有标准、严格的技术标准，能够让不同类型的网络技术实现互通，让信息、数据的传递更为迅速、稳定、安全。

1.2　5G通信技术

5G通信技术当前被称作为第五代移动通讯技术，目前我国实现了4G通讯技术的广泛运用与普及，具备了一定的5G通讯技术发展基础，在2020年我国将全面普及5G通讯技术。5G通讯技术相较于其他通讯技术，在指标方面发生了较大的变化，其中最为显著的变化是信息传导速度非常快，达到1Gbp/s，这是传统通讯技术无法达到的。同时，5G通讯技术的传导范围也在持续扩大，减少了来自于空间方面的约束性，拥有更为广阔的应用空间。当前5G通讯技术属于全世界最为先进的信息技术，得到了发达国家的大力支持与关注，这些都给电力物联网发展带来了更多的效益。除此之外，5G通讯技术拥有更为完善的网络结构，改变了以往系统中所设定的网络方案，让不同类型设备拥有共同的互动点以及交流点。通过5G通讯技术的广泛使用，让互联网技术与电力物联网技术的融合度更高，推动了社会的进步、经济的迅速发展。

2电力物联网面临的主要问题

当前电力物联网在上行通信中，呈现出海量连接、功耗较高等特点，进入5G时代后，电力物联网将会面临更大的负担，表现出来的主要问题有：其一，设备接入量增多和通信容量有限之间的矛盾进一步激化。新接入的大量通信设备，会占用更多的上行通信资源，并且由于不同类型的通信设备，在数据类型、传输速度要求等方面存在较大差异，很容易出现无线接入网络堵塞的情况。如果上行通信问题得不到很好的解决，除了会导致电力物联网的运行速度变慢外，也有可能对通信设备造成损害。其二，目前主流的4G蜂窝网络在上，还是沿用正交多址接入模式，其优点在于保证了上行数据的连续性。但是随着电力物联网业务发展逐渐呈现出海量化、多样化的特点，蜂窝网络现有的技术不能应对小包突发的mMTC业务，在遇到IoT高能效突发通信的业务需求时，也容易出现系统响应速度慢，甚至是无响应的情况，严重干扰正常通信。随着5G时代的到来，基于5G技术的电力物联网在运行过程中，将会面临着更大的数据流传输需求，为了支持5G电力物联网的正常运行，必须要着重解决问题^[5]。

3面向5G通信电力物联网的优化策略

5G通信电力物联网时代毫米波将会有更为广泛的应用领域和更加良好的应用前景。但是由于现阶段对于的研究和开发还不够深入，目前来看在5G通信物联网中的应用还存在一些缺陷。为此，下一步应当将毫米波在5G通信网络环境下的优化应用作为研究重点。其中，OFMD技术、FBMC技术、单载波系统等，已经在改善毫米波通信方面开展了大量的试点应用，初步取得了较为显著的效果。

3.1统一感知接入

感知设备接入管理系统将通过技术性手段，强制实行相关规范，引导统一终端标准，推动跨专业数据同源采集，实现监控数据与配电侧、用电侧采集监控深度覆盖，提升终端智能化和边缘计算水平。统一接入有利于用户侧监控系统响应的稳定性，通过分布在不同方位的传感器实现摄像头及时准确获音频、视频数据

^[4]。

3.2　在车路协同系统中应用5G通讯技术

5G通讯技术的出现，为人们的生活、生产、工作提供了更多的便利，同样在车路协同系统中也可以应用5G通讯技术，让交通系统可以释放更多的能量。在5G车辆发展中需要达到五维协同，让将来的车拥有较强的数据处理能力，打造智慧的交通系统。在5G通讯技术的带领下，不仅可以实现车路协同，还能够达到人、车、路、网、云的高度协同，为用户提供一站式的高质量出行服务，让用户成为更“自由”的人。对于车来讲，不仅是信息数据的接收与发送方，同时也属于一项计算节点、分享节点，车的功能更加完善。对于路来讲，5G通讯技术能够兼容各种各样的通讯模式，形成一体化智能体系。对于网来讲，5G通讯技术拥有网络切片、移动边缘计算等优势，可以构建更加完善^[3]。

3.3基于分布式免调度NOMA的稳定传输方案

在面对小包突发、零星通信时，还有可能出现系统负载不稳定的情况。正常情况下，由于采用了分布式的方式，这些小幅度的负载波动不会对通信运行产生明显影响。但是在物联网运行中，还必须考虑大流量传输可能产生的冲击影响，因此为了安全起见，还是需要在现有的免调度NOMA方案上，增加稳定传输设计。特别是在大流量、远距离传输的情况下，这一稳定传输方案应用后带来的效果也是十分明显的。在该系统中使用快速重传的关键思想在于，随机选择信道之后产生冲突的数据包可以在下一个时隙再次随机选择多信道中的一个进行重传，这样可实现短接入时延的性能优势。另外，对比来看，随机多信道重传也不会对通信质量产生明显的影响，因此该方案在实际应用中有较强的可行性^[2]。

结束语

5G物联网在给各行各业带来诸多便利的同时，基于5G网络的特点，必须要有更强大的通信传输能力，才能支持5G物联网的稳定运行。的开发和商用，除了能够进一步丰富频谱资源外，也要注意利用OFDM技术、FBMC技术，对毫米波自身存在的一些缺陷进行改良，从而让毫米波的技术价值得到进一步的凸显。5G通信技术被认为是“通向5G时代的钥匙”，通过集成多条输入、输出路径，采用分路径传输的方式，除了提高毫米波的抗干扰、抗分散能力外，也极大的提升了系统容量和传输效率^[1]。

参考文献：

[1]舒文琼.产业互联网浪潮涌动分享通信“ABCDEHI5G”拥抱新机遇[J].通信世界,2020(25):21.

[2]本刊讯.力隆集团首次公开展示5G电力物联网时代下的智慧家用电梯[J].中国电梯,2020,31(18):24.

[3]关英哲.5G电力物联网中的运用[J].科技传播,2020,12(17):139-140.

[4]佟冬.面向5G电力物联网的技术[J].科技传播,2020,12(17):141-142.

[5]季卫松.电力物联网形势下5G通信技术应用发展趋势探究[J].信息与电脑(理论版),2020,32(16):174-175.