5G移动通信技术在降低电力通信系统时延的应用分析

(整期优先)网络出版时间:2022-01-13
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5G移动通信技术在降低电力通信系统时延的应用分析

李钊

国网山西省电力公司晋中供电公司信息通信公司 晋中, 030600

摘要:5G技术的出现使通信技术层次得到了进一步提高,该项技术在实际应用期间成为了可能,而在电力系统系统中5G技术应用取得了不错效果。将5G技术合理应用到电力系统系统中,能够降低电力系通信系统时延,而为了充分发挥5G技术作用,要加强对5G技术应用的分析。

关键词:5G技术;电力通信系统;设备连接;数字化

现代电力系统中接入了大量分布式电源,配电网在长期运行过程中出现的各种故障特性发生了显著改变。为了快速检测和隔离各项故障,传输交互信息时延需要控制在15ms以内,对于电力通信系统来说,要重点强调可用、时延、可靠等内容。

1 5G技术在电力通信系统中优点

5G技术在电力通信系统中优点主要体现在以下几个方面:

(1)传播速度快

5G技术与现在覆盖范围广泛的4G技术相比,传播速度更快,网络容量也会不断扩大,可以在一定时间内,让更多人都进入到网络中,对网络进行应用。传播速度的加快可以减少信息时延的发生。除此之外,通过对5G技术的合理应用,通信设备商对各项零件进行了详细处理,减少数据时延[1]。总而言之,5G技术在具体应用期间的主要优点就是时延小、速度快。

(2)采用毫米波

毫米波在微波和红外波两个频率间,其兼顾两种技术特点,主要体现在以下几个方面:

①通信容量大

数字设备的出现使人们的生活更加丰富,但是也存在一定问题,数字信号会占有大量频带资源,针对这一问题,可以采用5G技术下毫米波解决。毫米波覆盖范围广泛,可以满足数字信号在具体传输过程中的实际需求,进而高效传播信息[2]

②全天候通信

毫米波与红外线相比,其受灰尘、烟雾等因素的影响较小,毫米波能够穿透这些介质,毫米波能够很好适应各种恶劣环境,确保电力通信系统在运行过程中的稳定性。

③较强的抗干扰能力

毫米波频率高,因此能够干扰毫米波的因素并不断,因此,在信息传输过程中,信息通道稳定。

1.3 可以实现多设备连接

通过对5G技术进行合理应用,大范围布置天线,可以支持数百人同时工作,同时,在建设5G基站时,可以支持同频全开,能够在同一时间完成发送与接收,这一方面能够减少时延,另一方面还能够提高网络传输次数。

正因为5G技术具有上述优点,在电力通信系统建设过程中,要与5G技术进行结合,通过对5G技术的应用,保证电力系统在运行过程中的高效性、可靠性,满足各项工作开展需求[3]。5G技术的发展与应用,促进了数字化科技变革,可以合理融入云计算、人工智能、大数据等各项技术,达到毫米级时延,确保电力通信系统在运行过程中的安全性与稳定性。

2 电力通信系统时延测试分析

2.1 测试流程

(1)DTU(配电自动化终端 )开机运行后,利用电力专用CPE(客户前置设备)连接到5G网络,利用CPE精准授权时接口,实现时间同步,延时可以控制在10μs以内。

(2)每个DTU在运行过程中都能够完成对电流值的采集,具体作业开展可以依据事先设定好的周期,将电流值专用5G CPE发送给对端电力专用5G CPE,然后发送给对端DTU。

(3)每个DTU在运行期间,都能够接收到相邻DTU收集到的电流采样值,同时,对比分析同时刻自身采样值与相邻DTU采样值两者之间差值,对差值大小进行分析,若该数值大小超过某一阈值,此时,DTU会主动与相连DTU断开,从而达到隔离目的[4]

2.2 整体与分段测试时延

差动保护业务要将关注的重点放在本端DTU接口对端DTU接口时延。在具测试开展期间,将两个协议转化能服务之间的ping包时延数值取一半,将获取到的数值作为DTU到DTU单项传输低时延近似值,在具体问题分析过程中,考虑到协议转换时长约为0.1ms,可以忽略。DTU在运行期间解析采样值,对本次上电后与对端DTU通信最大时延数据进行记录,然后利用液晶屏显示各项信息。测试预期:端到端之间的整体时延不会超过15ms。

2.3 测试通信系统可靠性

2.3.1 设备运行可靠性

设备运行可靠性指定是设备在具体运行期间上的稳定性,或者说在指定时间内,不会出现各种问题程度。本次场外测试通信系统可靠性能够满足应用需求。

2.3.2 分析通信每块在线率

对终端在具体运行过程中的在线情况进行合理测试,每间隔60s与通信终端进行一次通信,进行测试的目的是在一定时间内的通信模块在线率进行计算,完成对通信模块具有可用度的合理验证[5]。具体测试步骤如下:

  1. 在核心网测与一个ping包服务器进行连接。

  2. 开启CPE,使其处于运行状态,然后将其与5G网络进行连接,从而开展后续测试工作。

  3. ping包服务器在运行期间,每间隔30向CPE终端ping包,具体测试作业开展期间,为了完成相应检测工作,需要连续ping包240次。

  4. 统计ping包成功次数,然后对通信模块进行应用,进行在线率计算。

  5. 完成该项工作之后,要重复(1)-(4)步骤。

具体测试作业进行期间,测试预期:CEP可以正常运行,在运行过程中不会出现任何问题,ping测返回时延正常,在具体测试过程中,测试的CPE始终都保持在线状态。

2.3.3测试丢包率

测试丢包率的核心目的就是对DTU通信丢包率进行精准计算,通过验证对通信系统可用度进行明确。具体测试工作开展的测试步骤如下:

  1. 测试工作开展时,将两个性能良好,满足作业需求的CPE连接到5G网络中。

  2. 协议转化服务器1与CPE1对应的交换机进行连接,而协议转化服务器2与CPE2对应的交换机连接,具体连接必须一一对应,不得异常连接,以免影响测试效果。

  3. 测试人员采用fping工具开展相相应测试工作,在协议转换服务器1上对协议转换服务器2ping包,从具体测试情况来看,ping包周期为1ms,大小为300Byte,测试10万次,同时,工作人员要对ping包丢包率进行精准计算,确保计算结果准确。

  4. 测试过程中重复(1)-(3)步骤。

测试丢包率预期:CPE和DTU性能良好,可以稳定运行,测试期间未发生丢包现象。

3 结语:

总而言之,将5G技术应用到电力通信系统中是可行的,为了充分发挥5G技术,要加强对5G技术在具体应用期间的研究,确保5G技术作用能够得到合理发挥。将5G技术应用到电力通信系统中,工作人员要全面把控5G技术的具体特点,要依据电力通信系统技术发展需求与运行特点,合理应用5G技术,与此同时,还要加强对技术的创新与应用,实现对电力通信资源的优化,建设性能良好的电力系统,满足应用需求。

参考文献:

[1]阚拓.5G网络切片在电力系统业务承载中的时延性分析[J].科技风,2021(20):191-192.

[2]李洪丰,李兴,李洪涛,张金修,华建强.5G专网在电力系统基建工程中的应用研究[J].现代信息科技,2021,5(12):139-144.

[3]林密,于祝芳,陈龙,洪杰,蔡文斌.考虑通信影响的电力系统运维可穿戴设备可靠性评估方法[J].电子设计工程,2020,28(09):107-111.

[4]魏向欣,何涛,李一航,高强.5G网络切片承载电力系统业务的时延特性研究[J].电力信息与通信技术,2019,17(08):7-12.

[5]李明贞,刘建明,王航,周文俊.通信系统时延抖动对基于行波法的电力线路故障定位影响分析[J].电信科学,2018,34(03):170-176.