基于5G技术的配电自动化无线通信技术研究

2020-12-07

魅力中国 2020年25期

（国网河南省电力公司淇县供电公司，河南鹤壁 456750）

引言

现阶段，人们已广泛使用智能手机，而其通信标准则为LET，该标准的传输速度最大值约为150Mb/s，1G等于1024M，因此，其传输速度可达到0.15Gb/s。在5G网络即将被商用化的今天，传输速度将比LET通信标准的数据传输速度高出60倍以上，这使人们迎来了超高速时代。要想使无线通信速度得以提高，便需要对数据进行高频传输，通信频率范围，即通信带宽会随着频率的增加而变宽，相应的其信道容量也就越大，也就能对更多信息进行单次传输。因此，在配电自动化无线通信系统中，加快5G技术研究是具有重要现实意义的。

一、提高配电自化无线通信速度的方法

通常而言，电波的带宽宽度影响着通信速度，对通信标准进行升级，能够提高带宽宽度。目前在4G网络中采用的LTE带宽在20MHz左右，并且通信标准的更新换代还会提高多部移动终端同时通信机制的高效性，调制解调机制的先进性越好，则信息在电波中的携带量也会增加。要想使通信速度达到10Gb/s，其带宽宽度为100M至1000M是必须的。不过就现有的分配情况来看，无线通信采用的频率范围只有700M至2GHz，其带宽宽度并不满足要求。由于这部分电波已经全部被分配，并且用途较为明确，不仅涉及到在移动终端中应用，还涉及到在射电天文学、电视广播、卫星通信以及航空无线通信等领域中应用，因此对于5G通信网络而言，要想实现无线通信，就必须要采用高频电波，也就是其频带应为3.5GHz或10GHz。但电波频率的提高会缩短传输距离，这会增加远距离通信的难度，并且高频电波有着较好的直线性能，在电波传播过程中不易衍射，这使其遭遇障碍物时极易被阻挡。由此可见，高频电波虽然有着很快的通信速度，不过其却难以被用于手机电波，所以需要对现有的技术进行更加深入的研究，通过大规模MIMO技术天线的应用，便成为唯一的解决方法。

二、基于5G技术的配电自动化无线通信的实现关键——MIMO技术

MIMO是Multiple-input Multiple-Output的简称，其又被称之为多输入多输出技术，该技术采用多个天线来实现电波收发。在5G技术中，大规模MIMO技术是其重要的核心技术，MIMO技术采用几十乃至几百个天线来进行连动，使波束能够按照特定方向进行发射。在高频电波中需要应用大规模MIMO技术，电波信号会利用波束成形技术来提高强度，以使移动终端能够接收到该电波。通常而言，5G技术所采用的电波频率要比其他技术高的多，但电波频率的提高会缩短传输距离。考虑到大规模MIMO技术可按照指定方向来对电磁波进行发射，这使得高频信号在传播过程中所产生的损耗能够大大降低，进而使其顺利被移动终端所接收。虽然大规模MIMO技术在5G技术中占据有重要的核心地位，但其却仍旧存在高频电波衍射困难的问题，而这势必会形成盲区，因此需要建立更多基站，也可将高频电波与低频电波进行结合应用，以确保电波能够顺利到达，使信号盲区得以减少。并且，对于5G技术而言，其通信速度要想提高至10Gb/s，便需要对其调制方式进行改进，使基站能够分配给更多用户，并且还要对更多新型设备进行研发，使其能够对高频信号进行接收。

三、基于5G技术的配电自动化无线通信系统的应用前景

（一）定向波束

对于4G技术来说，其是通过天线来对相同信号进行大范围发射来实现传输的，而5G技术则是通过波民形技术，以确保信号能够在一个较为狭小的范围内实现精准定向发射。即配电自动化无线通信系统终端设备是不会对其他无关的电波进行接收的，这可使通信环境得到极大改善。而且定向性波束在配电自动化站点以及变电站通信中是具有很高适用性的。

（二）高带宽传输

当我国能够普及新一代的超高速无线通信时，便可使无线通信不再受到变电站的限制，所有电力自动化设备均能够被其所涵盖，而那时无论是变电站，还是输电专业无人机、配电站巡视机器人等，均可接入到配电自动化无线通信系统中。例如，在输电专业无人机中，可将无人机所在的地理位置信息和周边环境信息进行不间断发送，或是由调度控制中心来确定杆塔情况。在将5G技术应用于配电自动化无线通信系统中以后，利用GPS传感器，能够使工程人员对电力设备的运行状态参数进行实时查看，并可对影像、图片、文字等大量数据进行一次性的发送与接收。除此之外，在配电自动化无线通信系统中，还可在终端设备上植入通信光缆资源，通过智能定位来确定故障点，进而使检修人员能够第一时间找到故障位置。