基于5G技術(shù)的配電自動化無線通信技術(shù)研究

（國網(wǎng)河南省電力公司淇縣供電公司，河南 鶴壁 456750）

引言

現(xiàn)階段，人們已廣泛使用智能手機(jī)，而其通信標(biāo)準(zhǔn)則為LET，該標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速度最大值約為150Mb/s，1G等于1024M，因此，其傳輸速度可達(dá)到0.15Gb/s。在5G網(wǎng)絡(luò)即將被商用化的今天，傳輸速度將比LET通信標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸速度高出60倍以上，這使人們迎來了超高速時代。要想使無線通信速度得以提高，便需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行高頻傳輸，通信頻率范圍，即通信帶寬會隨著頻率的增加而變寬，相應(yīng)的其信道容量也就越大，也就能對更多信息進(jìn)行單次傳輸。因此，在配電自動化無線通信系統(tǒng)中，加快5G技術(shù)研究是具有重要現(xiàn)實(shí)意義的。

一、提高配電自化無線通信速度的方法

通常而言，電波的帶寬寬度影響著通信速度，對通信標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行升級，能夠提高帶寬寬度。目前在4G網(wǎng)絡(luò)中采用的LTE帶寬在20MHz左右，并且通信標(biāo)準(zhǔn)的更新?lián)Q代還會提高多部移動終端同時通信機(jī)制的高效性，調(diào)制解調(diào)機(jī)制的先進(jìn)性越好，則信息在電波中的攜帶量也會增加。要想使通信速度達(dá)到10Gb/s，其帶寬寬度為100M至1000M是必須的。不過就現(xiàn)有的分配情況來看，無線通信采用的頻率范圍只有700M至2GHz，其帶寬寬度并不滿足要求。由于這部分電波已經(jīng)全部被分配，并且用途較為明確，不僅涉及到在移動終端中應(yīng)用，還涉及到在射電天文學(xué)、電視廣播、衛(wèi)星通信以及航空無線通信等領(lǐng)域中應(yīng)用，因此對于5G通信網(wǎng)絡(luò)而言，要想實(shí)現(xiàn)無線通信，就必須要采用高頻電波，也就是其頻帶應(yīng)為3.5GHz或10GHz。但電波頻率的提高會縮短傳輸距離，這會增加遠(yuǎn)距離通信的難度，并且高頻電波有著較好的直線性能，在電波傳播過程中不易衍射，這使其遭遇障礙物時極易被阻擋。由此可見，高頻電波雖然有著很快的通信速度，不過其卻難以被用于手機(jī)電波，所以需要對現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，通過大規(guī)模MIMO技術(shù)天線的應(yīng)用，便成為唯一的解決方法。

二、基于5G技術(shù)的配電自動化無線通信的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵——MIMO技術(shù)

MIMO是Multiple-input Multiple-Output的簡稱，其又被稱之為多輸入多輸出技術(shù)，該技術(shù)采用多個天線來實(shí)現(xiàn)電波收發(fā)。在5G技術(shù)中，大規(guī)模MIMO技術(shù)是其重要的核心技術(shù)，MIMO技術(shù)采用幾十乃至幾百個天線來進(jìn)行連動，使波束能夠按照特定方向進(jìn)行發(fā)射。在高頻電波中需要應(yīng)用大規(guī)模MIMO技術(shù)，電波信號會利用波束成形技術(shù)來提高強(qiáng)度，以使移動終端能夠接收到該電波。通常而言，5G技術(shù)所采用的電波頻率要比其他技術(shù)高的多，但電波頻率的提高會縮短傳輸距離。考慮到大規(guī)模MIMO技術(shù)可按照指定方向來對電磁波進(jìn)行發(fā)射，這使得高頻信號在傳播過程中所產(chǎn)生的損耗能夠大大降低，進(jìn)而使其順利被移動終端所接收。雖然大規(guī)模MIMO技術(shù)在5G技術(shù)中占據(jù)有重要的核心地位，但其卻仍舊存在高頻電波衍射困難的問題，而這勢必會形成盲區(qū)，因此需要建立更多基站，也可將高頻電波與低頻電波進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，以確保電波能夠順利到達(dá)，使信號盲區(qū)得以減少。并且，對于5G技術(shù)而言，其通信速度要想提高至10Gb/s，便需要對其調(diào)制方式進(jìn)行改進(jìn)，使基站能夠分配給更多用戶，并且還要對更多新型設(shè)備進(jìn)行研發(fā)，使其能夠?qū)Ω哳l信號進(jìn)行接收。

三、基于5G技術(shù)的配電自動化無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用前景

（一）定向波束

對于4G技術(shù)來說，其是通過天線來對相同信號進(jìn)行大范圍發(fā)射來實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)模?G技術(shù)則是通過波民形技術(shù)，以確保信號能夠在一個較為狹小的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定向發(fā)射。即配電自動化無線通信系統(tǒng)終端設(shè)備是不會對其他無關(guān)的電波進(jìn)行接收的，這可使通信環(huán)境得到極大改善。而且定向性波束在配電自動化站點(diǎn)以及變電站通信中是具有很高適用性的。

（二）高帶寬傳輸

當(dāng)我國能夠普及新一代的超高速無線通信時，便可使無線通信不再受到變電站的限制，所有電力自動化設(shè)備均能夠被其所涵蓋，而那時無論是變電站，還是輸電專業(yè)無人機(jī)、配電站巡視機(jī)器人等，均可接入到配電自動化無線通信系統(tǒng)中。例如，在輸電專業(yè)無人機(jī)中，可將無人機(jī)所在的地理位置信息和周邊環(huán)境信息進(jìn)行不間斷發(fā)送，或是由調(diào)度控制中心來確定桿塔情況。在將5G技術(shù)應(yīng)用于配電自動化無線通信系統(tǒng)中以后，利用GPS傳感器，能夠使工程人員對電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時查看，并可對影像、圖片、文字等大量數(shù)據(jù)進(jìn)行一次性的發(fā)送與接收。除此之外，在配電自動化無線通信系統(tǒng)中，還可在終端設(shè)備上植入通信光纜資源，通過智能定位來確定故障點(diǎn)，進(jìn)而使檢修人員能夠第一時間找到故障位置。

結(jié)語

總而言之，隨著5G技術(shù)的不斷推廣與應(yīng)用，其必將在移動公網(wǎng)中取得更大的基站建設(shè)規(guī)模，針對變電站均勻分布以及配電自動化站點(diǎn)的密集分布特點(diǎn)，能夠使電力通信網(wǎng)資源得到有效改善，而信道帶寬的進(jìn)一步豐富，也勢必會使各種電力設(shè)備能夠以空間分布特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)并入，進(jìn)而打造出一個完整的配電物聯(lián)網(wǎng)。