5G移动通信技术在电力通信系统的应用前瞻 薛玉娟

发表时间:2019/12/19   来源:《电力设备》2019年第17期   作者:薛玉娟
[导读] 摘要:网络信息通信在当今社会人们日常交流中已经成为主流,人们已经离不开通信快速带来的舒适感,移动通信成为了人们日常交流的主动脉。
        (内蒙古电力(集团)有限责任公司呼和浩特供电局  内蒙古呼和浩特  010010)
        摘要:网络信息通信在当今社会人们日常交流中已经成为主流,人们已经离不开通信快速带来的舒适感,移动通信成为了人们日常交流的主动脉。5G通信技术不仅提升了通信传输速度,还支持不同场景,其功能较4G强大了不少。但是5G通信的发展还是一个充满未知的应用,其待测性有待考察,特别是家居产品的应用,因此5G技术还要不断探索深入,明确核心技术,为5G技术开发指明出路。
        关键词:5G移动通信技术;电力通信系统;应用前瞻
        1阐述5G移动通信技术的特征
        根据我国在移动通信技术领域的研究链来讲,名为5G的移动通信技术是第五代移动通信技术,其将于2020年普及应用,5G移动通信技术的形成是建立在2G/3G/4G移动通信技术的基础上,所以在性能、技术、智能、质量等方面更有优势。5G移动通信技术的形成是建立在前几代通信技术的基础上,所以其技术方面的特征和前几代通信技术有着异曲同工之处。首先是频谱的利用率较高,根据5G移动通信技术的研究显示,高效频谱的应用最为广泛。现阶段国内的技术条件,高频无线电波的效率较低,因其穿透性不强,研究上受限,导致其使用率减少。国内的通信技术研究领域对于高效的频谱的使用肯定会有所提升,猜测未来高效频谱将与光纤、无线宽带等技术熔炼,这种做法也会对5G移动通信技术的普及铺垫美好的前景。
        2分析5G移动通信技术在电力通信系统的应用现状
        2.1高精度同步传送技术
        5G时代的到来对人的影响是很大的,更加人性化的服务,会提升人们日常生活的舒适度。由于覆盖性比较强,5G技术又是物联网的时代,比如:会把公用厕所,变电设备等通过互联网连接起来,如有出现任何的故障都可以将精确的信息传递到有关部门,可以及时地进行处理。大大的提高了工作效率,还降低了日常工作中带来的工作压力。然而,对日常的工作人员也提出了更高的要求,一些人力劳动已经被机器所取代,只有不断提升自身的技术水平才能够在社会上更好的发展。
        2.2多入多出天线技术
        多入多出天线技术的主要作用是对信号的强弱进行相关的测试,其中信号的容量与天线的数量基本保持不变的比例,MIMO系统可以增强信道的容量甚至倍增,这在一定程度上可以提高信号传输的稳定性。在之前的无线通信历程中这个技术就曾被使用过,因此该技术发展至今已经比较成熟。但是天线使用数量的增加一定程度上也占用了系统空间。在实际的使用过程中,外界的很多环境因素都无法准确地预测,但是天线的使用数量却可以很好地掌控在一个合理的范围之内。
        2.3自组织网络技术
        传统的移动通信网络都是采取人工部署的方式,人力的消耗会大大增加运营成本,而如果通过自组织网络部署网络,那么就可以实现对于网络部署问题的进一步完善,使复杂的问题简单化,这样企业的运营成本也会降低很多。并且换一个角度思考,网络拥有了自组织能力,可以对系统进行优化,系统的配置也可以通过自组织网络进行调节。这些环节的自动化和智能化可以进一步降低系统网络的运营成本和维护成本,减少人力和资金的投入。
        2.4移动网络边缘存储技术
        缓存策略是5G移动网络中的关键技术,主要涵盖以下内容:(1)CDN缓存。该缓存技术将分发任务卸载到副本服务器,降低源服务器载荷,并将内容部署在临近用户的位置,减少用户访问时延,提升内容的可用性,有效缓解网络的拥堵现象。(2)基站缓存。可以在现有的宏基站(MBSs)和微基站(SBSs)进行缓存部署,替代原有的网络回程链路,使之成为没有回程链接的微基站,进行用户内容的灵活高效分发服务和部署,有效缓解5G移动网络中回程链路的拥堵问题,提升5G移动网络的能效。(3)终端设备缓存。可以根据既有的信息进行用户内容的推送,也可以依据用户偏好信息,进行基站主动下载用户内容并传送给用户,有效改善移动网络中用户的体验质量。

(4)缓存策略。可以采用最近最久未使用算法(LRU)、最近最少使用算法(LFU)和缓存最流行算法(MPC),有效提高蜂窝网络的带宽,降低网络端到端的延迟。
        3总结5G通信现存问题
        如今,虽然5G通信已经在部分城市部分地区开始试点,但5G通信技术依然存在许多问题,5G通信技术现存主要问题如下:(1)5G信号质量问题。在一部分区域内进行5G信号试验时,相比于4G抗干扰能力明显下降,信号并不稳定且易丢失,用户的反馈不理想,这一种可行性存在问题的5G信号有待进一步增强抗干扰能力。(2)5G基站部署问题。首先,由于使用了MassiveMIMO技术,基站和手机的能耗都增长了不少,许多5G基站在部署时都遇到了用电、引电等许多相关问题,手机厂商正积极寻找方案解决5G设备能耗提高的问题。其次,由于5G电磁波本身的原因,普及信号所需基站数量远远大于以往的基站数,基站建设的规划也更加复杂,需要综合考虑美观、安全、绿色和信号传播效率等等问题。(3)全新的商业模式。在4G时代,流量经营已经走向衰落,5G通信及其背后众多的垂直行业需要一个全新的商业模式。另外,加上耗资巨大的5G基础设备建设等问题,通讯公司投资压力巨大。就目前而言,5G技术还未有一个行之有效的商业模式来进行运营。
        4对5G移动通信技术在电力通信系统应用发展的展望
        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(CDN)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。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,之后快珊行二次分配,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(QoS),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
        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(ITU-R)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IMT-2020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。
        5结束语
        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]石建.面向5G的移动通信技术及其优化研究[D].天津大学,2017.
        [2]李章明.5G移动通信技术及发展趋势的分析与探讨[J].广东通信技术,2015,3504:44-46.
        [3]王实.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].信息通信,2015,12:253-254.
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