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【摘要】本文介紹了5G移動通信的技術特點，探討了5G移動通信在電力系統中的應用前景。具體分析5G移動通信技術高帶寬、定向性比較好的特點，在電力系統特定環境中的用途。5G網絡結合電力系統中設備眾多，專用網絡要求高，需要帶寬高的特點，開展應用建設，實現變電站、線路桿塔、線路無人機、變電站機器人、配電自動化等電力設備通信全覆蓋，最終實現5G移動通信環境下電力系統全部設備物聯網建設。該網絡建設完成之后，可以極大方便電力系統各個專業運行維護，提高檢修、巡視效率。

【關鍵詞】5G通信;電力通信網;MIMO;高帶寬;波束成形

一、前言

目前，智能手機采用了最新通信標準LET，最大傳輸速度為每秒150Mb左右，1000M等于1G，所以，傳輸速度為每秒0.15Gb。也就是說在5G時代，傳輸速度將在LTE時代的基礎上提高60多倍，進入超高速時代。高頻傳輸是提高無線通信速度的方法之一。頻率越高，可用于通信的頻率范圍（帶寬）就越寬，信道容量就越大，一次傳輸的信息量就越大。也就是說，傳輸速度越快。一般來說電波的帶寬越寬，通信速度越快，通信標準每升級一代，帶寬就變寬一些。現在4G移動終端的LTE帶寬的為20MHz。而且，多部移動終端同時通信的機制也隨著標準的更新換代而變得越發高效。而且隨著調制解調機制的越來越先進，電波每次攜帶的信息量也在不斷增多。為了實現每秒10Gb的通信目標，100M~1000M（1G）Hz的帶寬必不可少。但根據現在已經進行的分配情況，在無線通信所使用的頻率范圍內（700M~2GHz）已經沒有這么寬的帶寬。因為該范圍的電波已被分配一空，并嚴格規定好了用途。除了移動終端，還廣泛用于電視廣播、航空無線通信、衛星通信、射電天文學等。因此5G通信只能使用無線通信迄今從未使用過的高頻電波，具體來說使用3.5GHz或者10GHz的頻帶。不過電波的頻率越高，傳輸距離越短，遠距離傳輸越難。而且高頻電波的直線性能比較好，不容易發生衍射，遇到障礙物容易被阻擋。也就是說，雖然高頻電波的通信速度較快，但是，其本身很難用作手機的電波。因此有必要進一步提高現有技術，應用大規模MIMO技術的天線是解決辦法。

二、5G移動通信關鍵——MIMO技術

MIMO（Multiple-InputMultiple-Output，多輸入多輸出）是使用多個天線來發射和接收電波的技術。大規模MIMO技術是實現5G的核心技術之一，它利用幾十到幾百個天線的連動，僅向特定方向發射波束。大規模MIMO是實現高頻電波應用的一種技術。通過波束成形技術獎信號非常強的電波發送給移動終端。一般來說5G需要使用比現在頻率更高的電波。不過，電波頻率越高，則傳輸距離越短（易損耗）。由于大規模MIMO技術能夠向特定方向發射電磁波，所以可以彌補高頻信號抵達移動終端之前的損耗。盡管大規模MIMO被視為5G通信的核心技術，但是它仍然無法彌補高頻電波的自身缺陷——衍射困難，不容易道道建筑物背面，容易形成盲區。所以可以設置更多的基站，或者兼用低頻電波（容易到達）等措施，可以減少信號盲區。此外，5G網絡要想真正達到每秒10Gb的通信速度，就必須進一步改進調制方式，并改進向多個用戶分配基站通信能力的機制。而且研發能夠接受高頻電波的新一代手機。

三、電力系統應用前景

3.1定向波束與4G不同的是，4G是利用天線在大范圍內發射同樣的電波來傳輸信號。而5G是利用波束成形技術，使得正在通話的移動終端可以指向一個非常狹小的范圍精準地定向發送信號。也就是說，移動終端不會受到與自己通信無關的多余電波，因此能極大的改善通信環境。定向性波束非常適合分布得當的配電自動化站點和變電站的通信。3.2高帶寬的實際應用價值如果下一代超高速無線通信得以普及，擁有通信的不僅局限于變電站，只要是涉及電力自動化的設備都可以涵蓋，到時候一個嶄新的科學管理的是帶即將到帶，輸電專業的無人機，變電站及配電站的巡視機器人都可以通過電力5G無線通信接入。以輸電專業無人機為例，將不間斷發送幾首自己所處位置及周邊環境的信息，或者將桿塔情況傳輸至調度控制中心。電力5G高速通信實現后，配備著GPS的傳感器的智能移動終端，可以及時查看現在設備的各種運行狀況和參數，及時發送和接受影像之類的大量數據。此外還可以通信光纜資源移植在手持終端系統內，利用定位功能，實現在地圖上實現故障點精確地位，從而大大縮短尋找故障點的時間。

四、結束語

在未來5G通信網的的推廣，在移動公網中的需要大規模建設5G基站的難題，恰巧非常適合現有電力系統網絡的規模，結合配電自動化站點分布密集和變電站均勻分布的特點，將極大改善電力通信網的資源。豐富的信道帶寬會為電力系統各專業電力根據設備按空間分布的特點并入網絡，最終實現電力系統物聯網。

作者:齊志 單位:天津市電力公司城南供電分公司