方精干，王蓓蕾

（中國電建集團河南省電力勘測設(shè)計院有限公司，河南 鄭州 450007）

0 引 言

電力通信中需要應(yīng)用多種多樣的先進技術(shù)。其中，5G移動通信技術(shù)和光纖通信技術(shù)的應(yīng)用是當(dāng)前的主要發(fā)展趨勢，不僅可以有效滿足現(xiàn)階段電力通信系統(tǒng)的實際需求，而且能夠推動電力通信系統(tǒng)的進一步改革與發(fā)展。因此，本文重點對5G移動通信技術(shù)和光纖通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用展開深入研究。

1 5G移動通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用

1.1 5G移動通信技術(shù)簡介

5G移動通信技術(shù)即第5代移動通信技術(shù)。與以往的2G移動通信技術(shù)、3G移動通信技術(shù)以及4G移動通信技術(shù)一樣，5G移動通信技術(shù)屬于數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種。數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點是將服務(wù)區(qū)域劃分為若干個蜂窩，將模擬信號在移動終端設(shè)備中數(shù)字化，并在轉(zhuǎn)換后作為比特流進行傳輸。5G移動通信技術(shù)是在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用5G無線設(shè)備發(fā)出無線電波，與本地天線陣、發(fā)射機以及接收機相結(jié)合實現(xiàn)通信。其中，發(fā)射機和接收機從公共頻率池中進行頻道分配，且在分離的蜂窩中可以重復(fù)使用頻道；本地天線則與電話網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)相連接，常見的連接形式有高帶寬光纖和無線回程等。當(dāng)用戶從一個蜂窩至另一個蜂窩時，移動終端設(shè)備也會自動切換新蜂窩中的天線[1]。5G移動通信技術(shù)在研發(fā)之初的目標(biāo)在于提高數(shù)據(jù)速率、增大系統(tǒng)容量、減少延遲、節(jié)省能源、實現(xiàn)大規(guī)模設(shè)備連接以及降低成本?，F(xiàn)在的5G移動通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到10 Gb/s，約為上一代4G移動通信技術(shù)的百倍。與有線互聯(lián)網(wǎng)相比，5G移動通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率更快。在延遲方面，4G移動通信技術(shù)為30～70 ms，而5G移動通信技術(shù)不足1 ms。5G移動通信技術(shù)不僅可以在手機網(wǎng)絡(luò)方面發(fā)揮重要價值，而且在家庭網(wǎng)絡(luò)和辦公網(wǎng)絡(luò)等中可以替代有線互聯(lián)網(wǎng)。此外，在電力通信等社會諸多領(lǐng)域，5G移動通信技術(shù)均具有重要的應(yīng)用。

1.2 5G移動通信技術(shù)在電力通信中的具體應(yīng)用

1.2.1 物聯(lián)技術(shù)

物聯(lián)技術(shù)基于5G移動通信技術(shù)可以實現(xiàn)各種設(shè)備之間的有效聯(lián)通和對設(shè)備的遠程智能操控。早在4G移動通信技術(shù)時期，物聯(lián)技術(shù)就已經(jīng)得到了初步發(fā)展。在4G移動通信技術(shù)下，部分家電設(shè)備能夠與智能手機相連接，從而使用戶可以利用智能手機遠程智能操控家電設(shè)備。但是，4G移動通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)速度和信息連接能力有限，只能夠?qū)崿F(xiàn)對部分設(shè)備的連接，無法真正實現(xiàn)萬物互聯(lián)。5G移動通信技術(shù)有效沖破了4G移動通信技術(shù)的限制，擁有更大的數(shù)量流量和更廣的覆蓋范圍，單位面積的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量約為4G移動通信技術(shù)的百倍，能夠?qū)崿F(xiàn)真正的萬物互聯(lián)。在電力通信領(lǐng)域中，通過將5G移動通信技術(shù)與電力通信系統(tǒng)相結(jié)合，可以在不受設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)限制的前提下進一步擴大物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。不僅可以有效減少移動終端設(shè)備的流量消耗，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，還能夠支持各種任務(wù)之間的相互聯(lián)系，從而提升電力通信水平和效率。

1.2.2 人工智能

人工智能亦稱AI、智械以及機器智能等，是指人造機器所表現(xiàn)出來的智能和通過計算機程序所呈現(xiàn)出的智能。人工智能是一門自然科學(xué)與社會科學(xué)相交叉的邊緣學(xué)科。人工智能的核心是建構(gòu)與人類相似乃至超過人類的知識、學(xué)習(xí)、推理、規(guī)劃、感知、交流、移物、使用工具以及操控機械等能力。人工智能具備龐大的數(shù)據(jù)庫，可實現(xiàn)對信息關(guān)鍵詞的快速檢索和精確篩選。近年來，人工智能獲得了迅速發(fā)展，在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用并取得了豐碩成果，包括電力通信領(lǐng)域。利用5G移動通信技術(shù)，人工智能的發(fā)展邁入了一個新階段。5G移動通信技術(shù)的數(shù)據(jù)速率高、數(shù)量傳輸流量大以及網(wǎng)絡(luò)延遲低，十分符合人工智能的需求。電力通信系統(tǒng)通過基于5G移動通信技術(shù)下的升級版人工智能，可以進一步改革硬件平臺。例如，借助人工智能的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，可以根據(jù)現(xiàn)場的電力通信情況合理選擇通信方式與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并通過不斷優(yōu)化來確保電力通信系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行[2]。

1.2.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)是指規(guī)模巨大與類型復(fù)雜的數(shù)據(jù)集合，主要依托于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)以及數(shù)字技術(shù)等高新科學(xué)技術(shù)。這些技術(shù)是實現(xiàn)大數(shù)據(jù)捕獲、存儲、分析、處理以及預(yù)測等能力的基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)的特征可以總結(jié)為4點。一是體量大，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)規(guī)模龐大和數(shù)據(jù)增長迅速快。二是多樣性，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)類型繁多和數(shù)據(jù)構(gòu)成復(fù)雜。三是價值高，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍廣和數(shù)據(jù)應(yīng)用頻率高。四是速度快，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)時效性強和數(shù)據(jù)處理迅速。5G移動通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率約為4G移動通信技術(shù)的百倍，意味著在單位時間內(nèi)5G移動通信技術(shù)所創(chuàng)造的數(shù)據(jù)量將呈幾何級增長，且萬物互聯(lián)下的感知層也將產(chǎn)生更加海量的數(shù)據(jù)，從而驅(qū)動數(shù)據(jù)量快速增長[3]?？梢?，基于5G移動通信技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用高度、深度以及維度都將得到進一步擴展。近年來，隨著電力行業(yè)的發(fā)展，電力通信數(shù)據(jù)不斷增多。針對海量的電力通信數(shù)據(jù)，需要通過5G移動通信技術(shù)下的大數(shù)據(jù)技術(shù)進行有效采集、分析、評估以及處理。

1.2.4 云端技術(shù)

云端技術(shù)的實現(xiàn)離不開網(wǎng)絡(luò)。隨著云端技術(shù)層次的不斷提高，人們對網(wǎng)絡(luò)速度和數(shù)據(jù)流量的需求越來越高，而5G移動通信技術(shù)有效滿足了其實際需求。云端技術(shù)應(yīng)用5G移動通信技術(shù)，不但可以實現(xiàn)大量文件的快速上傳，還能夠有效保證文件的安全性與完整性。5G移動通信技術(shù)下的云端技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的作用包括以下3個方面。一是可以準(zhǔn)確分析用戶特點和需求，再根據(jù)分析結(jié)果為用戶推送更加智能化和更加符合用戶特點和需求的內(nèi)容，提高通信質(zhì)量。二是可以歸納、儲存以及分析系統(tǒng)中所涉及的各類電力設(shè)備的日常運行數(shù)據(jù)，并及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中的異常，以便第一時間找出異常原因并制定解決方案。三是可以實現(xiàn)向移動終端設(shè)備層面的進一步發(fā)展，為電力通信工作人員研制更加方便快捷的信息平臺。

2 光纖通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用

2.1 光纖通信技術(shù)簡介

光纖通信技術(shù)是一種利用光導(dǎo)纖維傳輸信號進行信息傳遞的通信模式。在實際應(yīng)用中，整個光纖通信系統(tǒng)是由許多光纖聚集而成的光纜構(gòu)成的[4]。光纖通信技術(shù)主要具有以下幾項特點。一是傳輸容量大。光纖一次性可收納的電視頻道能夠達到上百萬，可見光頻率比傳統(tǒng)的VHF高很多。二是保密性好。光導(dǎo)纖維的主要材質(zhì)是石英，一方面能夠傳光，另一方面不導(dǎo)電且不受電磁場影響，可以保證通信傳輸?shù)谋Ｃ苄?，使信息不易被竊取。三是性能可靠。光纖不但設(shè)備數(shù)量較少，而且設(shè)備的使用壽命較長，決定了光纖通信設(shè)備極為可靠，不易發(fā)生通信系統(tǒng)故障。四是消耗量小。與一般的同軸電纜相比，光纖的消耗量小得多。雖然光纖的傳輸距離遠長于一般的同軸電纜，但其在傳輸過程中卻不會受環(huán)境影響而引起過大的消耗。

2.2 光纖通信技術(shù)在電力通信中的具體應(yīng)用

2.2.1 光纖復(fù)合地線

光纖復(fù)合地線在我國電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用十分廣泛。光纖復(fù)合地線可以看作是一種地線復(fù)合光纜，具有良好的可靠性與穩(wěn)定性。應(yīng)用光纖復(fù)合地線時，幾乎不用開展煩瑣的運維工作即可保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行[5]。但是，光纖復(fù)合地線成本較高，在實際應(yīng)用中多見于舊線路改造或是新線路投建?，F(xiàn)階段常用的有鋁管型光纖復(fù)合地線結(jié)構(gòu)、鋁骨架型光纖復(fù)合地線結(jié)構(gòu)以及不銹鋼管型光纖復(fù)合地線結(jié)構(gòu)3種光纖復(fù)合地線結(jié)構(gòu)。電力通信系統(tǒng)利用光纖復(fù)合地線主要可以實現(xiàn)兩方面功能。一方面，通過在整個輸電系統(tǒng)中利用光纖復(fù)合地線作為防雷線，實現(xiàn)電力資源傳輸系統(tǒng)中導(dǎo)線的保護功能。另一方面，借助于地線中光纖的信息傳輸功能來整合架空地線與光纜的功能。在電力通信系統(tǒng)中，有效應(yīng)用光纖復(fù)合地線可以大幅度提升整個電力系統(tǒng)的輸電容量，有效實現(xiàn)系統(tǒng)中架空線的高壓化、超高壓化和系統(tǒng)中架空線的有效自動化控制。目前，我國大部分城市的電力傳輸線路已經(jīng)實現(xiàn)了較廣的分布，而且線路復(fù)雜程度較高。在這種電力資源需求量日益提升的背景下，必須要應(yīng)用超高壓架空線才能夠有效滿足電力資源的供給需求。超高壓架空線的需求數(shù)量呈不斷上升趨勢，充分體現(xiàn)了光纖復(fù)合地線在電力通信系統(tǒng)中的極高應(yīng)用價值。

2.2.2 全介質(zhì)自承光纜

目前，我國電力通信系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用了全介質(zhì)自承光纜。一般情況下，在35 kV輸電線路、110 kV輸電線路以及220 kV輸電線路中會優(yōu)先選擇應(yīng)用全介質(zhì)自承光纜。在已組建完畢的輸電線路中，全介質(zhì)自承光纜也有著較多應(yīng)用。自全介質(zhì)自承光纜實現(xiàn)了高壓輸電線桿上電力通信系統(tǒng)的搭建，給電力通信領(lǐng)域帶來的較大收益。全介質(zhì)自承光纜的主要優(yōu)勢在于穩(wěn)定性強和抗干擾能力好，在多種環(huán)境下均能夠進行全介質(zhì)自承光纜的架空敷設(shè)。特別是在強電場環(huán)境下，全介質(zhì)自承光纜中的信號幾乎不受外界因素的干擾[6]。因此，全介質(zhì)自承光纜的應(yīng)用大大推動了我國電力通信領(lǐng)域的進步與發(fā)展。當(dāng)前，在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，社會已經(jīng)全面進入信息化時代，人們對電力通信系統(tǒng)的要求越來越高。通過在電力通信系統(tǒng)中應(yīng)用全介質(zhì)自承光纜，不但可以有效滿足電力通信系統(tǒng)的實際要求，還可以基于全介質(zhì)自承光纜形式衍生出更多的新型電力通信業(yè)務(wù)，以推動電力通信系統(tǒng)的革新發(fā)展。全介質(zhì)自承光纜之所以具有如此高的價值，主要是因為其擁有非常強大的光纖傳輸能力和光纜機械性能，可以在很多環(huán)境下表現(xiàn)出極強的適應(yīng)性。全介質(zhì)自承光纜的實際敷設(shè)中，它可以同高壓輸電線路一起進行敷設(shè)，施工比較方便?；谝陨蟽?yōu)勢，全介質(zhì)自承光纜成為了電力通信領(lǐng)域的重要應(yīng)用技術(shù)之一。全介質(zhì)自承光纜材料本身具有較高的優(yōu)越性，大部分采用非金屬材料，特別是全介質(zhì)自承光纜的外殼，采用的是聚乙烯或其他耐電痕性能好的材質(zhì)[7]。全介質(zhì)自承光纜的設(shè)計充分結(jié)合了我國輸電線路的實際情況和各種外界因素可能會造成的影響，如風(fēng)速的影響、溫度的影響以及雨雪的影響等，因此可適用于各類高壓輸電線路情況?？偟膩碚f，全介質(zhì)自承光纜在電力通信中是一種不可替代的重要光纜類型。

2.2.3 光纖傳輸組網(wǎng)

光纖傳輸組網(wǎng)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用展現(xiàn)出了較高的價值，其中密集波分復(fù)用形式應(yīng)用廣泛。密集波分復(fù)用形式下的光纖傳輸組網(wǎng)，是把多個不同波長的光信號整合到同一根光纖上來實現(xiàn)信息傳輸。每個相鄰光波的波長之間都具有一定的間隔，且這個間隔是特定的。間隔越小，代表光信號越多[8]。密集波分復(fù)用相鄰波長的間隔通常在1～10 mm?；诿芗ǚ謴?fù)用能夠?qū)崿F(xiàn)不同波長在同一光纖設(shè)備上的傳輸，這是光纖傳輸組網(wǎng)應(yīng)用的根本目的[9]。在電力通信系統(tǒng)中實際應(yīng)用密集波分復(fù)用時，隨著波長間隔距離的縮小，光信號的數(shù)量會呈上升趨勢。

3 結(jié) 論

5G移動通信技術(shù)和光纖通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用，深刻體現(xiàn)了現(xiàn)代電力通信系統(tǒng)發(fā)展的先進性。5G移動通信技術(shù)和光纖通信技術(shù)均是當(dāng)下的前沿性技術(shù)，充分應(yīng)用這兩種先進技術(shù)，能夠更好地滿足現(xiàn)階段電力通信系統(tǒng)的實際需求，從而推動電力通信系統(tǒng)的進一步改革與發(fā)展。