5G技术在电力物联网中的应用

国网伊犁伊河供电有限责任公司 范方俊

随着我国信息技术的快速发展，网络已经成为人们日常生活中不可缺少的内容，更基于它的发展为我们的生活带来极大的便利。相较于4G通信技术而言，5G通信技术的实现可以提升数据内容的传输容量，相较于4G传输速度，5G的数据传输速度在风之伤提升了近百倍，并在数据传输的过程中，保持超高的稳定性，确保信息内容的真实可靠性。从5G的特点出发，对物联网在智能家居、驾驶、医疗等方面进行科技革命，极大程度的改变我们现有的生活，提升我们的幸福指数，实现万物互联的可能。本文就5G技术在电力物联网中的应用进行探索，通过对通信与物联网技术内容的联合，分析5G通信技术在电力物联网中的应用，为后续研究提供相应的参考建议。

随着我国社会快速发展，电网规模不断扩大，在智能电网建设的过程中，要做好电力设备、电力终端及设备与用户间的信息传递工作。通过5G通信技术的应用，强化设备与用户之间、用户与用户之间的信息传递，并以5G通信技术高效、安全作为支撑点，实现电力系统更为智能化、自动化的操控。将物联网融入在电力企业，对于国家而言是一项利国利民的行为，既可以检验5G数据网络信息，将两者相互融合发挥各自的特点，使物联网技术在此过程中发挥出最大的作用，产生更多的突破。

1 5G通信和物联网技术概述

5G通信技术又称为第五代网络通信技术，是继4G通信技术研发后的新型通信技术。据有关信息统计，5G通信技术的峰值，在理论上其传输速率已经达到10GB/s，较4G通信技术相比，其传输速度提升了百倍。国际上对5G通信技术进行了三种分类，分别为增强型的网络通信技术，超可靠的低延迟通信技术，大规模机械通信技术，可以说5G通信技术的出现，对于物联网通信技术而言，突破数据传输的距离，其产生的波数可以通过自适应、以波束成形的方式完成长距离信息传输工作，并将该内容应用在物联网中，实现通信技术低延迟的作用，有望降低网络延迟时间使其控制在一毫秒以内（见图1）。

图1 5G通信和物联网间的关系Fig.1The relationship between 5G communication and the Internet of Things

物联网常被称作第三次产业革命，且该革命具有新兴性的表现。在社会生活的过程中，人们早已接受物联网的原理，即通过不同射频完善信息识别及传感功能，并就原设定好的网络协议完成相应主体及其余物体间的关联，在该协约下，可以不受时间地点的约束，在信息技术这一空间下就可以完成内容的交替与转换。物联网技术还可以体现在激光扫描、二维码识别、定位等方式，完善智能化的应用，并为智能化内容做出相应的决策。通过上述内容，可以将物联网作为网络发展的一部分，是其发展的一种延伸形式（见图2）。在电力仿真领域，未来的泛在电力物联网是电力网络与通信网络进一步深度耦合的系统，对整个泛在电力物联网的分析需要开展5G通信网与电力网的联合仿真，需要研究新的联合仿真方法与软件系统。未来泛在电力物联网所连万物是复杂多级多对象，传统的小规模控制与优化算法不能实现如此广域控制，需要研究先进的分层、分布式等优化算法，实现海量对象的即使最优控制，使所连万物相互协调。泛在电力物联网需要为分散的不同型号的5G通信基站提供可靠的电力保障。

图2 5G通信和物联网间的关系Fig.2 The relationship between 5G communication and the Internet of Things

2 电力物联网安全防护技术应用情况

2.1 安全防护目标

5G技术在电力物联网信息技术的应用下，更应做好安全防护工作，有效规避风险，实现电力物联网的安全运行，在此过程中要保障其合法权益不遭受迫害，针对安全防护提出有效的改进措施，防止系统性遭受破坏，继而出现数据丢失、信息被窃取、病毒侵害等风险。电力物联网在信息技术要做好这样安全防护工作，使物联网处于安全，稳定的运行状态，为功能发挥至最大奠定基础[1]。

2.2 安全体系架构

要做好电力物联网的安全体系架构，防止安全问题的出现，保障后续安全问题，有关的体系架构重点应放置在电力公司数据内容、设施及信息的保护，防止非法内容的侵袭，建立安全体系架构，意味着做足保障工作，通过安全体系架构使有关的网络通讯设备及系统数据在运行的状态下，得到安全的保护，并使整个体系架构处于良好的运作状态[2]。在整个电力物联网运行的过程中，要做好相关介质的安全防护工作，特别是对于硬件设施的保护及软环境儿的安全保障。促进业务的顺利开展，可以通过对访问用户识别及数据认证、内容管理及授权鉴别身份等方案，满足物联网在发生突发事件时所需的安全预设工作。

2.3 具体技术应用情况

要做电力物联网安全防护中的加密技术，这一技术作为整体应用的基础，是以电子标签及无线通信技术为基准，并在该技术中应用不同的协议内容，如:Hash，RFID，RFID，Hash-Lock，LCAP等[3]。其次，要做好电力物联网安全技术中的认证工作，有关内容是以电力物联网为基础，对相应的申请者进行身份认证，其认证的目的是为了消除安全隐患，这也是当前电力物联网技术应用的过程中，常用的一种手段，可以将安全隐患逐一排除，可通过口令、域等方式，完成认证工作。最后是要满足电力物联网应用中的防入侵检测及搭建保护体系。该技术是对事后管理内容加以防御，并在此基础上物联网中存在的隐患进行安全排查，防止互联网、组件等内容对主机内部进行入侵，通过检测及保护体系的搭建，使其防护效果实现最佳[4]。

3 5G技术在电力物联网中的应用

3.1 关于5G通信网络架构

5G技术多是通过网络服务体系的架构、满足系统接入网络，并通过承载网及核心网络完成内容信息的传输。有关接入网要做好集中单元、有源天线及分布单元内容的组成。通过集中单元对原有基带内容进行单元化的处理，将非实时的内容分离出来，确保非实时协议满足后续内容的服务工作。通过对有源天线单元进行基带处理及单元分割工作，利用物理层对有关信息内容进行处理，使原基带射频拉远和无源天线进行合并，满足后续的内容服务工作。分布单元是要对原基带处理单元的内容进行重新定义，将其剩余的功能与现有的物理层协议进行实时化的服务。其余的工作是要做好承载网基础资源的内容服务工作，需在原有的网络基础上对内容进行部署，其作用是确保网源数据的内容，可以有效传输到另一个网源之上[5]。通过Mesh组网完成相应的承载，并将该内容逐步下沉，在接入层中完善前传及回传的工作。在支持网络FlexE分片内容上要做好整网智能动态的管控，基于SDN部署，使其接入环达到50GE，汇聚环达到200GE，核心层达到400。满足上述的内容，才可以对核心网进行网元设备的布置工作，并将有关信息传输到移动通信网络的核心，实现对网络有效化的管理与控制。

3.2 在电力物联网中5G技术的应用

电力物联网5G技术的应用工作，应做好配电自动化低压用电信息的采集分布式电源及电力巡检等内容，对重点应用的场景进行布置。通过配电自动化的方式对现有的供电内容进行过流保护工作，若在此过程中发生停电问题，将会对电力物联网的应用造成负面影响[6]。为防止该问题的出现，在配电应用中加入5G通信技术，可以对故障进行精准定位，了解故障发生的时间，在5G通信技术的支持下，时间可以细化到毫秒级。当前电力供电信息的内容主要呈现在业务计量、数据传输等内容中，有关的特点是规模小、频次小、上行流量大、下行流量小等状态。将5G技术应用在其中，可以为供电提供海量数据，并以实时性的状态对数据内容进行呈报，有效完成用电信息的采集。甚至可以在其功能内部加入分布式电源，为整体网络架构从单电源辐射状网络变为双电源及甚至多电源网络的结构，对于用户来讲，这样的方式会使电流呈现更为多元化，可以完成实时的查询。引进5G技术可以强化配电网的灵活性，提升整体的运营效率。如，电缆隧道中的电线铺设在完成后，需要对整体的承载内容进行巡检工作，而该电线铺设是一种封闭的方式，有关巡检工作会对造成安全隐患的发生。为了防止这样的问题出现，可以通过5G智能巡检机器人的方式，解决上述问题[7]。机器人与后台进行实时的通信，将5G技术应用在供电内容的传输工作之中，确保整体数据传输的稳定性与安全性，巡检机器人可以用全景摄像的方式对现场的实时数据传输情况进行播报，并配合5G网络的延时方式对内容进行实时的观看巡检。可以说，引入5G网络可以提升整体信息传输时的安全性能，使配电网更为可靠及灵活（见图3）。

图3 5G通信和物联网间的关系Fig.3 The relationship between 5G communication and the Internet of Things

4 结语

综上所述，5G技术拥有着更高速度、更高容量、低延迟的特点，将其应用在电力物联网中，可以实现万物互联的状态。通过对5G特点的认知，将其在电力电力物联网中的不同场景应用进去，极大程度改变了我们当前的生产生活，为我们提供更多便利化的服务，为电力的可持续化发展奠定基础。