5G 移动通信技术和光纤通信技术在电力通信中的实践研究

江依纯

（国网江苏省电力有限公司 连云港供电分公司，江苏 连云港 222000）

0 引 言

我国无线通信技术迅速发展，5G 逐渐进入市场，在多个行业领域被大范围应用，获得了显著的应用成效，尤其是电力通信系统，提供超大数据流量，拓宽覆盖范围。智能控制技术为人们的日常工作生活带来了较大便利，推动电力系统通信技术迅速发展。电力通信需要更加符合电力系统的管控需求，面对通信和调度需求的变化，需要合理应用光纤通信技术，进一步保证电力通信的安全可靠性，提高传输质量和效率。

1 5G 移动通信技术在电力通信中的应用实践

1.1 5G 移动通信技术

5G 是第五代移动通信技术的简称，具有速度快、覆盖广、延迟低等特点，有效打破人和人、人和物之间存在的界限，将人和物处于数字生态系统内，实现数字化、信息化的交流方式。当前，5G 技术和设备获得显著的成果，促进5G 场景应用成为全球关注的焦点。5G 通信发展过程中，在现代多种科学技术的加持下，有机结合人工智能（Artificial Intelligence，AI）和大数据等技术，不断出现虚拟现实（Virtual Reality，VR）、物联网、无人机等新兴产业，为我国创造奠定良好的基础。但是，我国配电网运行中存在较多安全隐患，从而需要不断加大对5G 通信的应用，全面整合各项资源，创造安全和高效的运行环境，减少安全隐患，最大限度保障配电网运行的安全可靠性[1]。

1.2 物联技术的应用

信息时代发展背景下，市场上出现多种类型的电子设备，与通信技术具有密切关系，逐渐实现远程操控等目标，为人们带来更多便利服务。随着科学技术的进步和发展，5G技术能够更加高效地控制物联网，具有覆盖面广泛、流量大等特点，进一步推动物联网技术的普及和应用。另外，5G 技术能够扩大物理网的连接规模，减少流量损耗，有效节约网络建设成本，同时在物联网中5G 通信能够提供安全可靠的技术支持和保障，进一步保证物联通信稳定性。5G 技术能有效连接电网运行设备，当设备出现故障问题时能够及时、准确地远程控制设备，由于其覆盖面广泛，且安全稳定，能够保证电网远程控制的准确性和及时高效性，防止电网通信问题的发生。

例如，智能化手机和家电之间借助4G 通信技术进行通信连接，实现手机能够远程操控家电，增强家电的智能化，但是在实际应用中依然存在一定不足。部分品牌家电合理设计通信联系，借助5G 技术提高电力通信质量和效率，便于人们以手机远程操控家电开关，调节室内空调温度、电磁炉开关和火力等[2]。

1.3 人工智能的应用

人工智能在多个领域被广泛运用，推动多个行业改革发展，电力领域同样如此，逐渐加大人工智能技术的应用力度。人们日常工作生活中对移动通信技术提出更高要求，造成以往的移动通信无法符合其实际需求，5G 网络应运而生，为通信提供更加安全、高效的支撑，全面提高电力通信水平。5G 移动通信技术流量大、覆盖面广、网络延迟短以及传输速度快，有效推动人工智能在电力通信中的高效应用，降低通信风险，进一步保护各项信息数据的可靠性。

VR 直播过程中需要安全稳定的网络技术和优质基础环境为其提供支撑，促进VR 直播更加高效顺利地进行。部分公司在VR 直播和虚拟仿真业务中合理应用AI 交互等先进技术，积极探索在直播、虚拟社区场景中AI、虚拟数字人的有机融合应用，如AI直播、AI 助理等。

1.4 云端技术的应用

信息传输持续发展中，信息技术传输的安全高效性、信息共享是信息时代体现出的主要特征，云端技术的运用获得了显著的应用效果。云端技术能够有效存储多种类型的信息数据，并且储存的安全系数较高，有效避免数据丢失、篡改等问题的发生。5G 技术能够为云端技术的运用提供基础保障，数据量大、传输速度快，主要体现在以下几个方面。

（1）5G 技术借助云端服务更加满足现代人们的多元化需求，具有个性化特征，在电力通信系统顺利运行中，实现自动化分析，为不同客户群体提供个性化、多元化的电力通信服务，同时合理分析和应用云端向客户及时推送针对性服务，全面增强用户通信体验，提高通信质量和服务水平[3]。

（2）促进移动通信设备逐渐向云方向创新发展。借助5G 技术，有效提高云端移动设备运行水平，丰富其功能，改善人们生活质量，同时有助于电力通信人员借助先进技术，创建更加便捷的信息平台。

（3）云端技术的应用。针对多种电力设备的运行信息数据进行合理归纳、存储和分析，便于相关人员全面掌握设备运行异常数据，采用合理措施，处理各项故障问题，保证设备运行安全稳定性。

以一个办公实例介绍云端技术的运用，普遍在外网移动办公场景、总部办公场景中的应用。如具有代表性的办公系统为本地系统，利用本地系统服务器，便于管理者随时查看所需信息，远程登录系统视图办公室数据，同时在电力通信中引入云端技术，提高信息交互能力，借助虚拟化技术，整合电力通信各项信息资源，提高存储能力，并结合用户的通信需求，合理调配计算和存储资源，保障电力通信的安全稳定性。

1.5 加密上传应用

加密电力通信内的报文，合理进行加密操作，利用5G 通信硬件设备上传报文，从而有效防止上传报文时产生非法攻击、盗取以及篡改等现象发生。例如，某供电单位在智能配电网终端通信系统中引入该技术，配置相对应的配电专用安全芯片，进一步保证报文上传的安全可靠性。该芯片基于5G 技术研发而成，具有较强的安全防护性，将其规范应用到终端安全技术中，为用户身份验证、报文加密和解密等相关功能顺利进行提供有力的支撑和保障，提高相关信息数据在终端通信中的保密性、完整准确性。智能配电网终端安全技术设计的过程中，需要结合各项运行需求，合理选用安全芯片，为操作系统单独运行和操作提供支撑，有效管理芯片上多种类型的密钥、数据以及文件信息资料，同时在该芯片实际运行中，能够有效响应外部串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）的传送指令，从而有效提高加密、解密和签名等操作的质量和效率[4]。另外，设计人员可以在该芯片结构内部设计存储器保护单元、真随机数发生器等功能结构，进一步保证其在物理层面的安全可靠性，同时在设计过程中设置最大擦写次数为10 万次，最小数据存储时间为10 d，确保芯片储存信息数据的可靠性。

2 光纤通信技术在电力通信中的应用实践

2.1 光纤通信技术

该技术主要应用光导纤维材料当作数据传输载体，充分发挥光导纤维的通信媒介功能，在电力通信中被广泛应用。主要运用的光纤材质包含涂层、包层以及纤芯。光纤内芯直径较小，涂层对光纤具有良好的保护作用，增强其韧性；包层能够和光纤内芯构建折射，结合两者折射率的差异性，全反射光信号，有效传输光信号。在电力通信系统中常用的光纤类型如表1 所示。

表1 常见光纤类型

2.2 光纤传输组网技术的应用

电力通信中常用的组网形式有密集波分复用技术，在实践应用中发挥着至关重要的作用，获得理想的电力通信效果[5]。另外，结合相邻峰值波长的间隔，波分复用技术划分为粗波和密集波分复用，具有代表性的密集波分复用技术如图2 所示。应用波长不一样的信号在电力通信设备转换下，在相同光纤设备上有效传输，达到符合技术的运用目的。当波长间距呈现出持续减小的趋势时，光信号数量持续增加，实现光源在发送端数据包内进行安全完整的储存，从而有效发送光信号。接收端设备能够针对多种类型的光信号进行统一处理，保证电力通信传输安全和效率。

图2 密集波分复用技术

2.3 全介质自承光缆的应用

我国电力通信系统通常在220 kV、110 kV、35 kV 电压输电线中运用，在修建完成的线路上该种光纤通信技术具有较好的适用性，便于电力企业在高压输电线杆直接构建通信网络，同时在多种环境下能够进行架空敷设，促进我国电力通信系统改革发展。电力企业运用光纤通信技术，能满足企业本身的多种通信需求，能够增设多种新通信业务，充分发挥全介质自承光缆较高的光纤传输和光缆机械性能、良好的环境性能。电力通信施工过程中，能够和其他相关高压电力传输线路共同铺设，主要由于该技术在传输强电场环境内，光线传输信号不受到其他相关因素的影响，具有较强的抗干扰性能，属于电力通信中高效便捷的传输模式。光纤通信技术具有显著的应用优势，其原因是全介质自承光缆普遍由非金属材料组成，光缆外套包含聚乙烯、耐电痕外套。在设计和应用过程中，综合考量了我国电力线路的现状，在多种高压输电线路被高效应用。实际运用中，需要结合实际情况和需求，选择最佳外护套。另外，光缆设计和应用中综合考虑多种外部条件的相应影响范围与程度，如风速变化、温湿度变化以及自然气候变化等因素，增强光纤通信技术的抗冲击性能，施工操作简单，在电力通信中的应用效果较佳。

例如，某电力通信企业新建220 kV 的高压输电作为通信干线走廊，为了确保通信和输电线路运行寿命大于30 年的匹配性，综合考虑光纤通信的安全可靠性、施工和维护的便捷性等多个方面，选择光纤复合架空地线，不适合应用全介质自承光缆。但是，针对已经建成的220 kV 及以下的输电线路，尤其是区域变电所之间的通信，合理选择全介质自承光缆，考虑原有电力线路上假设的全介质自承光缆安全可靠性，综合评估电力线路运行时间、杆塔老化现象等，明确全介质自承光缆架设的可行性与有效性。因此，架设全介质自承光缆，尽可能选择线路杆塔条件良好的电力线路。

3 结 论

电力通信中5G 移动通信技术和光纤通信技术发挥不可或缺的重要作用，明确其对电力通信带来的影响，需要人们结合实际情况和电力通信需求，选择合适的通信技术，促进电力通信持续发展。