0.引言
当前，在能源领域，企业为提高自身生产力，采购越来越多的生产经营设备，业务支持和日常维护尤为重要。大部分企业都不能进行网络和终端的统一管理，需要借助一系列的信息技术提高管理水平。目前的网络性能已经不能满足这些要求，导致了基于移动通信技术的电网数字化应用的发展，使得电力系统对网络的安全性和稳定性要求极高，要求在15毫秒以内的通信延迟。所以，促进5G在电力行业应用的融合，对于垂直电力行业的发展至关重要。
1.电力5G通信终端概述
电力5G通信终端将传统电力业务终端赋能5G，可以实现传统业务数据转换和5G通信协议分析。具备网络授时、端到端互连、数据转发、网关网管、5G信号局部显示等功能，满足电力业务接入5G网络的需要。满足电力5G通信终端抗电磁干扰能力强的电力应用场景。内建5G网络时钟分析模块，可为多终端强同步环境下的相测量设备（PMU）、配网差动等多端强同步环境提供网络和时钟源支撑。该动态IP端到端解决方案，通过移动边缘计算（MEC）链路管理，快速实现业务匹配。
2.关键技术分析
2.1D2D技术应用
无线通信依靠基站、接线成本高、信号覆盖范围有限，在电网中难以大规模应用。5G技术的主要功能是D2D(Device to Device)，基站作为中转站，实现了通信终端与通信网的直接连接。智能网通信终端的分布密度可以充分利用D2D技术的优势，极大地提高网络连接质量和网络传输速度，减少对运营商基站的依赖性和运行成本。
2.2多天线传输技术的应用
在传统的网络通信技术中，引入有源天线阵列可以改善信号覆盖不足的问题，这就是多天线技术。随著科技的进一步发展，天线阵列逐渐从2D转向3D，提高了信号传输的精度。这一技术将显著提高地下配电室等智能电网终端应用场景的传输质量。
2.3网络切片在5G中的应用
对运营商网络进行划分，促使运营商向虚拟网络转变，并且这些网络有不同的特点，特别是带宽和网络延迟。针对行业发展的需求，在特定领域采用不同的虚拟网络。我国已单独就5G网络切片技术制定了白皮书，就5G网络切片技术在智能电网中的应用提出意见，要求工业界将5G网络切片技术用于智能电网建设和5G网络建设。网络化功能模块丰富智能电网的功能。
2.4C-RAN接入网络结构
C-RAN接入网结构是5G网络通信技术的发展方向，传送效率极高。能够满足5G通信技术对信息传输速度的要求。有效地提高设备的无线网络信号覆盖能力。目前，相关领域的研究重点是集中控制和界面定制。在现有的智能电网光通网中应用该结构，可进一步降低电网通信的运行成本。与此同时，也便于员工收集数据，发现电网运行中的问题。
3.基于5G的电力通信终端架构设计及组网应用
5G电力通信设备是一种集多种功能、应用和技术为一体的高度集成设备。它顺应了多领域信息通信技术融合的发展趋势，支持多运营商、多网络兼容。5G电力通信设备也适合通信终端分布广、节点分散的场合。在电力信息采集、配电网自动化、能源效率管理、分布式能源接入和移动运营等领域，支持视频业务、应急救援、生产信息等高带宽业务传输。
3.1电力5G通信终端硬件架构
5G电力通信终端主要包括主控模块、扩展模块(授时模块)、端口保护模块和模块适配模块。模块通过USB、PCIE等接口与主控模块进行通信，以实现5G数据的传输；通过通用异步收发传输器(UART)提供5G授时信息，并通过通用输入/输出口(GPIO)提供精确的时钟同步信息。主控制模块实现电力规约接入、数据传输管理和高级应用。授时模块分析网络授时信号，将其转换成电力标准IRIG-B码给业务终端提供时钟源。模块适用于M.2或栅格阵列封装(LGA)形态的5G模块，并能实现驻网和拨号功能。保护端口模块，满足电力严酷的电磁环境，增加电源端口、通讯端口的保护电路，以满足Ⅳ级的浪涌、电速瞬变等电磁干扰，保证产品长期稳定运行。
3.2电力5G终端软件功能
该软件框架包括3个部分：
（1）人机交互层。主要完成终端参数配置、参数显示、状态监视显示、程序升级、日志查询等功能。
（2）平台层。对不同的lib库提供了支持，包括防火墙设置，日志管理，AT指令模块，程序升级管理等功能。
（3）业务方面。包括LED显示屏控制（信号强度、网络类型、自我检测状态）、核心数据转发模块（串口、LAN和USB局域网）、系统监测模块（看门狗、心跳监测、模块监测）。
授时功能实现。以5G标准时间信号为基础，又称时钟源服务，基站通过系统信息块SIB9周期性发送时间戳信息，累加传输延迟，通过迭代逐步计算延迟，并进行部分修正.
NR网络中空中接口是基于R15标准的，通过SIB消息发送包括日、秒、毫秒、微秒信息在内的时钟信息，向5G模块发送时间信息。各模块通过串口和GPIO将送时间信息和基准脉冲信息发送给通信终端授时模块。
通信终端授时转换模块操作时序：
（1）CPU接收模块串口的时标数据。
（2）CPU将串口时间戳数据转换为B码芯片，并将其转换为B码芯片。
（3）B码芯片接收具有数据的脉宽序列（4）Step；步骤（3）无数据返回。
（4）B码芯片检查参考脉冲，有脉冲电平变化，输出B码，返回步骤（3）；若脉冲电平变化不大，则返回（4）步。
4.结束语
目前，信息通信技术已经融合并渗透到各行各业，经济社会各领域的数字化转型趋势日益明显。5G是数字化战略的先导领域，是经济和社会数字化转型的重要驱动力量。5G的发展，将给信息通信行业带来又一次全面的提升，对保障广大人民群众的用电需求和工业生产安全起到积极作用。另外，5G的应用需要电信运营商和行业用户共同开发，对网络切片、安全接入、终端管理等功能进行测试验证。需要多方合作，研究典型解决方案，进一步推动5G电源行业的发展。
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