支持新型电力系统的5G/6G高可靠低时延电力物联网通信设计与分析

作     者：曾琦 刘友波 李梓玮 马超 钟俊 刘星 

作者机构：四川大学电气工程学院 国网四川综合能源服务有限公司 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 13[艺术学] 080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 0810[工学-信息与通信工程] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 081001[工学-通信与信息系统] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：四川省科技计划(2022YFG0123 2023NSFSC0480) 物联网标准与应用工业和信息化部重点实验室2023年开放基金资助(202303) 

主　　题：电力物联网通信 电力业务 可靠性 时延性 系统设计 

摘      要：新型电力系统中“源-网-荷-储协同控制具有大规模节点接入、双向可靠和广域低时延的信息传输需求，是5G通信重要垂直应用场景。然而，现有民用5G通信无法完全满足电力业务互动控制对高可靠和低时延的信息传输需求。本文在5G标准基础上，将子载波跳频技术（FH）应用于可配置正交频分复用（OFDM）系统中，形成OFDM/FH传输新体制，为新型电力系统提供多业务接入和高可靠的信号传输方案；同时，考虑控制业务短包和突发特性，将OFDM/FH信号传输与5G/6G微时隙(mini-slot)调度策略融合，以mini-slot为基本单位的资源调度和重传机制能有效降低时延。随后，通过理论分析，揭示该电力物联网（IoT）通信系统传输可靠性与重传时延的内在折中关系。通过对无线通信物理层信号处理和媒介接入层时隙调度联合设计，本文提出的基于mini-slot调度架构OFDM/FH的电力物联网5G/6G通信方案，可支持“源-网-荷-储多业务泛在接入、高达99.999%传输可靠性和毫秒级低时延要求，实现了5G/6G高可靠低时延通信（uRLLC）与泛在电力控制业务的深度融合。