金風(fēng)濤

(甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅嘉峪關(guān) 735100)

科學(xué)技術(shù)水平不斷創(chuàng)新與發(fā)展,帶動(dòng)通信技術(shù)飛躍式發(fā)展,對(duì)社會(huì)生產(chǎn)、生活帶去了巨大改變。基于通信技術(shù)發(fā)展下,5G網(wǎng)絡(luò)研究與5G工程建設(shè)逐步發(fā)展起來(lái),5G無(wú)線通信技術(shù)具有高速率,低時(shí)延,大容量等優(yōu)勢(shì),對(duì)各個(gè)行業(yè)發(fā)展起到了重要影響,為此,我國(guó)也提高了對(duì)冶金工程建設(shè)引入5G無(wú)線通信技術(shù)的重視,并加快對(duì)其技術(shù)方面以及應(yīng)用方面的研究。希望在未來(lái)可以將5G技術(shù)普及到日常生活中,推動(dòng)社會(huì)進(jìn)入新的篇章。

1 5G無(wú)線通信技術(shù)概述

5G技術(shù)是建立在4G技術(shù)基礎(chǔ)上,對(duì)原有系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)、改造而成,是一種更加優(yōu)于4G的新興無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),通過(guò)更新?lián)Q代構(gòu)建出一種新型技術(shù),如表1所示。其中最為突出的特點(diǎn)就是,可以通過(guò)建立新IP地址,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。簡(jiǎn)單說(shuō),就是采用分段傳輸方式實(shí)現(xiàn)信息傳遞,而后集中匯總到移動(dòng)終端,這樣可以很好的確保通信速度,同時(shí),也對(duì)傳輸安全有所保障。在5G無(wú)線通信技術(shù)下,主要組成部分包含了城域網(wǎng)、核心網(wǎng)、接入網(wǎng)。在這三個(gè)網(wǎng)層的互相配合下,促使5G無(wú)線通信技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸效率、安全性得到了極大提升,也正是因此,促使5G無(wú)線通信技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。從當(dāng)前5G無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展情況看,呈現(xiàn)出飛躍式趨勢(shì),在5G技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等方面,具有重要突破,推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迎來(lái)了一個(gè)嶄新的時(shí)代[1]。

表1 5G網(wǎng)絡(luò)與4G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)對(duì)比Tab.1 Comparison of key technical indicators of 5G network and 4G network

2 5G無(wú)線通信技術(shù)在冶金工程應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 新型多天線傳輸技術(shù)

在5G無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用中,新型多天線技術(shù)應(yīng)用居多,在該技術(shù)下,可以在很大程度上使得頻譜資源最大化利用,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用中,可以減少使用同一信息數(shù)據(jù)的頻譜資源?；诖朔N多天線傳輸技術(shù)下,能夠在傳輸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)組建相應(yīng)的傳輸矩陣,主要目的就是為了防止傳輸進(jìn)行時(shí),受到其他因素的干擾,進(jìn)而影響到傳輸質(zhì)量,通過(guò)新型多天線傳輸技術(shù),能夠滿足傳輸邊緣用戶對(duì)高效無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求。此外,技術(shù)開(kāi)發(fā)人員可以充分發(fā)揮該技術(shù)優(yōu)勢(shì),有效、合理、科學(xué)的配置頻譜資源,全面考慮到用戶的實(shí)際需求差異性,掌握好空間分布情況,構(gòu)建出妥善規(guī)劃?？偟膩?lái)說(shuō),新型多天線傳輸技術(shù)的應(yīng)用,真正意義上實(shí)現(xiàn)了“一對(duì)多”式服務(wù)模式,對(duì)5G無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展提供了重要支撐[2]。

2.2 超密集組網(wǎng)技術(shù)

將5G無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用到冶金工程中,其中最為關(guān)鍵的就是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。超密集組網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋程度的提升,在該技術(shù)作用下,可以提升數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量,在此基礎(chǔ)上,分流處理移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。通過(guò)5G無(wú)線通信技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的靈活部署,有助于擴(kuò)大全范圍覆蓋程度。但需要講明的是,該技術(shù)應(yīng)用還有待提升,需要深入研究,因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)部署過(guò)于密集,所以需要解決拓?fù)鋸?fù)雜化情況。所以,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)提高對(duì)超密集組網(wǎng)技術(shù)的關(guān)注,重點(diǎn)解決多余信號(hào)干擾的問(wèn)題,確保移動(dòng)終端性能有所提升,促使5G無(wú)線通信技術(shù)在冶金工程中更好的應(yīng)用。

2.3 高頻傳輸技術(shù)

高頻傳輸?shù)闹攸c(diǎn)就是增加頻段數(shù)量,實(shí)現(xiàn)多頻段傳輸,以此提高傳輸效率。而在5G無(wú)線通信技術(shù)中,具有非常多的頻段支撐數(shù)據(jù)傳輸需求,而這也意味著需要相關(guān)技術(shù)人員,使用更高的技術(shù)將射頻器件的工作頻段調(diào)整到與之符合的頻段,由于現(xiàn)階段通信技術(shù)多元化發(fā)展,因此,若匹配低頻段頻譜為5G無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用,確實(shí)存在一定困難[3]。為解決此問(wèn)題,需要引入高頻傳輸技術(shù),進(jìn)而達(dá)到5G無(wú)線通信技術(shù)頻段使用需求,改變以往擁擠低頻段頻譜傳輸問(wèn)題,進(jìn)而有效提升數(shù)據(jù)傳輸效率。需要注意的是,在這一過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)考慮到空氣中的介質(zhì)是否會(huì)干擾、影響信號(hào)質(zhì)量這一問(wèn)題,如果存在則需要解決,進(jìn)而推動(dòng)高頻段傳輸發(fā)展。此外,應(yīng)用高頻傳輸通信技術(shù),會(huì)消耗大量的能量,針對(duì)此,可以通過(guò)直徑傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行調(diào)節(jié)。相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)研究人員,有必要進(jìn)一步探索最佳的傳輸方式,打破現(xiàn)存限制。

2.4 直接通信技術(shù)

在冶金工程中,會(huì)使用到大量的設(shè)備,而設(shè)備之間的聯(lián)系,主要采用的就是直接通信技術(shù),即不借助其他任何載體,開(kāi)展通信活動(dòng),最終可以完成直接交流目標(biāo)。從以往傳統(tǒng)移動(dòng)通信過(guò)程看,在網(wǎng)絡(luò)面積全覆蓋方面存在很大不足。但采用此種直接通信技術(shù),可以很好的完善各種設(shè)備,從而提高移動(dòng)通信質(zhì)量,為冶金工程建設(shè)提供良好的基礎(chǔ)保障。在直接通信技術(shù)作用下,可以很好的降低各系統(tǒng)運(yùn)行能耗,進(jìn)而有效迎合我國(guó)提倡的節(jié)能減排目標(biāo),對(duì)冶金工程可持續(xù)性發(fā)展起到重要作用[4]。

2.5 云計(jì)算平臺(tái)與直接通信

云計(jì)算平臺(tái)在5G無(wú)線通訊技術(shù)中占有重要地位。分析冶金工程,當(dāng)中涉及到了各種智能設(shè)備,需要進(jìn)行自動(dòng)切換,而將云計(jì)算平臺(tái)應(yīng)用其中,可以對(duì)其實(shí)施科學(xué)的設(shè)置,使得設(shè)備智能化運(yùn)行,進(jìn)而形成健全、科學(xué)、合理的智能組網(wǎng)系統(tǒng),使得5G無(wú)線通信技術(shù)的智能化水平得到提升,同時(shí),也有效降低移動(dòng)通信能源損耗量。除此之外,直接通訊技術(shù)在5G無(wú)線通信技術(shù)中的利用可以降低對(duì)頻譜資源浪費(fèi)率,起到節(jié)約資源的作用[5]。

2.6 同時(shí)同頻同雙工技術(shù)

同時(shí)同頻同雙工關(guān)鍵技術(shù),主要就是同時(shí)通訊方式、同頻接收方式等,在5G無(wú)線通訊技術(shù)中應(yīng)用該技術(shù),有助于保障網(wǎng)絡(luò)銅芯線通當(dāng)中的頻關(guān)鍵技術(shù)高效性,提高通信系統(tǒng)頻譜利用率?；诋?dāng)前軟件技術(shù)與硬件技術(shù)日益更新、提升下,引入同時(shí)同頻同雙工技術(shù),能夠更好的提高通信領(lǐng)域頻譜靈敏度,同時(shí),可以有效降低通信系統(tǒng)大規(guī)模運(yùn)行故障率,確保大規(guī)模運(yùn)行能夠順利進(jìn)行[6]。在冶金工程通訊環(huán)節(jié),會(huì)使用多種類型設(shè)備,但是這些設(shè)備數(shù)量較多,容易在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,出現(xiàn)相互干擾的情況,對(duì)此,可以有效利用同時(shí)同頻同雙工技術(shù),保障通信系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量,有效預(yù)防設(shè)備終端被干擾,從而為冶金工程建設(shè)過(guò)程中的通訊提供高效保障,促使各環(huán)節(jié)工作有序開(kāi)展。

3 5G無(wú)線通信技術(shù)在冶金工程中的實(shí)踐應(yīng)用

5G網(wǎng)絡(luò)在2019年得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,在我國(guó)多個(gè)城市相繼開(kāi)始應(yīng)用?，F(xiàn)階段,5G無(wú)線通信技術(shù)并沒(méi)有全面應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｉ钪?而是在一些大型企業(yè)中逐步應(yīng)用、實(shí)踐。其中在冶金行業(yè)的應(yīng)用,突顯出了一定成果,“遠(yuǎn)程一鍵煉鋼”的開(kāi)啟,使得冶金行業(yè)5G時(shí)代正式到來(lái),轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化冶煉+全自動(dòng)出鋼的方式,極大的提供了冶金效率與水平。相比于3G、4G時(shí)代,5G的應(yīng)用推動(dòng)了鋼鐵行業(yè)飛速發(fā)展。自2018年起中國(guó)聯(lián)通與首鋼集團(tuán)建立合作,開(kāi)啟戰(zhàn)略合作,由此便誕生了我國(guó)第一個(gè)5G示范園,引入5G技術(shù)使得園區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)5G應(yīng)用[7]。當(dāng)前,5G示范園內(nèi),實(shí)現(xiàn)了有無(wú)人駕駛清掃車、中巴、配送車等多種車輛,在未來(lái)發(fā)展中,還將5G 技術(shù)與北斗技術(shù)融合,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位、觀賽導(dǎo)航。此外, 還有其他鋼鐵集團(tuán)與中國(guó)移動(dòng)、華為公司達(dá)成了戰(zhàn)略協(xié)議,進(jìn)一步深化了5G技術(shù)在鋼鐵制造的研發(fā)應(yīng)用。目前,河鋼已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人天車,在工區(qū)內(nèi)天車可以自動(dòng)化找卷、吊卷、放卷,整個(gè)操作過(guò)程的安全性、準(zhǔn)確性、高效性都得到了 提高,倉(cāng)庫(kù)區(qū)自動(dòng)化運(yùn)行基本實(shí)現(xiàn),在該技術(shù)下,應(yīng)用該技術(shù)在很大程度上提高了天車工作效率。

首先,基于5G無(wú)線通信技術(shù)下,無(wú)人駕駛礦車穩(wěn)定性得到了明顯提高,使得運(yùn)行安全得到了保障。比如,包鋼集團(tuán)與中國(guó)移動(dòng)內(nèi)蒙古公司合作后,實(shí)現(xiàn)了智慧礦區(qū)無(wú)人駕駛應(yīng)用。在5G網(wǎng)絡(luò)支持下的無(wú)人駕駛礦車應(yīng)用,對(duì)比傳統(tǒng)真人駕駛礦車,工作效率有了明顯提升,同時(shí),車輛油耗方面,無(wú)人駕駛礦車更低,后續(xù)工作中涉及到的維護(hù)成本也明顯低于以往人工駕車。對(duì)此,礦區(qū)逐步開(kāi)始應(yīng)用新的無(wú)人駕駛車輛,在實(shí)踐中取得了很好的應(yīng)用效果,并有繼續(xù)采購(gòu)新無(wú)人駕駛車輛的趨勢(shì),盡最大可能實(shí)現(xiàn)礦車“無(wú)人化”。通過(guò)應(yīng)用此無(wú)人機(jī)礦車,實(shí)現(xiàn)了智能化管理,與此同時(shí),也在提升了礦區(qū)綜合效益。大約為10%,而整體耗能則下降5%以上,在節(jié)能環(huán)保方面,也得到了極大的提升[8]。

其次,引入5G無(wú)線通信技術(shù)后,實(shí)現(xiàn)了實(shí)景遠(yuǎn)程操作。最為典型的應(yīng)用就是智慧工廠的建立,華菱湘鋼與中國(guó)移動(dòng)通信湖南有限公司、華為合作,積極引入5G無(wú)線通信技術(shù),建設(shè)了現(xiàn)代智慧化工廠。智慧天車的首次投用,代表著5G技術(shù)在我國(guó)鋼鐵行業(yè)正式落地應(yīng)用,華菱湘鋼實(shí)現(xiàn)了5G技術(shù)實(shí)景在我國(guó)的首次應(yīng)用,開(kāi)啟了國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)的首個(gè)先例,對(duì)日后鋼鐵行業(yè)引入5G技術(shù)提供了重要參考。在智慧工廠中,作業(yè)人員不需要到實(shí)地,通過(guò)遠(yuǎn)方操控儀器便可實(shí)現(xiàn)對(duì)煉鋼區(qū)各個(gè)環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)操控,比如天車、卸車、吊運(yùn)、檢修等部分,可以實(shí)現(xiàn)一體化作業(yè)[9]。

最后,在5G技術(shù)下,可以極大的提高自動(dòng)化運(yùn)行實(shí)效。由表1可知,5G技術(shù)時(shí)延非常低,幾乎可以實(shí)現(xiàn)指令發(fā)布與執(zhí)行間“零”延遲,此外,由于5G技術(shù)下載速率非常高,達(dá)到了1.2GUps的下載速率,這一優(yōu)勢(shì)可以幫助作業(yè)人員掌握更加高清的視角,進(jìn)而更好的保障遠(yuǎn)程操控精準(zhǔn)度、操控性。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段,通信技術(shù)的不斷完善與發(fā)展,為人們生活各個(gè)方面的需求提供了支持,推動(dòng)了5G無(wú)線通信技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展。在日后發(fā)展中,我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域研究人員還應(yīng)用積極研究5G相關(guān)技術(shù),擴(kuò)大5G技術(shù)應(yīng)用范圍,充分發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢(shì),助推國(guó)家社會(huì)進(jìn)步,為人們提供更好的生活環(huán)境,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“科技強(qiáng)國(guó)”的發(fā)展目標(biāo)。