ПОСТРОЕНИЕ «SMART» NETWORK НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ «REGION - DISTRICT – CITY»

АННОТАЦИЯ

В связи с ростом нагрузки на энергосистемы становится трудно распределять и контролировать потребление электроэнергии. Поэтому возникает необходимость в альтернативных источниках питания и их учёт с помощью микросетей. В связи с этим растёт потребность в применении «зелёной» генерации для различных устройств, выполняющих узкоспециализированные цели. Задача развития микросетей на основе комбинированных источников питания и беспроводной передачи данных является актуальной. Целью работой являются возможности построения сети 5G для нужд энергетической отрасли.

ABSTRACT

As the load on the power system rises, it becomes difficult to distribute and control electricity consumption. Therefore, there is a need for alternative power sources and their accounting using microgrids. In this regard, there is a growing need for the use of "green" generation for various devices that perform highly specialized purposes. The task of developing microgrids based on combined power supplies and wireless data transmission is urgent. The aim of the work is the possibility of building a 5G network for the needs of the energy industry.

Ключевые слова: «smart» электросеть, микросети, технология 5G, энергетика, «smart» city.

Keywords: «smart» electric grid, micro grids, 5G technology, energy, «smart» city.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время, в связи с ростом потребления электроэнергии, большое внимание уделяют энергетике. Спрос на потребление связан не только ростом населения, но и новыми моделями техники и технологии [1,2,3,8,9,10,14,15,16]. Применение беспроводных сетей технологии 5G позволит создать сеть датчиков для управления сетями распределения ресурсов электроэнергии, воды и газа [13].

В последнее время происходит разделение энергосистемы на небольшие сети, которые не зависят от общей энергетической системы. Они заменены альтернативными источниками электропитания (солнечные батареи, ветреные генераторы, микрогидростанции и т. п), имеющие в наличии свои собственные мощности. Поэтому создаются микросети на базе энергетически изолированных городков, позволяющих осуществить высокоскоростную передачу данных и решает задачу развития микросетей [12,13].

МЕТОД

«Smart» network позволит максимально использовать энергоресурсы и быстро реагировать на различные чрезвычайные ситуации [13]. Энергосистема состоит из подстанций, реле, токопроводов, различной сложной аппаратуры, которые уже сложно управлять. Для эксплуатации и обслуживания требуется много квалифицированных кадров. В последнее время используются «smart» роботы или дроны. Они обнаруживают проблемы, контролируют работу оборудования с помощью камер, очков. С ростом «зелёной» энергетики возникла необходимость в микросетях нового поколения на основе 5G [4,5,6,7,11,17]. С помощью 5G можно построить модель прогнозирования объёмов производства и потребления энергии. В настоящее время запущена технология 5G, позволяющая передавать видеопоток со скоростью 1376 Мбит/сек.

Рисунок 1. Наглядное изображение классифицикации технологии 5G по сегментам

Рассмотрим построение беспроводной технологии 5G для нужд электротехнических объектов. Существуют различные способы реализации сети. Наиболее выгодным является сеть на основе трехуровневой технологии «region–district– city» («область – район – город»).

Органы стандартизации 5G и телекоммуникационное сообщество классифицировали данный стандарт по трем сегментам (рис. 1). Данная технология может быть использована не только в энергетике (для автоматизации распределения электроэнергии в «smart» gird , «smart» home и «smart» city), но и в транспортной системе для подключения электромобилей к общей сети на базе V2X (Vehicle to every thing) (рис. 2).

Рисунок 2. Классифицикация технологии V2X (Vehicle to every thing)

Вариант развёртывания беспроводной сети 5G «region–district– city» («область – район – город») показан на рисунке 3. Данная технология 5G работает в диапазоне от 694 МГц до 790 МГц, которая обеспечивает связь за пределами видимости из-за большой зоны покрытия. Частота от 1 ГГц до 6 ГГц обеспечивает связь крупных городов. Для зон с большим покрытием и с наибольшим числом абонентов связь обеспечивается в диапазоне частот от 24 ГГц до 86 ГГц [2].

Рисунок. 3. Развёртывание сети технологии 5G

V2X – общий термин для обозначения режимов связи транспортного средства с транспортным средством, URLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communication) –  сверхнадежная связь с малой задержкой, еМВВ (Enhanced Mobile Broadband) – усовершенствованная подвижная сеть, МIоТ (Machine Type Communication)– крупномасштабные системы межмашинных коммуникаций, VNF (Virtual Network Function) – виртуальные сетевые функции, AUSF (Authentication Server Function) – плоскости управления: серверы аутентификации, UDM (Unified Data Management) – унифицированные базы данных,  NSSF (Network Slice Selection Function) – выбор сетевого слоя, SMF (Session Management Function) – управление сессией, AMF (Core Accessand Mobility Management Function) – управление доступом и мобильностью, UPF (User Plane Function) – передача данных абонентов, PCF (Policy Control Function) – управление политиками, SDSF (Structured Data Storage Network Function) – системы хранения структурированных данных, AF (Application Function) – управление сетью согласно требованиям приложений, NEF (Network Exposure Function) – обеспечение взаимодействия сети с внешними функциями, NRF (NF Repository Function) –  хранилище сетевых функций

ВЫВОДЫ

При использовании приложений технологии 5G возможно подключить счётчики воды, электроэнергии, бытовые устройства («smart» home), создать «smart» офис, систему видеонаблюдения («smart» city), управлять индивидуальными энергетическими устройствами.

Список литературы:

1. Закиров В.М., Аметова А.А., Оценка качественных показателей процесса обслуживания железнодорожного транспорта // The Scientific Heritage. ­– 2021. – № 66-1 (66). – С. 36-39.
2. Курбанов Ж.Ф., Колесников И.К, Яронова Н.В. Основы цифровой и интеллектуальной системы железнодорожной связи // The Scientific Heritage. ­– 2020. – № 55-1 (55). – С. 26-32.
3. Курбанов Ж.Ф., Колесников И.К, Яронова Н.В. Современная цифровая связь железной дороги // The Scientific Heritage. – 2020. – № 55-1(55). – С. 23-26.
4. Роенков Д.Н., Плеханов П.А. Мобильные сети поколения 5G: перспективы применения // Автоматика, связь, информатика. – 2020. – № 10. – С. 2-7.
5. Роенков Д.Н., Плеханов П.А. Подвижная связь 5G // Автоматика, связь, информатика. – 2019. – № 5. – С. 8-12.
6. Роенков Д.Н., Плеханов П.А. Стандартизация требований для систем беспроводной связи // Автоматика, связь, информатика. – 2020. – № 4. – С. 38-42.
7. Роенков Д.Н., Плеханов П.А. Технология MIMO для подвижной связи 5G // Автоматика, связь, информатика. – 2019. – № 8. – С. 21-25.
8. Роенков Д.Н., Яронова H.В. Атмосферные оптические линии связи // Автоматика, связь, информатика. – 2016. – № 11. – С. 7-10.
9. Роенков Д.Н., Яронова H.В. Технология "стриж" и перспективы ее применения // Автоматика, связь, информатика. – 2017. – № 9. – С. 9-12.
10. Роенков Д.Н., Яронова H.В. Квантовые линии связи // Автоматика, связь, информатика. – 2019. – № 9. – С. 23-28
11. Тихвинский В.О., Развитие сетей мобильной связи 5G. Основные задачи и ход реализации программ METIS и 5G PPP / «Перспективы развития инфокомуникаций: технологии и вопросы регулирования сектора», – Астана. 2014, -34 с.
12. Филипов С., Новая технологическая революция и требования к энергетик // Foresight and STI Covernance, T12, № 4, – Москва, – 2018. – С. 20-33.
13. Яронова Н.В., Аметова А.А. Построение «smart» электросети с применением инновационных технологий //Universium: технические науки. – 2021. – № 9(90) – 1. – С. 53-57.
14. Яронова Н.В., Шосалманов А.Х., Ходжамов Ш.Ф. Возможности применения на железнодоророжном транспорте технологий беспроводной связи // The Scientific Heritage. ­– 2021. – № 63-1 (63). – С. 69-72.
15. Kolesnikov I.,  Yaronova N.,  Kurbanov J.,  Khusnidinova N.F.,  Intelligent railway transport radio communication based on neural networks // Construction Mechanics, Hydraulics and Water Resources Engineering (CONMECHYDRO 2021).
16. Кurbanov J.B., Yaronova N.V., Sattarov X.A., Khusnidinova, N.V. Model and device for measuring the parameters of the technological radio communication network in the 'on-line' mode in the signaling and communication laboratory wagon // 2020 International Conference on Information Science and Communications Technologies, ICISCT 2020.
17. Yaronova N.V., Ametova A.A., Mirzaeva A.B. Application of computer-aided design systems for calculating the parameters of stationary antennas in the hectometer range // Актуальные научные исследования в современном мире. – 2021. – № 5-1 (73). – С. 107-113.