5G在三大領(lǐng)域多種場(chǎng)景提供連接服務(wù),賦能數(shù)字化生活、數(shù)字化經(jīng)濟(jì)和數(shù)字化治理,尤其是切片、MEC技術(shù),可提供差異化、可信、分布式、按需定制的功能,為各個(gè)行業(yè)提供高性能的網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算能力,如可為電力行業(yè)提供計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)一體化的綜合服務(wù)。新基建的提出,更進(jìn)一步加快推動(dòng)5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等與行業(yè)的深度結(jié)合和快速落地。文章選取電力行業(yè)為5G賦能的基礎(chǔ)行業(yè),首先對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)和典型業(yè)務(wù)發(fā)展需求進(jìn)行分析,定性剖析能源互聯(lián)網(wǎng)和5G結(jié)合的核心觸點(diǎn)——5G切片技術(shù)和MEC技術(shù)。在此基礎(chǔ)上,開(kāi)展能源互聯(lián)網(wǎng)云網(wǎng)端一體化架構(gòu)設(shè)計(jì),并針對(duì)云和網(wǎng)的整體框架結(jié)構(gòu)和對(duì)應(yīng)技術(shù)發(fā)展路線進(jìn)行詳細(xì)闡述。該設(shè)計(jì)成果不管是對(duì)5G+ToB業(yè)務(wù)商業(yè)化落地還是對(duì)智能電網(wǎng)自身發(fā)展都有著非常重要的意義。 

【文章來(lái)源】：電力信息與通信技術(shù). 2020,18(08)

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

基于算力網(wǎng)絡(luò)的云邊協(xié)同的分布式云架構(gòu)

表1 電力業(yè)務(wù)分析及對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)切片映射和基礎(chǔ)能力需求對(duì)應(yīng)Table 1 Power business analysis and corresponding network slice mapping and basic capability requirement correspondence 業(yè)務(wù)類別 序號(hào) 業(yè)務(wù)名稱 通信需求 網(wǎng)絡(luò) 基礎(chǔ)處理能力 時(shí)延 帶寬 通信系統(tǒng)可靠性 安全隔離 連接數(shù) 網(wǎng)絡(luò)切片類型 控制類 1 智能分布式配電自動(dòng)化(三遙) ≤12 ms 210 Mbps 99.999% 安全生產(chǎn)I區(qū) X×10個(gè)/ km2 uRLLC 邊緣計(jì)算 2 配電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù) 業(yè)務(wù)端到端≤15 ms ≤10 Mbps ＞99.999% 安全生產(chǎn)I區(qū) X×10個(gè)/ km2 uRLLC 邊緣計(jì)算 3 精準(zhǔn)負(fù)荷控制 ≤50 ms(毫秒級(jí)) 50 kbps～2 Mbps 99.999% 安全生產(chǎn)I區(qū) X×10個(gè)/km2 uRLLC 邊緣計(jì)算 4 分布式能源調(diào)控 采集類≤3 s ≥2 Mbps 采集類99.9%,控制類99.999% 綜合包含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū) 百萬(wàn)～千萬(wàn)級(jí) uRLLC、mMTC 邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng) 控制類≤1 s 5 同步相量測(cè)量PMU 端到端≤50 ms ≤10 Mbps ＞99.999% 安全生產(chǎn)I區(qū) 千萬(wàn)/km2 uRLLC 邊緣計(jì)算 采集類 1 高級(jí)計(jì)量 ≤3 s 1～2 Mbps 99.9% 管理信息大區(qū)Ⅲ 集抄模式X×100個(gè)/km2下沉到用戶后翻50～100倍 mMTC 物聯(lián)網(wǎng) 2 電站巡檢機(jī)器人 ≤200 ms 4～10 Mbps 99.9% 管理信息大區(qū)Ⅲ 集中在局部區(qū)域1～2個(gè) eMBB 云計(jì)算 3 輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢 云計(jì)算 4 配電房視頻綜合監(jiān)控 云計(jì)算 5 移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)管控 20～100 Mbps 局部區(qū)域5～10個(gè) 云計(jì)算 6 應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)自組網(wǎng)綜合應(yīng)用 邊緣計(jì)算2)管的層面。結(jié)合切片編排管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)包括接入網(wǎng)5G基站gNB(next generation NodeB)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能(Network Slice Selection Function,NSSF)、用戶層面功能(User Plane Function,UPF)、進(jìn)程管理功能(Session Management Function,SMF)、接入及移動(dòng)性管理功能(Access and Mobility Management Function,AMF)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理功能(Unified Data Management,UDM)、策略與計(jì)費(fèi)規(guī)則功能(Policy and Charging Rules Function,PCRF)等網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元資源的靈活組織,為智能電網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)。構(gòu)建統(tǒng)一的智能化切片管理與編排系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片的映射(邏輯切片到物理資源的映射)。網(wǎng)絡(luò)切片映射問(wèn)題被證實(shí)為NP-hard問(wèn)題,當(dāng)前主流的解決思路為利用網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(Network Function Virtualization,NFV)中的動(dòng)態(tài)服務(wù)功能鏈(Service Function Chaining,SFC)的思路設(shè)計(jì)啟發(fā)式算法去解決網(wǎng)絡(luò)切片編排和部署。按照切片編排要求實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源組織后,還需設(shè)計(jì)不同的隔離機(jī)制來(lái)支持端到端切片安全。從隔離技術(shù)來(lái)區(qū)分,主要分為基于編程語(yǔ)言、沙盒、虛擬機(jī)、操作系統(tǒng)和硬件等不同層面的隔離[9-12];從隔離效果來(lái)區(qū)分,一般分為硬隔離和軟隔離。針對(duì)接入網(wǎng),可采用無(wú)線資源配置、優(yōu)先級(jí)策略配置、協(xié)議棧功能配置等方式實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)切片隔離。針對(duì)承載網(wǎng),可利用靈活以太網(wǎng)(Flexible Ethernet,FlexE)、光傳送網(wǎng)(Optical Transport Network,OTN)、波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)等硬切片和分段路由流量工程(Segment Routing-Traffic Engineering,SR-TE)隧道技術(shù)、虛擬專用網(wǎng)(Virtual Private Network,VPN)、虛擬局域網(wǎng)(Virtual Local Area Network,VLAN)等統(tǒng)計(jì)復(fù)用軟切片實(shí)現(xiàn)承載網(wǎng)切片隔離。對(duì)于核心網(wǎng),則通過(guò)分離控制面和用戶面構(gòu)建分布式核心云,核心網(wǎng)切片用戶面根據(jù)切片各自需求進(jìn)行獨(dú)享,而控制面可分為獨(dú)立的控制面、部分共享控制面、完全共享控制面等不同類型,具體根據(jù)業(yè)務(wù)需求選擇相應(yīng)的控制面配置,基于微服務(wù)快速編排部署不同的網(wǎng)絡(luò)功能(Network Function,NF)。

3 結(jié)語(yǔ)由于5G本身商業(yè)化進(jìn)程和標(biāo)準(zhǔn)制定等的約束限制,目前5G+電力行業(yè)正處于探索試點(diǎn)過(guò)程中,電網(wǎng)業(yè)務(wù)低時(shí)延、端到端流量物理隔離、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)等都要求網(wǎng)絡(luò)提供差異化服務(wù)能力,而其中5G的關(guān)鍵使能行業(yè)技術(shù)—切片和MEC正是適配這類需求的技術(shù)集,本文以這2項(xiàng)技術(shù)為錨點(diǎn)開(kāi)展針對(duì)電網(wǎng)未來(lái)ICT體系架構(gòu)的整體設(shè)計(jì)正是將5G技術(shù)與電網(wǎng)應(yīng)用融合在一起的核心,在整個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)最新的技術(shù)路線、存在的問(wèn)題和未來(lái)的發(fā)展方向也進(jìn)行了初步論述。后續(xù)需推動(dòng)運(yùn)營(yíng)商和電網(wǎng)企業(yè)的生態(tài)合作,運(yùn)營(yíng)商需充分結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)接入優(yōu)勢(shì)、邊緣機(jī)房和光纖覆蓋優(yōu)勢(shì),以及富余的IT資源優(yōu)勢(shì),打造開(kāi)放生態(tài),加強(qiáng)自身能力對(duì)外輸出,同時(shí)聯(lián)合第三方服務(wù)商、公有云服務(wù)商提供智能電網(wǎng)綜合解決方案。電力行業(yè)需充分抓住和利用5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AI等新技術(shù)發(fā)展機(jī)遇,結(jié)合國(guó)家新基建建設(shè)要求,全面梳理自身業(yè)務(wù)發(fā)展需要和與新技術(shù)發(fā)展結(jié)合點(diǎn),加快試點(diǎn)和規(guī)�；ㄔO(shè),推動(dòng)自身數(shù)字化轉(zhuǎn)型和業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]5G切片技術(shù)在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的智能化管理[J]. 賀金紅,張港紅,高建.  電力信息與通信技術(shù). 2020(05)
[2]基于云霧邊協(xié)同理念的“電網(wǎng)一張圖”維護(hù)與自動(dòng)更新策略研究[J]. 劉廣一,譚俊,魏龍飛,韓海韻,湯亞宸,戴仁昶.  電力信息與通信技術(shù). 2020(04)
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[5]基于KubeEdge架構(gòu)的邊緣智能設(shè)備管理研究[J]. 阮正平,佘文魁,李凱,周平.  電力信息與通信技術(shù). 2020(02)
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[7]5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)介紹與行業(yè)應(yīng)用融合探索[J]. 周曉健.  價(jià)值工程. 2020(04)
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[9]5G技術(shù)在電力系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用[J]. 王宏延,顧舒嫻,完顏紹澎,于佳.  廣東電力. 2019(11)
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博士論文
[1]服務(wù)化5G網(wǎng)絡(luò)資源管理與編排研究[D]. 馬璐.北京郵電大學(xué) 2019



本文編號(hào)：3578835