中國(guó)電信5G網(wǎng)絡(luò)切片使能泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

4G改變生活，5G改變社會(huì)。5G網(wǎng)絡(luò)不僅能給我們帶來更好的帶寬體驗(yàn)，同時(shí)還肩負(fù)著重要的使命——使能垂直行業(yè)。5G時(shí)代豐富的垂直行業(yè)應(yīng)用將給移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶來更加多樣化的需求，超高帶寬、超低時(shí)延以及超大規(guī)模連接將改變垂直行業(yè)核心業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)方式和作業(yè)模式，全面提升傳統(tǒng)垂直行業(yè)的運(yùn)營(yíng)效率和決策智能化水平等。

網(wǎng)絡(luò)切片正是在這種背景下產(chǎn)生的，網(wǎng)絡(luò)切片具備敏捷和可定制的能力，可為不同的行業(yè)應(yīng)用打造“專屬”網(wǎng)絡(luò)。

用比特使能瓦特

近年來，國(guó)家電網(wǎng)公司積極建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，提升電網(wǎng)安全水平，通過實(shí)施“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略，全面提升電網(wǎng)信息化、智能化水平，充分利用現(xiàn)代信息通信技術(shù)、控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全、清潔、協(xié)調(diào)和智能發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供可靠的電力保障。隨著用電信息采集、配電自動(dòng)化、分布式能源接入、電動(dòng)汽車服務(wù)、用戶雙向互動(dòng)等業(yè)務(wù)快速發(fā)展，各類電網(wǎng)設(shè)備、電力終端、用電客戶的通信需求爆發(fā)式增長(zhǎng)，迫切需要適用于電力行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)的實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、可靠、高效的新興通信技術(shù)及系統(tǒng)支撐，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和信息收集，激發(fā)電力運(yùn)行新型的作業(yè)方式和用電服務(wù)模式。

用比特使能瓦特，面對(duì)電力行業(yè)的新需求，國(guó)家電網(wǎng)、中國(guó)電信和華為三方依托國(guó)家重大科技項(xiàng)目平臺(tái)進(jìn)行了深入合作，基于智能電網(wǎng)的主要通信業(yè)務(wù)場(chǎng)景，逐一探討和分析不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景下的業(yè)務(wù)特征和技術(shù)指標(biāo)要求，并在業(yè)內(nèi)首創(chuàng)用5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)為電網(wǎng)智能化提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，提升供電質(zhì)量，保障電網(wǎng)安全、平穩(wěn)和高效運(yùn)行，更好地促進(jìn)智能電網(wǎng)的應(yīng)用創(chuàng)新。

5G網(wǎng)絡(luò)切片使能泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)作為典型的垂直行業(yè)代表對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)提出了新的挑戰(zhàn)。電網(wǎng)業(yè)務(wù)的多樣性需要功能靈活可編排的網(wǎng)絡(luò)，高可靠性需要隔離的網(wǎng)絡(luò)，毫秒級(jí)超低時(shí)延需要極致能力的網(wǎng)絡(luò)。4G網(wǎng)絡(luò)輕載情況下的理想時(shí)延只能達(dá)到40ms左右，無法滿足電網(wǎng)控制類業(yè)務(wù)毫秒級(jí)的時(shí)延要求。同時(shí)4G網(wǎng)絡(luò)所有業(yè)務(wù)都運(yùn)行在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里面，業(yè)務(wù)直接相互影響，無法滿足電網(wǎng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)隔離的要求。最后，4G網(wǎng)絡(luò)對(duì)所有的業(yè)務(wù)提供相同的網(wǎng)絡(luò)功能，無法匹配電網(wǎng)多樣化業(yè)務(wù)需求。在此背景下，5G推出網(wǎng)絡(luò)切片來應(yīng)對(duì)垂直行業(yè)多樣化網(wǎng)絡(luò)連接需求，如圖所示。

圖 5G網(wǎng)絡(luò)切片使能智能電網(wǎng)

從技術(shù)角度來看，5G網(wǎng)絡(luò)切片可以滿足電網(wǎng)核心工控類業(yè)務(wù)的連接需求。5G是新一代的無線通信技術(shù)，在設(shè)計(jì)之初就考慮物—物（機(jī)器通信）、人—物通信的場(chǎng)景。其超低時(shí)延、海量接入的特性可以很好地匹配電網(wǎng)工控類業(yè)務(wù)需求。5G網(wǎng)絡(luò)首創(chuàng)的網(wǎng)絡(luò)切片使能技術(shù)可以達(dá)到與“專網(wǎng)”同等級(jí)的安全和隔離性，同時(shí)相比企業(yè)自建的光纖專網(wǎng)，成本可以大幅降低。5G邊緣計(jì)算技術(shù)通過網(wǎng)關(guān)分布式下沉部署，實(shí)現(xiàn)本地流量處理和邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)帶寬和時(shí)延節(jié)省，從而進(jìn)一步滿足電網(wǎng)工控類業(yè)務(wù)的超低時(shí)延需求。

從業(yè)務(wù)特征來看，本文探討的智能電網(wǎng)典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景可以分為兩類典型的切片業(yè)務(wù)需求，分別是工業(yè)控制類業(yè)務(wù)和信息采集類業(yè)務(wù)。工業(yè)控制類業(yè)務(wù)的典型代表有配電自動(dòng)化、精準(zhǔn)負(fù)荷控制。信息采集類業(yè)務(wù)的典型代表有用電信息采集、分布式電源。具體見表。

表 5G網(wǎng)絡(luò)切片匹配智能電網(wǎng)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求

除了這兩大類最典型的切片之外，在電力行業(yè)還可能存在著eMBB切片（典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景是無人機(jī)遠(yuǎn)程巡檢）和語音切片（典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景是人工維護(hù)巡檢）等切片需求。

中國(guó)電信完成首個(gè)5G SA電力切片測(cè)試

中國(guó)電信江蘇公司、國(guó)網(wǎng)南京供電公司與華為在南京成功完成了業(yè)界首個(gè)基于真實(shí)電網(wǎng)環(huán)境的電力切片測(cè)試，同時(shí)也是全球首個(gè)基于最新3GPP標(biāo)準(zhǔn)5G SA網(wǎng)絡(luò)的電力切片測(cè)試。本次測(cè)試的成功標(biāo)志著5G深入垂直行業(yè)應(yīng)用進(jìn)入到新階段。

本次測(cè)試基于5G SA電力切片，能夠充分利用5G網(wǎng)絡(luò)的毫秒級(jí)低時(shí)延能力，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)切片的SLA保障，增強(qiáng)電網(wǎng)與電力用戶間的雙向互動(dòng)，有效提升在突發(fā)電網(wǎng)負(fù)荷超載的情況下對(duì)電網(wǎng)末端小顆粒度負(fù)荷單元的精準(zhǔn)管理能力，將因停電造成的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)影響降至最低。

華為聯(lián)合中國(guó)電信南京分公司與南京電網(wǎng)，在外場(chǎng)測(cè)試環(huán)境中基于5G SA網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與真實(shí)電力終端對(duì)電力切片進(jìn)行了端到端測(cè)試。中國(guó)電信通過在鼓樓和溧水部署的5G基站，分別進(jìn)行了室內(nèi)和室外的近端、中端、遠(yuǎn)端和障礙遮擋測(cè)試，測(cè)得電力服務(wù)器處理、網(wǎng)絡(luò)指令傳輸和電力負(fù)控終端處理的端到端時(shí)延合計(jì)約35ms，時(shí)延波動(dòng)較小，切片的隔離性也得到了充分的驗(yàn)證，滿足電網(wǎng)在通信網(wǎng)絡(luò)下對(duì)負(fù)荷單元毫秒級(jí)精準(zhǔn)管理的需求。

5G電力切片的深入實(shí)驗(yàn)，也將為中國(guó)電信在各個(gè)垂直行業(yè)提供高標(biāo)準(zhǔn)的5G解決方案及能力積累經(jīng)驗(yàn)。?

小結(jié)

對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，5G網(wǎng)絡(luò)切片將幫助運(yùn)營(yíng)商打造敏捷靈活的網(wǎng)絡(luò)，將業(yè)務(wù)延伸到垂直行業(yè)市場(chǎng)。運(yùn)營(yíng)商的基礎(chǔ)設(shè)施以共享方式提供，極大地提升網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率；運(yùn)營(yíng)商提供不同切片能力，可以同時(shí)保障垂直行業(yè)差異化業(yè)務(wù)的不同技術(shù)要求；靈活開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系也可為垂直行業(yè)提供相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)營(yíng)能力，保證其業(yè)務(wù)開展的靈活性和個(gè)性化。

對(duì)于垂直行業(yè)而言，通過與運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)合作，無需建設(shè)移動(dòng)專網(wǎng)，即可更方便、快捷地使用5G網(wǎng)絡(luò)，并得到按需的業(yè)務(wù)保障，提升其快速開展個(gè)性化業(yè)務(wù)的能力，盡快拓展業(yè)務(wù)市場(chǎng)。

分析基于智能電網(wǎng)的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景可知，不同場(chǎng)景下的業(yè)務(wù)要求差異較大，體現(xiàn)在不同的5G技術(shù)指標(biāo)要求上。依托5G+泛在電力物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室作為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)5G研發(fā)建設(shè)平臺(tái)，建成后的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室將涵蓋在網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、安全、感知等方面關(guān)鍵技術(shù)的突破，推動(dòng)5G通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，提升“最后五公里”業(yè)務(wù)接入能力；推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”中電力數(shù)據(jù)信息安全、廣泛、便捷、高效交互；通過共建共享基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)邊遠(yuǎn)地區(qū)信號(hào)覆蓋；研究5G泛在電力物聯(lián)網(wǎng)配套標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范制定；推動(dòng)無人機(jī)、機(jī)器人、移動(dòng)終端應(yīng)用等業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

運(yùn)營(yíng)企業(yè)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商應(yīng)針對(duì)這些垂直行業(yè)的業(yè)務(wù)創(chuàng)新對(duì)技術(shù)指標(biāo)的要求，進(jìn)一步量化網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)指標(biāo)和架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括進(jìn)一步量化5G切片安全性要求、業(yè)務(wù)隔離要求、端到端業(yè)務(wù)時(shí)延要求，協(xié)商網(wǎng)絡(luò)能力開放要求、網(wǎng)絡(luò)管理界面等，以及探討商業(yè)合作模式、未來生態(tài)環(huán)境等，提供滿足電力行業(yè)多場(chǎng)景差異化的完整解決方案，并進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證和示范。