主頁（http://www.130131.com）：基于5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的智慧電網(wǎng)應(yīng)用研究

摘要：以智慧電網(wǎng)為代表的垂直行業(yè)智能信息化建設(shè)離不開基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的連接，通過引入5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)在生產(chǎn)控制區(qū)、管理區(qū)和業(yè)務(wù)平臺(tái)在網(wǎng)絡(luò)上的邏輯隔離，為智慧電網(wǎng)應(yīng)用提供安全可靠的信息通道，同時(shí)滿足帶寬、時(shí)延、可靠性、連接性等各種網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)。結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)對(duì)智慧電網(wǎng)中的幾種典型場(chǎng)景應(yīng)用進(jìn)行深入探討，為5G系統(tǒng)方案引入電力垂直行業(yè)提供參考和借鑒。

0 - 引言

2019年政府工作報(bào)告中明確提出，全面推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”，運(yùn)用新技術(shù)新模式改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，深化大數(shù)據(jù)、人工智能等研發(fā)應(yīng)用，促進(jìn)平臺(tái)經(jīng)濟(jì)、共享經(jīng)濟(jì)健康成長(zhǎng)，加快在各行各業(yè)各領(lǐng)域推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”。近年來，國(guó)家電網(wǎng)提出打造“三型”（樞紐型、平臺(tái)型、共享型）、建立“兩網(wǎng)”（堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)），建設(shè)世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)；南方電網(wǎng)提出定位“五者”、轉(zhuǎn)型“三商”，做新發(fā)展理念實(shí)踐者、國(guó)家戰(zhàn)略貫徹者、能源革命推動(dòng)者、電力市場(chǎng)建設(shè)者、國(guó)企改革先行者，推動(dòng)南網(wǎng)向智能電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商、能源產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈整合商、能源生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)商轉(zhuǎn)型。主流電網(wǎng)企業(yè)都在全面提升電網(wǎng)信息化、智能化水平，充分利用現(xiàn)代通信技術(shù)，致力打造安全、可靠、綠色、高效的智慧型電網(wǎng)。越來越多的新型電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的資源調(diào)度能力、業(yè)務(wù)承載能力、信息傳輸安全性和實(shí)效性提出了更高要求，使能源電力和信息通信深度融合達(dá)到前所未有的新高度。

5G所具有的超高帶寬（eMBB）、高可靠超低時(shí)延（uRLLC）、超大規(guī)模連接（mMTC）三大應(yīng)用場(chǎng)景，能夠全面提升傳統(tǒng)垂直行業(yè)的運(yùn)營(yíng)效率和智能化水平，與智慧電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)需求高度契合。5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在這樣的大背景下應(yīng)運(yùn)而生，其敏捷和可定制能力，可以完美對(duì)接并充分滿足電網(wǎng)業(yè)務(wù)多樣性和隔離性要求，為智慧電網(wǎng)不同業(yè)務(wù)需求打造“專屬”網(wǎng)絡(luò)。

1 - 智慧電網(wǎng)業(yè)務(wù)特點(diǎn)

智慧電網(wǎng)即電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”。智慧電網(wǎng)建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過運(yùn)用新能源、新材料、新設(shè)備和先進(jìn)傳感技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)等新技術(shù)，形成的新一代電力系統(tǒng)，具有高度信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化等特征，可以更好地實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。

電力系統(tǒng)是電網(wǎng)企業(yè)的重要生產(chǎn)系統(tǒng)，按照電監(jiān)會(huì)提出的安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證要求劃分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)。其中生產(chǎn)控制大區(qū)分為控制區(qū)（安全區(qū)Ⅰ）和非控制區(qū)（安全區(qū)Ⅱ），信息管理大區(qū)分為生產(chǎn)管理區(qū)（安全區(qū)Ⅲ）和管理信息區(qū)（安全區(qū)Ⅳ）。

控制區(qū)（Ⅰ區(qū)）的典型業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括電力數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、廣域相量測(cè)量系統(tǒng)、配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、發(fā)電廠自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)等，其主要使用者為調(diào)度員和運(yùn)行操作人員，數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性為毫秒級(jí)或秒級(jí)，其數(shù)據(jù)通信使用電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的實(shí)時(shí)子網(wǎng)或?qū)Ｓ猛ǖ肋M(jìn)行傳輸。

非控制區(qū)（Ⅱ區(qū)）的典型業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括調(diào)度員模擬系統(tǒng)、水庫(kù)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、故障錄波信息管理系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)、實(shí)時(shí)電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)等，其主要使用者分別為電力調(diào)度員、水電調(diào)度員、繼電保護(hù)人員及電力市場(chǎng)交易員等。

管理信息大區(qū)（Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)）是指生產(chǎn)控制大區(qū)以外的電網(wǎng)企業(yè)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集合。管理信息大區(qū)的傳統(tǒng)典型業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括調(diào)度生產(chǎn)管理系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、客戶服務(wù)系統(tǒng)等。

智慧電網(wǎng)主要依靠計(jì)算信息技術(shù)領(lǐng)域和通信技術(shù)領(lǐng)域的新方法進(jìn)行控制和管理，它有著和傳統(tǒng)電網(wǎng)不同的新特征，正是這些特征決定了智慧電網(wǎng)的建設(shè)方案有別于傳統(tǒng)電網(wǎng)。智慧電網(wǎng)業(yè)務(wù)特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。

a) 智慧電網(wǎng)具有高可靠性的特點(diǎn)，能夠在無需人員介入或少量人員干預(yù)的情況下，對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)中的問題元器件進(jìn)行隔離或使其自愈，從而減少用戶斷電風(fēng)險(xiǎn)。智慧電網(wǎng)應(yīng)能夠快速檢測(cè)、分析、定位、響應(yīng)并恢復(fù)局部網(wǎng)絡(luò)的異常情況。

b) 智慧電網(wǎng)具有極高的安全性標(biāo)準(zhǔn)，不論是電力網(wǎng)絡(luò)的物理系統(tǒng)還是計(jì)算機(jī)軟件遭到外部攻擊，智慧電網(wǎng)均能有效抵御由此造成的對(duì)電力系統(tǒng)本身的攻擊傷害或?qū)ζ渌�領(lǐng)域形成的傷害，一旦業(yè)務(wù)發(fā)生中斷，也能很快恢復(fù)運(yùn)行。

c) 智慧電網(wǎng)的整個(gè)系統(tǒng)是一套集成和交互的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)包括監(jiān)視、控制、維護(hù)、能量管理、配電管理、市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)、企業(yè)資源規(guī)劃等和其他各類信息系統(tǒng)之間的綜合集成，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)集成。在智慧電網(wǎng)運(yùn)行中，電網(wǎng)企業(yè)可以與用戶設(shè)備和電力終端進(jìn)行信息交互，促使電網(wǎng)企業(yè)發(fā)揮積極作用，實(shí)現(xiàn)電力運(yùn)行和電網(wǎng)調(diào)度等多方面功能。

2 - 5G網(wǎng)絡(luò)切片關(guān)鍵技術(shù)

2.1 - 5G網(wǎng)絡(luò)切片概念與特征

作為5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)之一，5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)一直備受關(guān)注。通過采用網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，將一張5G通信物理網(wǎng)絡(luò)在邏輯上劃分為多張?zhí)摂M的端到端網(wǎng)絡(luò)。每張?zhí)摂M網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)之間相互隔離，邏輯獨(dú)立，任何一張?zhí)摂M網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障都不會(huì)影響到其它虛擬網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)根據(jù)應(yīng)用、場(chǎng)景、需求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的管理編排，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)功能的裁剪定制，為客戶自動(dòng)化提供“量身定制”的“專屬”虛擬網(wǎng)絡(luò)，可以滿足差異化服務(wù)的QoS需求，可以保證不同垂直行業(yè)、不同客戶、不同場(chǎng)景、不同業(yè)務(wù)之間的安全隔離，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)（NaaS）。

針對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的切片管理與編排框架，3GPP工作組在協(xié)議3GPP TR 28.801中定義了面向切片部署的3級(jí)管理功能：通信服務(wù)管理功能（CSMF）、網(wǎng)絡(luò)切片管理功能（NSMF）、網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)管理功能（NSSMF）。同時(shí)，在3GPP協(xié)議中明確指出5G網(wǎng)絡(luò)切片管理與編排架構(gòu)設(shè)計(jì)將采用基于服務(wù)化架構(gòu)（SBA）設(shè)計(jì)方法，而非傳統(tǒng)面向部署的架構(gòu)設(shè)計(jì)方法，如圖1所示。

圖1 3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義切片管理架構(gòu)

5G網(wǎng)絡(luò)切片可以根據(jù)安全隔離要求和業(yè)務(wù)需求的差異采用靈活的切片方式，實(shí)現(xiàn)按需定制的個(gè)性化切片網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)的切片主要基于空口頻譜、基帶處理和高層協(xié)議棧的共享或隔離；傳輸網(wǎng)切片在硬件層面基于TDM時(shí)隙交叉實(shí)現(xiàn)，軟件層面可采用VLAN和QoS實(shí)現(xiàn)；核心網(wǎng)切片采用網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化NFV技術(shù)，既可以采用獨(dú)立的硬件資源池物理隔離，也可以在共享硬件服務(wù)器的同時(shí)采用不同虛擬機(jī)區(qū)分業(yè)務(wù)。

對(duì)于安全防護(hù)級(jí)別和業(yè)務(wù)隔離度要求最高的應(yīng)用場(chǎng)景，可采用端到端完全獨(dú)立切片方式，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流通過邏輯分層的無線網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)接入各自的平臺(tái)，業(yè)務(wù)之間互不干擾，切片網(wǎng)絡(luò)可以為不同業(yè)務(wù)提供帶寬、時(shí)延上的差異化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。此外，對(duì)安全性要求略低且網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求相似的同類業(yè)務(wù)，在保證核心網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流隔離的前提下，還可以通過共享無線接入網(wǎng)、共享傳輸網(wǎng)和僅核心網(wǎng)切片等方式，多業(yè)務(wù)共享無線接入資源和傳輸資源，降低組網(wǎng)和切片管理復(fù)雜度，使網(wǎng)絡(luò)承載能力得到充分利用。5G網(wǎng)絡(luò)切片方式如圖2所示。

圖2 5G網(wǎng)絡(luò)切片方式

2.2 - 5G端到端網(wǎng)絡(luò)切片體系

5G網(wǎng)絡(luò)切片整體架構(gòu)包括云端、管道、終端、安全的一體化融合體系，如圖3所示。

云端是指5G基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）方式，為電力行業(yè)用戶提供更加開放便捷、自主管理的平臺(tái)搭建能力。智慧電網(wǎng)應(yīng)用的云端平臺(tái)可分為兩大類：第一類為傳統(tǒng)電力業(yè)務(wù)平臺(tái)，如配電自動(dòng)化、計(jì)量自動(dòng)化、調(diào)度系統(tǒng)等，對(duì)應(yīng)電力系統(tǒng)生產(chǎn)控制大區(qū)（Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)）；第二類為通信管理支撐平臺(tái)，包括終端管理、業(yè)務(wù)管理、切片管理、信息管理、調(diào)度管理等模塊，對(duì)應(yīng)電力系統(tǒng)管理信息大區(qū)（Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)）。通信管理支撐平臺(tái)可提供運(yùn)營(yíng)能力開放接口，為傳統(tǒng)電力業(yè)務(wù)平臺(tái)提供終端狀態(tài)、業(yè)務(wù)狀態(tài)的監(jiān)控及切片管理，實(shí)現(xiàn)電力通信的可管可控。同時(shí)，通信管理支撐平臺(tái)可以對(duì)傳統(tǒng)電力業(yè)務(wù)平臺(tái)的終端、業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和匯總，提供大數(shù)據(jù)分析等高級(jí)應(yīng)用功能。

管道即5G通信網(wǎng)絡(luò)，包括無線基站、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)等，共同為智慧電網(wǎng)特殊應(yīng)用提供切片服務(wù)。在上述3類網(wǎng)絡(luò)切片的基礎(chǔ)上，可根據(jù)傳統(tǒng)電力業(yè)務(wù)的不同分區(qū)，進(jìn)一步為不同細(xì)分業(yè)務(wù)提供獨(dú)享的子切片服務(wù)，保證電力業(yè)務(wù)的安全隔離和網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求。通過與電力各類業(yè)務(wù)平臺(tái)及模塊之間對(duì)接，實(shí)現(xiàn)電力終端至主站系統(tǒng)的可靠連接。同時(shí)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)絡(luò)能力開放接口，實(shí)現(xiàn)終端與網(wǎng)絡(luò)信息的開放共享，進(jìn)而為電網(wǎng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片二次運(yùn)營(yíng)成為可能。

終端是指接入通信網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)端設(shè)備，主要包括智能分布式配電自動(dòng)化終端、智能電表、高清攝像頭、無人機(jī)、巡檢機(jī)器人等特殊電力終端，或基于5G通信模組提供通信能力的傳統(tǒng)電力終端。終端對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬、時(shí)延及可靠性、連接數(shù)等要求，分別對(duì)應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)切片的三大應(yīng)用場(chǎng)景，并通過切片技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)之間的安全隔離。

安全體系涵蓋了云端、管道、終端3個(gè)層次，在電力生產(chǎn)類業(yè)務(wù)和控制類業(yè)務(wù)接入云端平臺(tái)前，依據(jù)國(guó)家和電力行業(yè)的安全要求進(jìn)行物理和邏輯隔離。5G智慧電網(wǎng)的安全機(jī)制重點(diǎn)集中在管道和終端側(cè)，通過5G網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一鑒權(quán)認(rèn)證框架、多級(jí)網(wǎng)絡(luò)切片安全管理、靈活的二次認(rèn)證和加密、網(wǎng)絡(luò)域安全和邊界防火墻等特色功能，進(jìn)一步提升管道網(wǎng)絡(luò)和終端接入安全性。

圖3 5G端到端網(wǎng)絡(luò)切片體系

3 - 5G網(wǎng)絡(luò)切片在智慧電網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 - 5G網(wǎng)絡(luò)切片應(yīng)用網(wǎng)場(chǎng)景

一直以來，國(guó)內(nèi)三大通信運(yùn)營(yíng)商都未積極參與到電網(wǎng)企業(yè)的通信基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，電網(wǎng)企業(yè)更傾向于使用自有的通信方案，如數(shù)字集群通信、電力線通信PLC、窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT等滿足內(nèi)部通信需求。其原因之一是運(yùn)營(yíng)商的公有通信基礎(chǔ)設(shè)施無法保證電網(wǎng)企業(yè)所要求的QoS和安全隔離專網(wǎng)專用要求。5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)將可以作為運(yùn)營(yíng)商助力智慧電網(wǎng)建設(shè)的切入點(diǎn)，通過5G網(wǎng)絡(luò)切片針對(duì)業(yè)務(wù)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)定制化網(wǎng)絡(luò)，滿足智慧電網(wǎng)各種特色業(yè)務(wù)要求。

a) 分布式配電自動(dòng)化。分布式配電自動(dòng)化是一項(xiàng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的保護(hù)控制，通過繼電保護(hù)自動(dòng)裝置檢測(cè)配電網(wǎng)線路或設(shè)備狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)智能判斷、分析、故障定位、故障隔離以及非故障區(qū)域供電恢復(fù)等操作，從而快速實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)線路區(qū)段或配網(wǎng)設(shè)備的故障判斷及準(zhǔn)確定位，快速隔離配網(wǎng)線路故障區(qū)段或故障設(shè)備，最大可能地減少故障停電時(shí)間和范圍，使配網(wǎng)故障處理時(shí)間從分鐘級(jí)提高到毫秒級(jí)。

b) 精準(zhǔn)負(fù)荷控制。在電網(wǎng)故障或用電失衡的情況下，負(fù)荷控制會(huì)通過穩(wěn)控系統(tǒng)緊急切除負(fù)荷，并通過低頻低壓減載裝置降低負(fù)荷。傳統(tǒng)配電網(wǎng)由于缺少通信網(wǎng)絡(luò)支持，切除負(fù)荷手段相對(duì)簡(jiǎn)單粗暴，通常只能切除整條配電線路。精準(zhǔn)負(fù)荷控制業(yè)務(wù)是精準(zhǔn)切除可中斷負(fù)荷的重要技術(shù)保障，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，提升電網(wǎng)企業(yè)的投資效益。毫秒級(jí)精準(zhǔn)負(fù)荷控制通信業(yè)務(wù)對(duì)通信時(shí)延、可靠性和業(yè)務(wù)隔離具有較高要求。

c) 低壓用電信息采集。低壓用電信息采集業(yè)務(wù)是對(duì)電力用戶的用電信息進(jìn)行采集、處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)，隨著未來新業(yè)務(wù)對(duì)用電信息上報(bào)的新需求及電力用戶終端數(shù)量級(jí)的進(jìn)一步提升，需要高效準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)海量終端的用電信息的自動(dòng)采集、計(jì)量異常監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、用電分析和管理、相關(guān)信息發(fā)布、分布式能源監(jiān)控、智能用電設(shè)備的信息交互等功能，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表、錯(cuò)峰用電、階梯定價(jià)、負(fù)荷預(yù)測(cè)從而降低用電成本。

d) 視頻圖像實(shí)時(shí)監(jiān)控。視頻圖像實(shí)時(shí)監(jiān)控主要用于安防和監(jiān)控，對(duì)電力系統(tǒng)重要場(chǎng)所的安全管控及配電網(wǎng)重要節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)、資源情況進(jìn)行監(jiān)視。視頻監(jiān)控的布點(diǎn)通常位于遠(yuǎn)端配電房?jī)?nèi)或相對(duì)隱蔽的公共場(chǎng)所，部分位于禁止施工的生產(chǎn)控制區(qū)域內(nèi)。視頻信號(hào)傳遞形式大部分是集中型實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，僅依賴光纖覆蓋的有線傳輸無法滿足監(jiān)控的靈活部署�，F(xiàn)有的4G通信網(wǎng)絡(luò)或電力通信系統(tǒng)在傳輸帶寬上無法滿足多路高清視頻的回傳。

e) 分布式電源控制。分布式能源包括太陽能、風(fēng)能、水力、核能和燃?xì)饫錈犭娙��?lián)供等，是一種分布在用戶端的能源供應(yīng)方式。分布式發(fā)電地理位置靈活分散，適用于零散供電需求和資源分布，延緩了輸配電網(wǎng)升級(jí)換代所需的巨額投資。分布式電源監(jiān)控可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大量遠(yuǎn)端電源運(yùn)行監(jiān)視和自動(dòng)化控制，具備數(shù)據(jù)采集和處理、功率調(diào)節(jié)、功率控制、孤島檢測(cè)、調(diào)度與協(xié)調(diào)控制及與相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)互聯(lián)等功能。

f) 智能巡檢圖像回傳。智能巡檢采用無線遙控和程序控制的無人機(jī)、機(jī)器人等設(shè)備，集成了傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)、智能控制技術(shù)和動(dòng)力推進(jìn)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力生產(chǎn)管理中的中低速率移動(dòng)場(chǎng)景，通過現(xiàn)場(chǎng)可移動(dòng)的視頻回傳替代人工巡檢，避免了人工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)帶來的不確定性，同時(shí)減少人工成本，極大提高運(yùn)維效率。智能巡檢的操控和圖像實(shí)時(shí)回傳要求基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)能夠具備毫秒級(jí)通信時(shí)延和每秒百兆比特級(jí)帶寬的支撐。

3.2 - 智慧電網(wǎng)切片網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求

針對(duì)智慧電網(wǎng)不同應(yīng)用場(chǎng)景，可以對(duì)端到端網(wǎng)絡(luò)分別采用eMBB切片、uRLLC切片和mMTC切片，且不同切片之間通過組合，實(shí)現(xiàn)分域的切片管理，能夠分別滿足對(duì)應(yīng)場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求。基于5G網(wǎng)絡(luò)切片的架構(gòu)功能及其在智慧電網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景，智慧電網(wǎng)多切片設(shè)計(jì)和管理的總體架構(gòu)如圖4所示。

圖4 智慧電網(wǎng)多切片網(wǎng)絡(luò)

對(duì)于電網(wǎng)各項(xiàng)典型應(yīng)用場(chǎng)景，由于不同業(yè)務(wù)之間的特性差異，在隔離度、帶寬、可靠性、時(shí)延、連接數(shù)等方面都會(huì)有不同的要求。eMBB切片滿足高帶寬業(yè)務(wù)需求、uRLLC切片滿足低時(shí)延業(yè)務(wù)需求，mMTC切片滿足大連接業(yè)務(wù)需求。每類切片可按需構(gòu)建多個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例，電網(wǎng)企業(yè)可根據(jù)切片運(yùn)行的狀態(tài)及業(yè)務(wù)需求，為所屬各單位提供差異化的電力業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)。

智慧電網(wǎng)5G切片業(yè)務(wù)場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求及切片實(shí)例應(yīng)用如表1所示。分布式配電自動(dòng)化和精準(zhǔn)負(fù)荷控制都要求業(yè)務(wù)高度隔離、對(duì)可靠性和時(shí)延要求敏感，對(duì)應(yīng)可采用uRLLC切片實(shí)例。低壓用電信息采集則要求大量的傳感器連接，適用于mMTC切片實(shí)例。視頻圖像實(shí)時(shí)監(jiān)控則是典型的大帶寬需求業(yè)務(wù)，eMBB切片實(shí)例能夠很好地保障帶寬資源。對(duì)于分布式電源控制，因其對(duì)時(shí)延要求較高，同時(shí)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)覆蓋面較廣，可以采用uRLLC+mMTC組合切片實(shí)例的方式。智能巡檢圖像回傳主要是無人機(jī)、巡檢機(jī)器人等終端，除了需要實(shí)現(xiàn)高清視頻回傳外還需要精準(zhǔn)的遠(yuǎn)程控制，因此可以結(jié)合eMBB+uRLLC組合切片實(shí)例為其提供網(wǎng)絡(luò)保證。

表1 智慧電網(wǎng)5G切片業(yè)務(wù)場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求

4 - 結(jié)束語

智慧電網(wǎng)是電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，智慧電網(wǎng)相對(duì)傳統(tǒng)的電網(wǎng)具有更高的信息化與自動(dòng)化程度，在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度等環(huán)節(jié)靈活實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，能夠有效提升電網(wǎng)運(yùn)行效率，增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。構(gòu)建具備智能判斷、自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力、分布式管理的智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是建設(shè)智慧電網(wǎng)的核心，將5G網(wǎng)絡(luò)切片術(shù)融入智慧電網(wǎng)應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)的有效監(jiān)控和數(shù)據(jù)信息的收集，有助于對(duì)電網(wǎng)與用戶用電信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與采集，使電能得到最優(yōu)的配置與最好的利用，從而使整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)更加穩(wěn)定。5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高安全隔離度的端到端超大帶寬、高可靠性、低時(shí)延、海量連接、廣域覆蓋和非視距連接，可充分滿足智慧電網(wǎng)的各種應(yīng)用場(chǎng)景需求。隨著5G技術(shù)的一步普及，系統(tǒng)、芯片、終端等產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟和完善，相信未來將會(huì)推出更多面向智慧電網(wǎng)的5G切片場(chǎng)景應(yīng)用。