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用比特驱动瓦特 中国电信5G切片使能电力行业

北极星输配电网  来源:《通信世界》杂志  作者:夏旭 田小梦  2019/5/13 9:09:39  我要投稿  
所属频道: 电力通信  关键词:5G 智能电网 泛在电力物联网

北极星输配电网讯:4G改变生活,5G改变社会。5G网络不仅能给我们带来更好的带宽体验,同时还肩负着重要的使命——使能垂直行业。5G时代丰富的垂直行业应用将给移动网络带来更加多样化的需求,超高带宽、超低时延以及超大规模连接将改变垂直行业核心业务的运营方式和作业模式,全面提升传统垂直行业的运营效率和决策智能化水平等。

网络切片正是在这种背景下产生的,网络切片具备敏捷和可定制的能力,可为不同的行业应用打造“专属”网络。

用比特使能瓦特

近年来,国家电网公司积极建设坚强智能电网,提升电网安全水平,通过实施“泛在电力物联网”战略,全面提升电网信息化、智能化水平,充分利用现代信息通信技术、控制技术实现电网安全、清洁、协调和智能发展,为经济社会发展提供可靠的电力保障。随着用电信息采集、配电自动化、分布式能源接入、电动汽车服务、用户双向互动等业务快速发展,各类电网设备、电力终端、用电客户的通信需求爆发式增长,迫切需要适用于电力行业应用特点的实时、稳定、可靠、高效的新兴通信技术及系统支撑,实现智能设备状态监测和信息收集,激发电力运行新型的作业方式和用电服务模式。

用比特使能瓦特,面对电力行业的新需求,国家电网、中国电信和华为三方依托国家重大科技项目平台进行了深入合作,基于智能电网的主要通信业务场景,逐一探讨和分析不同业务场景下的业务特征和技术指标要求,并在业内首创用5G网络切片技术为电网智能化提供坚实基础,提升供电质量,保障电网安全、平稳和高效运行,更好地促进智能电网的应用创新。

5G网络切片使能泛在电力物联网

泛在电力物联网作为典型的垂直行业代表对通信网络提出了新的挑战。电网业务的多样性需要功能灵活可编排的网络,高可靠性需要隔离的网络,毫秒级超低时延需要极致能力的网络。4G网络轻载情况下的理想时延只能达到40ms左右,无法满足电网控制类业务毫秒级的时延要求。同时4G网络所有业务都运行在同一个网络里面,业务直接相互影响,无法满足电网关键业务隔离的要求。最后,4G网络对所有的业务提供相同的网络功能,无法匹配电网多样化业务需求。在此背景下,5G推出网络切片来应对垂直行业多样化网络连接需求,如图所示。

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图 5G网络切片使能智能电网

从技术角度来看,5G网络切片可以满足电网核心工控类业务的连接需求。5G是新一代的无线通信技术,在设计之初就考虑物—物(机器通信)、人—物通信的场景。其超低时延、海量接入的特性可以很好地匹配电网工控类业务需求。5G网络首创的网络切片使能技术可以达到与“专网”同等级的安全和隔离性,同时相比企业自建的光纤专网,成本可以大幅降低。5G边缘计算技术通过网关分布式下沉部署,实现本地流量处理和逻辑运算,实现带宽和时延节省,从而进一步满足电网工控类业务的超低时延需求。

从业务特征来看,本文探讨的智能电网典型业务场景可以分为两类典型的切片业务需求,分别是工业控制类业务和信息采集类业务。工业控制类业务的典型代表有配电自动化、精准负荷控制。信息采集类业务的典型代表有用电信息采集、分布式电源。具体见表。

表 5G网络切片匹配智能电网不同业务场景需求

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除了这两大类最典型的切片之外,在电力行业还可能存在着eMBB切片(典型业务场景是无人机远程巡检)和语音切片(典型业务场景是人工维护巡检)等切片需求。

中国电信完成首个5G SA电力切片测试

中国电信江苏公司、国网南京供电公司与华为在南京成功完成了业界首个基于真实电网环境的电力切片测试,同时也是全球首个基于最新3GPP标准5G SA网络的电力切片测试。本次测试的成功标志着5G深入垂直行业应用进入到新阶段。

本次测试基于5G SA电力切片,能够充分利用5G网络的毫秒级低时延能力,结合网络切片的SLA保障,增强电网与电力用户间的双向互动,有效提升在突发电网负荷超载的情况下对电网末端小颗粒度负荷单元的精准管理能力,将因停电造成的经济、社会影响降至最低。

华为联合中国电信南京分公司与南京电网,在外场测试环境中基于5G SA网络环境与真实电力终端对电力切片进行了端到端测试。中国电信通过在鼓楼和溧水部署的5G基站,分别进行了室内和室外的近端、中端、远端和障碍遮挡测试,测得电力服务器处理、网络指令传输和电力负控终端处理的端到端时延合计约35ms,时延波动较小,切片的隔离性也得到了充分的验证,满足电网在通信网络下对负荷单元毫秒级精准管理的需求。

5G电力切片的深入实验,也将为中国电信在各个垂直行业提供高标准的5G解决方案及能力积累经验。

小结

对于运营商而言,5G网络切片将帮助运营商打造敏捷灵活的网络,将业务延伸到垂直行业市场。运营商的基础设施以共享方式提供,极大地提升网络资源的利用效率;运营商提供不同切片能力,可以同时保障垂直行业差异化业务的不同技术要求;灵活开放的网络架构体系也可为垂直行业提供相对独立的运营能力,保证其业务开展的灵活性和个性化。

对于垂直行业而言,通过与运营商的业务合作,无需建设移动专网,即可更方便、快捷地使用5G网络,并得到按需的业务保障,提升其快速开展个性化业务的能力,尽快拓展业务市场。

分析基于智能电网的泛在电力物联网应用场景可知,不同场景下的业务要求差异较大,体现在不同的5G技术指标要求上。依托5G+泛在电力物联网联合实验室作为泛在电力物联网5G研发建设平台,建成后的联合实验室将涵盖在网络切片、边缘计算、网络、安全、感知等方面关键技术的突破,推动5G通信网络建设,提升“最后五公里”业务接入能力;推进“三型两网”中电力数据信息安全、广泛、便捷、高效交互;通过共建共享基础设施,实现边远地区信号覆盖;研究5G泛在电力物联网配套标准、规范制定;推动无人机、机器人、移动终端应用等业务创新。

运营企业和网络设备商应针对这些垂直行业的业务创新对技术指标的要求,进一步量化网络的技术指标和架构设计,包括进一步量化5G切片安全性要求、业务隔离要求、端到端业务时延要求,协商网络能力开放要求、网络管理界面等,以及探讨商业合作模式、未来生态环境等,提供满足电力行业多场景差异化的完整解决方案,并进行技术验证和示范。

(本文作者为:IMT-2020(5G)应用组副组长、中国电信智能网络与终端研究院专家 夏旭)

原标题:用比特驱动瓦特,中国电信5G切片使能电力行业

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