5G在三大領域多種場景提供連接服務,賦能數(shù)字化生活、數(shù)字化經(jīng)濟和數(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,為各個行業(yè)提供高性能的網(wǎng)絡和計算能力,如可為電力行業(yè)提供計算和網(wǎng)絡一體化的綜合服務。新基建的提出,更進一步加快推動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賦能的基礎行業(yè),首先對能源互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務發(fā)展趨勢和典型業(yè)務發(fā)展需求進行分析,定性剖析能源互聯(lián)網(wǎng)和5G結(jié)合的核心觸點——5G切片技術(shù)和MEC技術(shù)。在此基礎上,開展能源互聯(lián)網(wǎng)云網(wǎng)端一體化架構(gòu)設計,并針對云和網(wǎng)的整體框架結(jié)構(gòu)和對應技術(shù)發(fā)展路線進行詳細闡述。該設計成果不管是對5G+ToB業(yè)務商業(yè)化落地還是對智能電網(wǎng)自身發(fā)展都有著非常重要的意義。 

【文章來源】：電力信息與通信技術(shù). 2020,18(08)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

基于算力網(wǎng)絡的云邊協(xié)同的分布式云架構(gòu)

表1 電力業(yè)務分析及對應網(wǎng)絡切片映射和基礎能力需求對應Table 1 Power business analysis and corresponding network slice mapping and basic capability requirement correspondence 業(yè)務類別 序號 業(yè)務名稱 通信需求 網(wǎng)絡 基礎處理能力 時延 帶寬 通信系統(tǒng)可靠性 安全隔離 連接數(shù) 網(wǎng)絡切片類型 控制類 1 智能分布式配電自動化(三遙) ≤12 ms 210 Mbps 99.999% 安全生產(chǎn)I區(qū) X×10個/ km2 uRLLC 邊緣計算 2 配電網(wǎng)差動保護 業(yè)務端到端≤15 ms ≤10 Mbps ＞99.999% 安全生產(chǎn)I區(qū) X×10個/ km2 uRLLC 邊緣計算 3 精準負荷控制 ≤50 ms(毫秒級) 50 kbps～2 Mbps 99.999% 安全生產(chǎn)I區(qū) X×10個/km2 uRLLC 邊緣計算 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) 百萬～千萬級 uRLLC、mMTC 邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng) 控制類≤1 s 5 同步相量測量PMU 端到端≤50 ms ≤10 Mbps ＞99.999% 安全生產(chǎn)I區(qū) 千萬/km2 uRLLC 邊緣計算 采集類 1 高級計量 ≤3 s 1～2 Mbps 99.9% 管理信息大區(qū)Ⅲ 集抄模式X×100個/km2下沉到用戶后翻50～100倍 mMTC 物聯(lián)網(wǎng) 2 電站巡檢機器人 ≤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 eMBB 云計算 3 輸電線路無人機巡檢 云計算 4 配電房視頻綜合監(jiān)控 云計算 5 移動現(xiàn)場施工作業(yè)管控 20～100 Mbps 局部區(qū)域5～10個 云計算 6 應急現(xiàn)場自組網(wǎng)綜合應用 邊緣計算2)管的層面。結(jié)合切片編排管理系統(tǒng)實現(xiàn)對包括接入網(wǎng)5G基站gNB(next generation NodeB)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)網(wǎng)絡切片選擇功能(Network Slice Selection Function,NSSF)、用戶層面功能(User Plane Function,UPF)、進程管理功能(Session Management Function,SMF)、接入及移動性管理功能(Access and Mobility Management Function,AMF)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理功能(Unified Data Management,UDM)、策略與計費規(guī)則功能(Policy and Charging Rules Function,PCRF)等網(wǎng)絡網(wǎng)元資源的靈活組織,為智能電網(wǎng)提供網(wǎng)絡切片服務。構(gòu)建統(tǒng)一的智能化切片管理與編排系統(tǒng),實現(xiàn)網(wǎng)絡切片的映射(邏輯切片到物理資源的映射)。網(wǎng)絡切片映射問題被證實為NP-hard問題,當前主流的解決思路為利用網(wǎng)絡功能虛擬化(Network Function Virtualization,NFV)中的動態(tài)服務功能鏈(Service Function Chaining,SFC)的思路設計啟發(fā)式算法去解決網(wǎng)絡切片編排和部署。按照切片編排要求實現(xiàn)接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)的網(wǎng)絡資源組織后,還需設計不同的隔離機制來支持端到端切片安全。從隔離技術(shù)來區(qū)分,主要分為基于編程語言、沙盒、虛擬機、操作系統(tǒng)和硬件等不同層面的隔離[9-12];從隔離效果來區(qū)分,一般分為硬隔離和軟隔離。針對接入網(wǎng),可采用無線資源配置、優(yōu)先級策略配置、協(xié)議棧功能配置等方式實現(xiàn)接入網(wǎng)切片隔離。針對承載網(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)計復用軟切片實現(xiàn)承載網(wǎng)切片隔離。對于核心網(wǎng),則通過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)切片各自需求進行獨享,而控制面可分為獨立的控制面、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)務需求選擇相應的控制面配置,基于微服務快速編排部署不同的網(wǎng)絡功能(Network Function,NF)。

3 結(jié)語由于5G本身商業(yè)化進程和標準制定等的約束限制,目前5G+電力行業(yè)正處于探索試點過程中,電網(wǎng)業(yè)務低時延、端到端流量物理隔離、網(wǎng)絡保護等都要求網(wǎng)絡提供差異化服務能力,而其中5G的關鍵使能行業(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項技術(shù)為錨點開展針對電網(wǎng)未來ICT體系架構(gòu)的整體設計正是將5G技術(shù)與電網(wǎng)應用融合在一起的核心,在整個架構(gòu)設計過程中對最新的技術(shù)路線、存在的問題和未來的發(fā)展方向也進行了初步論述。后續(xù)需推動運營商和電網(wǎng)企業(yè)的生態(tài)合作,運營商需充分結(jié)合5G網(wǎng)絡接入優(yōu)勢、邊緣機房和光纖覆蓋優(yōu)勢,以及富余的IT資源優(yōu)勢,打造開放生態(tài),加強自身能力對外輸出,同時聯(lián)合第三方服務商、公有云服務商提供智能電網(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)展機遇,結(jié)合國家新基建建設要求,全面梳理自身業(yè)務發(fā)展需要和與新技術(shù)發(fā)展結(jié)合點,加快試點和規(guī)�；ㄔO,推動自身數(shù)字化轉(zhuǎn)型和業(yè)務創(chuàng)新。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3578835