分析5G網(wǎng)絡(luò)切片使能電力智能化服務(wù)

楊立超

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速進步，當(dāng)前移動通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)出現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡(luò)相比，5G移動通信技術(shù)優(yōu)勢眾多，隨著科技的快速發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)將獲得更大的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：5G移動通信;關(guān)鍵技術(shù)

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷完善，人們逐漸的進入了信息化的時代，走進5G移動通信。5G移動通信時代的到來可以完善網(wǎng)絡(luò)的性能，為人們的生活和工作提供了極大的便利。在5G通信技術(shù)發(fā)展中，應(yīng)該掌握好關(guān)鍵的技術(shù)，并且將理論轉(zhuǎn)化為實踐，才能更好地服務(wù)于人民群眾。

1、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)，毫秒級超低時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延只能達到40ms左右，無法滿足電網(wǎng)控制類業(yè)務(wù)毫秒級的時延要求。同時4G網(wǎng)絡(luò)所有業(yè)務(wù)都運行在同一個網(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)計之初就考慮物—物（機器通信）、人—物通信的場景。其超低時延、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)可以達到與“專網(wǎng)”同等級的安全和隔離性，同時相比企業(yè)自建的光纖專網(wǎng)，成本可以大幅降低。5G邊緣計算技術(shù)通過網(wǎng)關(guān)分布式下沉部署，實現(xiàn)本地流量處理和邏輯運算，實現(xiàn)帶寬和時延節(jié)省，從而進一步滿足電網(wǎng)工控類業(yè)務(wù)的超低時延需求。

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。

2、無人機智能化部署方案

2.1無人機協(xié)作性部署

協(xié)作性是無人機智能化網(wǎng)絡(luò)部署方案中所獨有的內(nèi)容。在不依靠其它方法的條件下，無人機系統(tǒng)可以獨立的進行戰(zhàn)略部署工作。通過在不同需求區(qū)域之間的合作，更好的分析各區(qū)域產(chǎn)生的請求質(zhì)量，并在智能化系統(tǒng)的引導(dǎo)下完成部署任務(wù)。當(dāng)然，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接失敗或是單機缺失的問題時，代理也可主動轉(zhuǎn)化為通信系統(tǒng)的中轉(zhuǎn)站，從另一的角度發(fā)揮系統(tǒng)的協(xié)調(diào)作用。

無人機協(xié)作性功能是從“網(wǎng)絡(luò)協(xié)商問題”中的“游戲理論”演化出來的。通過對代理的重新定義，將需求區(qū)域與熵值的問題控制在最小化的條件中，可以達到網(wǎng)絡(luò)熵值約束的效果，并使兩個熵值同步達到最小化狀態(tài)。區(qū)域環(huán)境中的請求熵值，是從等待服務(wù)請求的需求區(qū)域中演化出來的。代理的熵值信息，可以通過無人機部署機群數(shù)量與所覆蓋用戶數(shù)量分析得出。在對網(wǎng)絡(luò)熵值進行計算的過程中，必須對無人機與區(qū)域熵值進行確認(rèn)，將最小化數(shù)值作為目標(biāo)，達到提高網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的效果，使各無人機之間的協(xié)作性與容量條件得到改善。在此方法下，可以為低復(fù)雜性無人機群，在映射需求的高效協(xié)作處理上，提供合理且有效的解決辦法。

2.2單機網(wǎng)絡(luò)分配協(xié)商

網(wǎng)絡(luò)協(xié)商機制，是在代理之間形成的溝通形式。在協(xié)商內(nèi)容上，確定了對特定區(qū)域位置，用戶請求內(nèi)容的執(zhí)行，并在分析用戶過度需求的過程中，對區(qū)域作出定位，展現(xiàn)自身的功能價值。以熵的計算為基礎(chǔ)，可以有效的優(yōu)化代理之間的定位信息，并在執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)商的過程中，允許加入決定矩陣的計算方式，在代理定位與映射之間，針對特別需求區(qū)域進行最終決策。注意，用戶協(xié)商機制屬于系統(tǒng)程序，在內(nèi)部系統(tǒng)的運算中完成分析。

全網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的熵值條件是網(wǎng)絡(luò)協(xié)商的核心，如果熵值達到最小化狀態(tài)，則網(wǎng)絡(luò)覆蓋趨向于最大化，兩者表現(xiàn)出典型的反比例關(guān)系。由此證明，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的干擾條件增加時，用戶體驗的會明顯降低，并最終導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的等待服務(wù)請求在累積的過程中不斷增加，擴大全網(wǎng)熵值，降低網(wǎng)絡(luò)協(xié)商效率。在這種條件也會在代理與用戶之間產(chǎn)生映射惡化發(fā)展的問題[2]。所以，在無人機與需求區(qū)域間的精確映射，可以有效的限制干擾影響，提高用戶體驗的同時，達到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的效果。

2.3無人機的映射計算

“游戲理論”作為指導(dǎo)性內(nèi)容，可以輔助完成無人機單機與機群的熵值計算，并在熵值計算的引導(dǎo)下，在每個代理的指令中形成差異化的熵值信息，完成機群整體中代理的區(qū)分，并在整體部署工作中發(fā)揮積極作用。由此，也為優(yōu)化集群化管理創(chuàng)造了條件，使不同區(qū)組用戶的請求能夠得到快速響應(yīng)，并提高用戶的使用體驗。

大多數(shù)用戶的信噪比都可起到維護網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的作用，在執(zhí)行5G技術(shù)應(yīng)用的過程中，用戶體驗的容量條件也發(fā)生了明顯變化，相較于傳統(tǒng)方法，增加了11%，而具體的其它數(shù)值變化，也如下表1所示。從表1中可以發(fā)現(xiàn)，5G技術(shù)條件下的執(zhí)行方案，在各項性能指標(biāo)上都得到了大幅度的改善。也因此說明了無人機熵映射計算的有效性，證明了5G技術(shù)在無人機智能化部署中的價值作用。

2.4需求區(qū)域控制選擇

無人機群與需求區(qū)域映射的全過程計算方法，可以在優(yōu)化無人機部署、提高協(xié)調(diào)性上起到積極作用。通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)起始熵值的方法，將熵值條件最小的無人機單機指派給區(qū)域協(xié)作性的控制主導(dǎo)者。同時，將各種運行與計算的數(shù)據(jù)匯總到指導(dǎo)者手中，通過具體執(zhí)行的發(fā)布，完成對全區(qū)域無人機設(shè)備的控制，使整體無人機智能化部署，能在一定的戰(zhàn)略指導(dǎo)下進行，針對外部環(huán)境與形式的變化，設(shè)計戰(zhàn)略內(nèi)容，表現(xiàn)出高度機動性的技術(shù)特點。全網(wǎng)絡(luò)運行的條件下，涵蓋了不同用戶與服務(wù)請求的無人機群，可以在這種新規(guī)則的指導(dǎo)下，以最小熵值單機的信號為指導(dǎo)，更具協(xié)作性的完成統(tǒng)一部署下的信號內(nèi)容，針對性的有效處理指定用戶與請求。

2.5 MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)空間的多徑因素，將多個天線，布設(shè)在發(fā)送端與接收端，完成分集與復(fù)用增益，提高通信網(wǎng)絡(luò)中空間資源的利用效率。MIMO技術(shù)，在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的每個移動終端，都安裝了2～4個天線，配置基站，打破容量限制?；居脩敉瑫r通信時，就可以利用天線整合的方式，解決容量問題。5G移動通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，MIMI的規(guī)模比較大，需根據(jù)用戶、基站天線的數(shù)量，匹配MINO的規(guī)模數(shù)值。

2.6 5G移動通信發(fā)展趨勢

與當(dāng)前比較普遍的4G移動通信相比，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在頻譜利用率、傳輸速率、資源利用率等方面有了顯著的提升，除此之外，在無線覆蓋率、傳輸延時以及用戶體驗等方面也顯著提高。特別是將無線移動技術(shù)融入進去之后，全面化、智能化以及自動化將成為5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要發(fā)展趨勢。5G移動通信技術(shù)的特點主要表現(xiàn)在性能關(guān)鍵指標(biāo)、能耗、低成本、高通信性能、設(shè)計理念較為先進以及頻譜利用率較高等方面。

3、總結(jié)

綜上，5G移動通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，在容量增加同時，區(qū)域覆蓋范圍逐漸擴大。在無人機智能化戰(zhàn)略部署工作中，融入5G技術(shù)，可以有效的擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍與協(xié)作條件，使無人機獲得更多的智能化支撐，在優(yōu)化各項技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，為無人機控制者提供更加便捷的通信服務(wù)。以此達到無人機智能化部署網(wǎng)絡(luò)通信水平，提升發(fā)展建設(shè)目標(biāo)。

參考文獻

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