基于5G切片技術(shù)的電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

賈榮敏 東營聯(lián)通勝中分公司

網(wǎng)絡(luò)切片是提供特定網(wǎng)絡(luò)能力和網(wǎng)絡(luò)特征的邏輯網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)切片既是網(wǎng)絡(luò)又是業(yè)務(wù)，它有三大核心特征：從滿足客戶需求的角度看，網(wǎng)絡(luò)切片具有可定制、可隔離的特征；從網(wǎng)絡(luò)運營管理的角度看，網(wǎng)絡(luò)切片具有可編排的特征，運營靈活性大大提升。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的部署和切片業(yè)務(wù)即將商用，網(wǎng)絡(luò)切片具備哪些技術(shù)手段、網(wǎng)絡(luò)切片對業(yè)務(wù)的支持程度、運營商5G網(wǎng)絡(luò)切片管理體系如何支撐切片業(yè)務(wù)開展等是業(yè)界普遍關(guān)注的問題.

一、5G切片關(guān)鍵技術(shù)

將5G切片技術(shù)應(yīng)用到電力物聯(lián)網(wǎng)中，通過建設(shè)全通道電力業(yè)務(wù)可靠網(wǎng)絡(luò)，其中包括業(yè)務(wù)支撐平臺功能、運營管理系統(tǒng)等，從而逐步實現(xiàn)終端管理、切片管理、AI輔助決策、開放管理、統(tǒng)計分析等多項功能，融合5G無線業(yè)務(wù)，進行統(tǒng)一管理以及統(tǒng)一展示，從而不斷提高電力業(yè)務(wù)包含風(fēng)機、儲能、光伏、負荷業(yè)務(wù)的可控能力。電力專用終端和網(wǎng)關(guān)設(shè)備，具有降低時延、本地分流、安全保障等特殊功能，且自身具備切片安全接入機制，符合電力行業(yè)業(yè)務(wù)標準以及故障診斷能力，并且包括電網(wǎng)行業(yè)傳感終端、紅外高清球機、門狀態(tài)傳感器、氣體傳感器、溫濕度傳感器、煙霧監(jiān)測傳感器等。針對應(yīng)急搶修、輸電線路無人機巡檢、狀態(tài)監(jiān)測等相關(guān)業(yè)務(wù)的通信需求，進一步分析光纖通信、5G無線通信等多種不同類型方式的通信體系和策略，進一步開展基于5G切片技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、通信協(xié)議、無線性能提升等多項技術(shù)的深入研究。

二、面向電網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景

電力行業(yè)無線通信應(yīng)用場景總體上可分為控制、采集兩大類。其中，控制類包含智能分布式配電自動化、用電負荷需求側(cè)響應(yīng)、分布式能源調(diào)控等；采集類主要包括高級計量、視頻監(jiān)控、配網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測等。對于控制類業(yè)務(wù)場景，當(dāng)前整體通信特點為采用子站/主站的連接模式，星形連接拓撲，主站相對集中，一般控制的時延要求為秒級。未來隨著智能分布式配網(wǎng)終端的廣泛應(yīng)用，連接模式將出現(xiàn)更多的分布式點到點連接，隨著用電負荷需求側(cè)響應(yīng)、分布式能源調(diào)控等的應(yīng)用，主站系統(tǒng)將逐步下沉，出現(xiàn)更多的本地就近控制，且與主網(wǎng)控制聯(lián)動的需求，時延需求將達到毫秒級。

三、5G切片技術(shù)在電力物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用與智能化管理

在深入分析兩者之間關(guān)系式，應(yīng)當(dāng)及時全面了解電網(wǎng)的主要組成部分，可從電流走向角度入手，進一步分析5G切片和電力業(yè)務(wù)之間的關(guān)系。電網(wǎng)的具體工作流程主要為發(fā)電、輸電、變電、配電等相關(guān)環(huán)節(jié)和內(nèi)容，在及時解決存在問題的情況下，應(yīng)當(dāng)針對電網(wǎng)的實際需求，進行全面調(diào)查，進一步研發(fā)出有力的支撐，針對當(dāng)前市場實際需求進行總結(jié)、歸納，5G具備延時功能。通過精準化的電路系統(tǒng)控制，能夠保障電力系統(tǒng)在實際工作中，實現(xiàn)智能分配電網(wǎng)功能。數(shù)據(jù)顯示，在實際工作中，物聯(lián)網(wǎng)終端能否海量接入的需求也是非常大的。電力系統(tǒng)采集工作也是至關(guān)重要的，為了有效解決當(dāng)前存在的問題，深入研究與分析切片的時候，加大了實際采集力度，保障5G切片在信息采集工作中，可以在分布式接入工作狀態(tài)下有著突出的表現(xiàn)。

四、網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)標準展望

核心網(wǎng)方面，針對網(wǎng)絡(luò)切片的SLA的落實，3GPP正在開展相關(guān)研究，例如對網(wǎng)絡(luò)切片內(nèi)注冊用戶數(shù)、同時在線用戶數(shù)、并發(fā)會話數(shù)用戶、用戶總流量等進行控制，避免超出SLA要求，降低切片內(nèi)用戶的體驗。目前主要的思路是通過增強現(xiàn)有網(wǎng)元的功能實現(xiàn)控制SLA閾值的功能，討論較多的是通過增強PCF、NSSF、NWDAF0支持數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和通知 的功能來實現(xiàn)控制。以基于NWDAF實現(xiàn)注冊用戶數(shù) 為例，運營商通過運營支撐系統(tǒng)在NWDAF上配置注冊用戶數(shù)閾值，當(dāng)用戶發(fā)起注冊接入到AMF后，每成功注冊一個用戶，AMF向NWDAF上報信息，NWDAF從多個AMF收集統(tǒng)計注冊用戶數(shù)，如果到達閾值，則通知所有AMF，停止接入新的用戶。此后如果新用戶上線，AMF將拒絕用戶接入，除非有用戶下線才能允許接入新用戶。這是對接入用戶數(shù)進行控制的基本思路，實際應(yīng)用中還應(yīng)考慮多個NWDAF和多AMF的協(xié)同問題。對于并發(fā)會話數(shù)、用戶流量的控制可以采用類似的機制，不同的是這些信息由SMF提供（SMF是會話管理的主要網(wǎng)元），到達閾值后相應(yīng)的控制功能也由SMF執(zhí)行。

五、結(jié)束語

隨著社會不斷進步與發(fā)展，5G是必然發(fā)展趨勢，對人們的生活有著重要的影響。5G切片技術(shù)能夠構(gòu)建出更快、范圍更廣的平臺系統(tǒng)，工作業(yè)務(wù)形式也會發(fā)生很大的變化。5G技術(shù)極大地超越了4G技術(shù)的速度和效率，可以針對大眾的實際需求，提供個性化的服務(wù)，不斷提高信息網(wǎng)絡(luò)的整體服務(wù)性能和質(zhì)量。嚴格落實技術(shù)指標，從而最大程度上保障切片整體安全性能，針對存在的問題，及時采取應(yīng)對措施，為5G技術(shù)的健康穩(wěn)定發(fā)展保駕護航。