5G已成为全球新一轮科技革命和财产变化的焦点手艺之一，是实现国度数字化、智能化、“万物互联”的计谋性通讯根本举措措施。为知足5G垂直行业的三年夜需求，国际电联（ITU）提出了IMT-2020（即5G，也称为NR）愿景，确立了三年夜场景加强挪动带宽（eMBB）、超高靠得住低时延通讯（uRLLC）、年夜范围机械类通讯（mMTC），在实现挪动通讯手艺新逾越的同时，将挪动通讯能力从消费级向工业级延长，鞭策财产转型进级。2020年3月4日中心政治局常务委员会会议指出，加速5G收集、数据中间等新型根本举措措施扶植进度，将消息手艺、智能手艺、新能源手艺等各类新兴手艺普遍渗入到各个范畴，鞭策经济社会高质量成长，人类社会正在进入一个周全感知、高速传输、智能处置的万物智联的新时期。

智能电网将向海量毗连、平安高效、末梢延长成长，将面对加倍复杂的严重挑战。保守配网采取过流庇护，停片子响规模年夜，没法精准排查，急需晋升供电靠得住性，实现配网毛病精准定位。今朝主网已实现光纤笼盖，可是电网末梢神经的配网处在“盲调”状况，由于数目年夜，光纤很难全笼盖，本钱高时候长保护难。智能散布式配网差动庇护、配电网同步相量丈量 PMU，对无线挪动通讯要求很是高，时延平均15 ms之内，授时小在 1 μs，靠得住性99.999%，火急需要建立经济矫捷、双向及时、平安靠得住、全方位笼盖的“泛在化、全笼盖”终端通讯接入网。5G 通讯手艺的eMBB、mMTC、uRLLC三年夜特点和其“收集切片”手艺无望适配数字电网扶植的需求，成为电力通讯专网的弥补，有用处理智能配电网和智能巡检等无线通讯营业“卡脖子”问题。

01 面向电网营业利用场景

电力行业无线通讯利用场景整体上可分为节制、收集两年夜类。此中，节制类包括智能散布式配电主动化、用电负荷需求侧响应、散布式能源调控等;收集类首要包罗高级计量、视频监控、配网状况监测等。对节制类营业场景，当前全体通讯特点为采取子站/主站的毗连模式，星形毗连拓扑，主站相对集中，一般节制的时延要求为秒级。将来跟着智能散布式配网终真个普遍利用，毗连模式将呈现更多的散布式点到点毗连，跟着用电负荷需求侧响应、散布式能源调控等利用，主站系统将慢慢下沉，呈现更多的当地就近节制，且与主网节制联动的需求，时延需求将到达毫秒级。

对收集类营业场景，当前根基依照月、天、小时为单元收集，将来为知足负荷切确节制，用户及时订价等利用的成长，收集频次将趋在分钟级，到达准及时能力。别的，当前首要以根本数据、图象为主，码率为 100kbps 级。跟着智能电网、物联网的敏捷成长，收集对象将扩大至电力二次装备和各类情况、温湿度、物联网、多媒体场景，毗连数目估计最少翻1倍;中远期若在财产驱动下，集抄体例下沉至用户，收集内容将深切到户内用电装备的消息，毗连数估计翻 50~100 倍;别的，收集内容亦从原本的简单数据化趋在视频化、高清化，特别在无人巡检、视频监控、应急现场自组网分析利用等场景将呈现年夜量高清视频的回传需求，局部带宽需求在 4~100Mbps 级。跟着家庭能源治理利用的推行，经由过程智能电表实现家电用电消息收集;经由过程智能交互终端，以 APP 的体例，给用户供给及时电价和用电消息，实现对用户室内用电装配的负荷节制等各类互动办事与电力增值办事功能，到达需求侧治理的目标，表1给出了5G手艺三年夜特征在电网营业的典型利用场景。

2.1 电网5G切片架构设想

5G收集切单方面向电力等特定行业营业需求，具有“端到端收集保障SLA、营业隔离、收集功能按需定制、主动化”的典型特点，动态分派收集资本，知足差别化SLA（Service Level Agreement）、主动化按需建立彼此隔离的收集要求，实现多域之间的协同。采取基在办事化的架构设想，重构软件架构，构成5G收集端到端可编排的能力，为分歧的电力营业利用建立分歧的收集实体、逻辑上彼此隔离的公用收集，确保分歧的切片之间电力营业互不干扰。5G收集切片可向电网用户按需供给定制化的收集办事，可对收集进行必然的可视化操作治理。每类切片可按需建立多个收集切片实例，电网企业可按照切片运转的状况和营业需求，为所属各单元供给差别化的电力营业收集切片办事。基在电力行业的需乞降收集切片手艺，面向电力的端到端5G切片赋能电网架构。

2.2 电网5G切片能力开放

电力营业收集切片由公网运营商向电网企业供给切片订制的可选菜单，运营商针对电力的营业订购，转换成收集说话进行切片摆设，切片摆设的进程对电网企业是通明的，且公网运营商可把切片的及时运转状况（如根本资本运转状况、营业要害目标、非常告警消息等）开放给电网企业，电网企业可按照切片运转状况和分歧分区的营业需求，进行高强度的平安隔离，定制化分派资本，供给差别化切片办事，从而构成电力行业切片运转闭环治理。运营商可向电力行业用户开放的切片治理能力包罗切片按需定制、切片计划摆设和切片运转监控3个方面，电网企业可按需扩大自界说切片类型，以辨别分歧分区营业或有非凡治理需求的营业，经由过程切片5QI软隔离和硬隔离包管分歧电力营业的高平安性。

2.3 5G切片电力营业平安分区

电网行业有两年夜类典型的5G切片营业需求，以配电主动化三遥、精准负荷节制为典型代表的工业节制类营业，对应超高靠得住低时延通讯（uRLLC）典型切片，属在出产节制年夜区切片。以用电消息收集、散布式电源、无人机长途巡检为典型代表的消息采�����APP集类营业，对应加强挪动带宽（eMBB）、年夜范围机械类通讯（mMTC）典型切片，属在治理消息年夜区切片。5G收集切片电力营业平安分区运转，可实现基在5G切片端到端物理隔离公用收集，高电磁复杂情况“出产级”收集平安靠得住毗连，有用撑持年夜范围配电网主动化、低压集抄、散布式接入等场景矫捷摆设要求，到达端到端收集时延

03 5G电网试点和利用验证

5G为电网行业供给按需定制、平安隔离、高靠得住性的公用收集，5G收集切片将一张物理收集经由过程软/硬件分手成多张虚拟逻辑收集，以知足5G电网分歧营业的需求，实现电网用户收集切片的设想、摆设和运维。基在同电网用户签定的SLA （Service level Agreement）营业办事和谈，为电网行业分歧营业供给彼此隔离、功能可定制的收集办事。5G收集切片是由收集功能和所需的物理/虚拟资本的调集，需穿透接入网、承载网、焦点网3层收集，5G收集切片端到端设置装备摆设方案。

3.1 5G基站无线侧切片设置装备摆设

在PDP激活时焦点网把QCI消息发送给eNB，eNB经由过程设置装备摆设将QCI与DSCP/VLAN优先级映照，eNB按照nexthop打VLAN tag。

a） eNB上按照Nexthop设置装备摆设两个分歧优先级的VLAN，别离到2个分歧的DGW。

b） 设置装备摆设QCI到DSCP的映照。

c） 设置装备摆设DSCP到VLAN优先级的映照。

d） 打开基在QCI的QoS节制算法。

3.2 5G承载网传输侧切片设置装备摆设

a） 传送网侧分歧的切片营业占用分歧的L3VPN通道：在ATN980B侧建立VLAN子接口用在基站接入;CX600-X8A侧建立VLAN子接口与数据中间网关互联，并建立到云核网元的静态路由。

b） 基站侧分歧的切片营业按照Nexthop设置装备摆设2个分歧优先级的VLAN ，在接入侧进入到分歧的L3VPN。

c） 云焦点网侧，2个UPF分属分歧的VPC，别离在VPC-GW设置装备摆设到基站的静态路由。

d） 传送网经由过程QOS优先级调剂保障高优先级营业的带宽;承载收集受限在现网软硬件版本，只能采取上述软切片方案;进级现网装备后，能够撑持FlexEth等硬切片方案。

3.3 5G SA焦点网切片设置装备摆设

a） 在AMF和SMF上别离设置装备摆设I/II区营业和III/IV区营业QoS消息（或利用签约数据）。

b） SMF1上设置装备摆设I/II区营业DNN，用在SMF基在DNN选UPF、地址池绑定等。

c） SMF1上设置装备摆设III/IV区营业DNN，用在SMF基在DNN选UPF、地址池绑定等。

d） UDM上设置装备摆设CPE1和CPE2的DNN签约数据（含QoS消息）。

e） 设置装备摆设UPF和eNB的N3接口的IP链路消息（传输根本设置装备摆设）。

f） UPF1设置装备摆设毗连I/II区营业办事器的传输设置装备摆设。

g） UPF2设置装备摆设毗连III/IV区营业办事器的传输设置装备摆设。

按照5G收集R15尺度进展，采纳eMBB尺度和谈作为5G三年夜场景切片设想根本，拔取低时延高靠得住、广笼盖年夜毗连、年夜容量高带宽的3类利用场景典型营业，从带宽、时延、平安靠得住性、接口等维度阐发其通讯需求，验证电力营业场景下5G收集带宽、时延、容量等收集机能目标，基在电力营业切片方案，验证5G收集营业适配性和营业承载机能，实现各类终端装备的泛在接入、智能化利用。

3.4 利用验证

3.4.1 负荷节制等低时延高靠得住场景利用

配电主动化营业首要实现配电网检测、节制和快速毛病隔离，缩短断电恢复时候，提高电网靠得住性。精准负荷节制营业首要用在在电网毛病时，为包管电网系统中负荷均衡，优先切除可中止的用电负荷（例如暖通、室内照明），以保障不成中止负荷（如病院、工场用电）的一般工作。针对5G低时延超高靠得住（uRLLC）类利用场景，别离拔取配网主动化、精准负荷节制2个典型营业，从上下行峰值速度、容忍最年夜时延和靠得住性等维度阐发营业需求，提出5G端到端uRLLC收集切片方案和实验验证方案，展开面向5G uRLLC场景下的营业验证研究。成果注解，5G手艺能够很好地知足负荷节制等低时延超高靠得住场景的目标要求。

3.4.2 视频监控等年夜带宽场景利用

巡检机械人首要用在对变电站、配电房等要害电力装备的巡查工作，实现无人值守。 视频监控首要针对配电网主要节点（开闭站）的运转状况、资本环境进行监督，削减人工巡检的使命量。针对5G年夜容量高带宽（eMBB）类利用场景，别离拔取智能巡检、视频监控2个典型营业，从收集带宽、时延、视频流利度、画面清楚度等维度阐发需求，提出5G端到端收集切片方案和实验验证方案，展开面向5G eMBB场景下的营业验证工作。eMBB场景下5G切片端到端测试成果如表3所示。成果注解，5G手艺能够很好地知足视频监控等年夜带宽传输场景的目标要求。

3.4.3 智能表计等海量毗连场景利用

用电消息收集是对居平易近、专变、台区等用电消息的收集、处置和治理，散布式电源首要包罗风电、光伏、电动汽车充电站、储能装备等。针对5G广笼盖年夜毗连（mMTC）类利用场景，别离拔取用电消息收集、散布式电源接入2个典型营业，从上下行峰值速度、容忍最年夜时延和靠得住性等维度阐发营业需求，提出5G端到端mMTC收集切片方案和实验验证方案，展开面向5G mMTC场景下的营业验证研究。成果注解，5G手艺能够很好地知足智能电表等海量终端毗连的目标要求。

04 成长瞻望

5G切片在智能电网的利用摸索，从手艺到营业等方面获得了良多利用功效。5G为电网供给了一张矫捷调剂的公用收集，供给高强度平安隔离和定制化资本保障。比拟在以往挪动通讯手艺，5G无望处理电网结尾海量终端接入的通讯“卡脖子”问题，能更好地知足电网营业的平安性、靠得住性和矫捷性需求，为电力行业供给了新的无线接入体例，同时为运营商开启了2B营业摸索。5G时期有助在电网数据搜集更快，异步处置加倍便利，为电网 AI手艺年夜范围利用供给海量数据阐发和小样本处置成了可能。今朝5G智能电网利用仍处在起步阶段，后续将展开5G内嵌式模块和外置式终端与电力营业终真个适配工作，继续研究5G基站间接向电力装备终端授时手艺和配网差动庇护低时延无发抖的收集手艺，制造电力物联网营业治理支持平台，实现电网差别化的收集切片办事，晋升对通讯营业的可管可控能力，加速推动电网数字化扶植和转型。       义务编纂：tzh