5G作為推動社會經(jīng)濟發(fā)展的新動力，受到世界各國的廣泛重視。在我國，5G被列為國家“新基建”七大領(lǐng)域之一，突破以人為中心的消費市場，賦能垂直行業(yè)，開啟通信+控制的觸覺互聯(lián)網(wǎng)新時代。5G已成為我國實現(xiàn)制造強國、網(wǎng)絡(luò)強國的助推器。
創(chuàng)新求變：智慧電網(wǎng)演進呼喚5G確定性網(wǎng)絡(luò)
社會經(jīng)濟發(fā)展需要持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)和通信保障。當前，全球電力網(wǎng)絡(luò)正加速向智能電網(wǎng)升級，信息通信也迅速向5G時代邁進，兩大高速演進的超級基礎(chǔ)設(shè)施，碰撞出了奇妙的化學(xué)反應(yīng)。智慧電網(wǎng)對5G通信網(wǎng)絡(luò)的需求，可歸納為三層馬斯洛模型，如圖1所示。
圖1 智慧電網(wǎng)對通信網(wǎng)絡(luò)的三層需求馬斯洛模型
第一層：差異化+ 確定性的Q o S /SLA保障需求。電力的發(fā)、輸、變、配、用，給5G提供了豐富的潛在應(yīng)用場景，不同場景對于網(wǎng)絡(luò)的帶寬、時延、抖動、授時等因素需求不同。這需要我們基于同一個網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，滿足不同業(yè)務(wù)場景的差異化及確定性網(wǎng)絡(luò)需求。
第二層：業(yè)務(wù)安全隔離需求。電力二次系統(tǒng)的安全防護總體原則為“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認證”，如生產(chǎn)控制大區(qū)與管理信息大區(qū)以及其他行業(yè)業(yè)務(wù)之間的物理隔離，實時控制類業(yè)務(wù)和非實時控制類業(yè)務(wù)間的邏輯隔離，以及支持安全加密芯片、IPSec、空口完整性保護、二次認證等差異化的安全防護能力等。
第三層：自運維自管理需求。電力作為關(guān)系國計民生的關(guān)鍵基礎(chǔ)性行業(yè)，對ICT技術(shù)能力和人力資源管理要求較高，因此需要針對運營商所提供的5G網(wǎng)絡(luò)，做到可視、可管，乃至一定程度的自運營。
而以原生云為基礎(chǔ)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)切片和MEC邊緣計算為核心抓手、綜合5G LAN和5G TSN等差異化功能的5G確定性網(wǎng)絡(luò)，完美地契合了能源互聯(lián)網(wǎng)對于業(yè)務(wù)可用、安全可信、可管可控的三層關(guān)鍵需求。
求真務(wù)實：青島5G智慧電網(wǎng)成就業(yè)界最佳實踐案例
國家電網(wǎng)公司提出了建設(shè)具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)戰(zhàn)略目標，5G以其大帶寬、廣連接、低時延、高可靠的特性，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計算等創(chuàng)新技術(shù)，完美契合了能源互聯(lián)網(wǎng)的通信需求。
國網(wǎng)青島供電公司敏銳地抓住這一契機，與中國電信青島分公司、華為技術(shù)有限公司簽署了5G戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，三方攜手共同成立5G應(yīng)用創(chuàng)新聯(lián)合實驗室，充分發(fā)揮各自在行業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)勢，調(diào)集優(yōu)勢資源，在5G電力切片建設(shè)模式、網(wǎng)絡(luò)安全、典型應(yīng)用、共建共享以及商業(yè)模式創(chuàng)新等方面開展廣泛合作。先知而后行。2019年下半年開始，作為5G確定性網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成員單位，國網(wǎng)青島供電公司聯(lián)合中國電信、華為及產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作伙伴，將理論轉(zhuǎn)化為實踐，在青島成功建成國內(nèi)規(guī)模最大、場景豐富、生態(tài)完善的5G智慧電網(wǎng)實驗網(wǎng)，穩(wěn)扎穩(wěn)打，逐步將這一項目打造成業(yè)界最佳實踐案例。
規(guī)模最大：自2019年10月以來，國網(wǎng)青島供電公司先后在青島古鎮(zhèn)口、金家?guī)X、奧帆中心以及青島供電公司調(diào)度大樓四大示范區(qū)建設(shè)并開通29個5G站點，部署了2套電力專用MEC網(wǎng)絡(luò)，建成國內(nèi)規(guī)模最大的5G智慧電網(wǎng)實驗網(wǎng)。整個系統(tǒng)基于5G SA獨立組網(wǎng)架構(gòu)，采用3GPP R15標準的端到端切片解決方案，通過5G接入網(wǎng)、承載網(wǎng)和核心網(wǎng)的不同靈活軟硬隔離技術(shù)，實現(xiàn)電力業(yè)務(wù)場景的用戶面數(shù)據(jù)在電力切片內(nèi)部流轉(zhuǎn)，確保數(shù)據(jù)安全可控。
場景豐富：2019年10月，國網(wǎng)青島供電公司基于5G通信的配網(wǎng)態(tài)勢感知系統(tǒng)正式上線，并在青島跨國企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人峰會期間，為峰會核心場館奧帆國際會議中心主場館供電的6座環(huán)網(wǎng)柜實現(xiàn)監(jiān)控信息高頻采集和實時錄波，以超高的電力保障水平確保跨國企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人峰會順利召開，如圖2所示。與此同時，基于5G通信的配網(wǎng)線路縱差保護實驗室環(huán)境調(diào)試正式完成，保障終端單次通信時長由公網(wǎng)狀態(tài)下的20多毫秒降低至6~8毫秒，完全滿足通信延遲低于10毫秒的需求。2019年11月，國網(wǎng)青島供電公司在金家?guī)X示范區(qū)開展基于5G的輸電線路通道可視化試點，實現(xiàn)了高清視頻實時回傳，完成了SA獨立組網(wǎng)模式下5G柔性切片的實際應(yīng)用；同年12月，在古鎮(zhèn)口區(qū)域進行了5G配網(wǎng)線路差動保護的外場實驗，單基站下通信延時平均值不大于8.5毫秒，電流相量數(shù)據(jù)發(fā)、收快速可靠，差動保護判定全部正確。
生態(tài)完善：國網(wǎng)青島供電公司與映翰通、易瓦特等終端模組廠商開展合作，共同推動5G行業(yè)模組、行業(yè)CPE、無人機等終端產(chǎn)業(yè)鏈的配套；與上海道博、山東科匯、赫茲曼等配電自動化終端及應(yīng)用廠商開展合作，深刻洞察行業(yè)需求并提供對應(yīng)解決方案，真正實現(xiàn)從4G時代的“應(yīng)用適配網(wǎng)絡(luò)”轉(zhuǎn)變?yōu)?G確定性網(wǎng)絡(luò)的“網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用”。
最佳實踐：基于項目階段性成果，青島5G智慧電網(wǎng)項目備受業(yè)內(nèi)外好評，國際影響力進一步提升：2019年11月，獲得山東省移動互聯(lián)網(wǎng)5G應(yīng)用創(chuàng)新技能大賽一等獎；2020年3月，作為唯一工業(yè)能源領(lǐng)域案例入選GSMA 5G SA獨立組網(wǎng)驅(qū)動應(yīng)用案例集；2020年4月，在Layer 123舉辦的第三屆網(wǎng)絡(luò)自動化峰會上聯(lián)合榮獲“5G自動化最佳創(chuàng)新商業(yè)項目獎”。
任重道遠：持續(xù)推進5G智慧電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展
在首期合作取得階段性成果的基礎(chǔ)上，三方合作伙伴堅持初心、以終為始，以規(guī)模商用為目標，聚焦電網(wǎng)“發(fā)輸變配用”五大環(huán)節(jié)的20余個典型場景，從技術(shù)、商業(yè)、生態(tài)、標準、政策視角等方面全方位推動，打通產(chǎn)業(yè)斷點，并著重從以下幾方面開展相關(guān)試點工作。
提升平臺支撐賦能。與5G制造商、運營商共同研發(fā)建設(shè)5G電力切片業(yè)務(wù)管理平臺，在5G SA核心網(wǎng)部署切片管理面網(wǎng)元，爭取建成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的5G電力切片網(wǎng)絡(luò)管理平臺，實現(xiàn)動態(tài)電力切片端到端定制、自動化部署，滿足5G電力業(yè)務(wù)日常運維管控需求。
開展安全隔離驗證。依據(jù)國網(wǎng)公司信息網(wǎng)絡(luò)安全防護總體方案要求，結(jié)合5G承載電網(wǎng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用模型，從終端、基站、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)、邊緣計算、切片管理，一直到應(yīng)用系統(tǒng)，在無線資源控制面安全、用戶面安全、非接入層安全、IP層安全4個方面，逐步驗證端到端的5G切片體驗及安全隔離能力。
積極擴大試點范圍。國網(wǎng)青島供電公司在古鎮(zhèn)口融合區(qū)、金家?guī)X國際一流配電網(wǎng)示范區(qū)、中德生態(tài)園等重點示范區(qū)域結(jié)合電力設(shè)施分布，開展5G智慧電網(wǎng)建設(shè)；在拓展原有業(yè)務(wù)場景應(yīng)用規(guī)模的同時，積極開拓5G+北斗無人機自動巡線、5G智能巡檢機器人、基于5G的毫秒級精準負荷控制、單兵巡檢維護裝備等系列應(yīng)用，爭取打造一批可復(fù)制、可推廣的業(yè)務(wù)應(yīng)用場景，為電力行業(yè)的5G應(yīng)用樹立標桿。攜手推動生態(tài)發(fā)展。國網(wǎng)青島供電公司聯(lián)合電信運營商、設(shè)備制造商及上下游企業(yè)，在終端、模組、芯片等各環(huán)節(jié)開展全方位合作，發(fā)揮能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的帶頭作用，構(gòu)建電力行業(yè)5G生態(tài)鏈。
國網(wǎng)青島供電公司將積極響應(yīng)國家“新基建”政策，在國網(wǎng)公司的有力領(lǐng)導(dǎo)下，以青島市政府工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)三年攻堅實施方案為指導(dǎo)，與青島電信、華為加強合作，本著實效、實用的原則，在5G智慧電網(wǎng)試驗網(wǎng)基礎(chǔ)上，持續(xù)有序推進5G課題研究與實踐應(yīng)用。
原標題：5G確定性網(wǎng)絡(luò)使能智慧電網(wǎng)
