基于5G切片技術的電力物聯網應用

賈榮敏 東營聯通勝中分公司

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

一、5G切片關鍵技術

將5G切片技術應用到電力物聯網中，通過建設全通道電力業務可靠網絡，其中包括業務支撐平臺功能、運營管理系統等，從而逐步實現終端管理、切片管理、AI輔助決策、開放管理、統計分析等多項功能，融合5G無線業務，進行統一管理以及統一展示，從而不斷提高電力業務包含風機、儲能、光伏、負荷業務的可控能力。電力專用終端和網關設備，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，符合電力行業業務標準以及故障診斷能力，并且包括電網行業傳感終端、紅外高清球機、門狀態傳感器、氣體傳感器、溫濕度傳感器、煙霧監測傳感器等。針對應急搶修、輸電線路無人機巡檢、狀態監測等相關業務的通信需求，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切片技術的網絡架構、通信協議、無線性能提升等多項技術的深入研究。

二、面向電網業務應用場景

電力行業無線通信應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、用電負荷需求側響應、分布式能源調控等；采集類主要包括高級計量、視頻監控、配網狀態監測等。對于控制類業務場景，當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終端的廣泛應用，連接模式將出現更多的分布式點到點連接，隨著用電負荷需求側響應、分布式能源調控等的應用，主站系統將逐步下沉，出現更多的本地就近控制，且與主網控制聯動的需求，時延需求將達到毫秒級。

三、5G切片技術在電力物聯網中的應用與智能化管理

在深入分析兩者之間關系式，應當及時全面了解電網的主要組成部分，可從電流走向角度入手，進一步分析5G切片和電力業務之間的關系。電網的具體工作流程主要為發電、輸電、變電、配電等相關環節和內容，在及時解決存在問題的情況下，應當針對電網的實際需求，進行全面調查，進一步研發出有力的支撐，針對當前市場實際需求進行總結、歸納，5G具備延時功能。通過精準化的電路系統控制，能夠保障電力系統在實際工作中，實現智能分配電網功能。數據顯示，在實際工作中，物聯網終端能否海量接入的需求也是非常大的。電力系統采集工作也是至關重要的，為了有效解決當前存在的問題，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下有著突出的表現。

四、網絡切片技術標準展望

核心網方面，針對網絡切片的SLA的落實，3GPP正在開展相關研究，例如對網絡切片內注冊用戶數、同時在線用戶數、并發會話數用戶、用戶總流量等進行控制，避免超出SLA要求，降低切片內用戶的體驗。目前主要的思路是通過增強現有網元的功能實現控制SLA閾值的功能，討論較多的是通過增強PCF、NSSF、NWDAF0支持數據收集、數據統計和通知 的功能來實現控制。以基于NWDAF實現注冊用戶數 為例，運營商通過運營支撐系統在NWDAF上配置注冊用戶數閾值，當用戶發起注冊接入到AMF后，每成功注冊一個用戶，AMF向NWDAF上報信息，NWDAF從多個AMF收集統計注冊用戶數，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。這是對接入用戶數進行控制的基本思路，實際應用中還應考慮多個NWDAF和多AMF的協同問題。對于并發會話數、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元），到達閾值后相應的控制功能也由SMF執行。

五、結束語

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