趙 輝

（公誠(chéng)管理咨詢有限公司，廣東 廣州 510670）

0 引言

伴隨著5G網(wǎng)絡(luò)和關(guān)鍵技術(shù)的迅速發(fā)展，給人們帶來了良好的寬帶體驗(yàn)，并且提升了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)垂直發(fā)展能力。而隨著5G技術(shù)的廣泛運(yùn)用，對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求也將越來越多元化，而對(duì)于超高帶寬、超大面積網(wǎng)絡(luò)連接、超低時(shí)延等核心技術(shù)的創(chuàng)新將促使中國(guó)傳統(tǒng)垂直產(chǎn)業(yè)的技術(shù)核心生產(chǎn)作業(yè)模型及其經(jīng)營(yíng)方法進(jìn)行轉(zhuǎn)型，也促進(jìn)了中國(guó)傳統(tǒng)垂直產(chǎn)業(yè)的決策與智能水平、運(yùn)作效率得到進(jìn)一步提高。通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)切片的深入分析并且廣泛推廣，企業(yè)能夠針對(duì)不同的應(yīng)用迅速地對(duì)其專屬的應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行訂制。而目前，電力行業(yè)經(jīng)過改革構(gòu)建了當(dāng)前急切需求的安全、穩(wěn)定、實(shí)時(shí)、快捷的先進(jìn)通信技術(shù)體系，從而使得智能設(shè)備的信號(hào)獲取與狀態(tài)監(jiān)控得到了實(shí)現(xiàn)，也使得電力物聯(lián)網(wǎng)中的先進(jìn)電能管理模式與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)方法得到激活。通過5G通信技術(shù)的應(yīng)用，強(qiáng)化設(shè)備與用戶之間、用戶與用戶之間的信息傳遞，并以5G通信技術(shù)高效、安全作為支撐點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)更為智能化、自動(dòng)化的操控。

1 5G切片關(guān)鍵技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

1.1 5G切片關(guān)鍵技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)切割技術(shù)是指在一個(gè)單獨(dú)的5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)物理設(shè)備上，針對(duì)時(shí)延、寬帶、可靠性、安全等不同的業(yè)務(wù)要求，切割出若干個(gè)端到端的虛擬邏輯網(wǎng)絡(luò)，以便更靈活地適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合[1]。5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)包括。

（1）共用基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)資源，通過網(wǎng)絡(luò)即業(yè)務(wù)（NaaS，Network as a Service），利用虛擬網(wǎng)切片可達(dá)到較多的服務(wù)場(chǎng)景，將5G網(wǎng)絡(luò)切出多張?zhí)摂M網(wǎng)，每一種虛擬切片網(wǎng)絡(luò)都可獲得端到端的邏輯結(jié)構(gòu)上相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資料，并支撐著更多行業(yè)。

（2）切片分割，虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)內(nèi)部的各個(gè)切片之間的邏輯結(jié)構(gòu)是互不相關(guān)的，彼此互不產(chǎn)生影響，因此具有可分離性?；ヂ?lián)網(wǎng)之間的切片具有可靠性隔離、資源之間分開以及運(yùn)行保護(hù)等方面的分割優(yōu)勢(shì)，這樣可以有效保障安全，真正做到了各個(gè)垂直業(yè)務(wù)、不同客戶、不同場(chǎng)景、不同服務(wù)間的邏輯分離與安全分離。

（3）網(wǎng)絡(luò)功能按需要定制，按需要調(diào)配網(wǎng)絡(luò)資源，可靈活添加各類應(yīng)用和海量服務(wù)，從而降低成本，提高網(wǎng)絡(luò)資源的效率，價(jià)格也比高等。按需求進(jìn)行分布式部署，以實(shí)現(xiàn)將多種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)切片混合組建，并統(tǒng)籌運(yùn)維，從而避免為每一種業(yè)務(wù)分別建立一種專門的物理網(wǎng)絡(luò)，從而有效減少了投資性支出和運(yùn)營(yíng)成本[2]。

（4）獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)切片具備端到端的完整結(jié)構(gòu)，體系結(jié)構(gòu)與軟件功能完整，軟硬件系統(tǒng)解耦，并具備高度可編程特性。所有互聯(lián)網(wǎng)切片都必須包括無線接入網(wǎng)、傳送網(wǎng)和核心網(wǎng)絡(luò)，還包括第三方的應(yīng)用，這樣確保了端到端的質(zhì)量協(xié)作。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

最原始的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是為所有需要聯(lián)網(wǎng)的物品配備傳感器設(shè)備，并進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，進(jìn)而將這些數(shù)據(jù)經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至某一數(shù)據(jù)收集中心（例如數(shù)據(jù)管理分析平臺(tái)），并進(jìn)行對(duì)該物品的檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析，以最終輔助進(jìn)行管理性決策[3]。這些傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)信息流動(dòng)方式通常是單程的，即從被鏈接的實(shí)體設(shè)備到信息采集中樞。近年來，物聯(lián)網(wǎng)的概念已在各個(gè)產(chǎn)業(yè)得以深入普及與運(yùn)用，并培育了更加多元化的應(yīng)用?，F(xiàn)代智能家居也是一個(gè)較為常見的物聯(lián)網(wǎng)形式，和初期信息單方面流通的傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)形式不同，現(xiàn)代智能家居可以既收集供電裝置運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，也可以直接向相關(guān)的裝置下發(fā)運(yùn)行命令，從而完成對(duì)電器設(shè)備的實(shí)時(shí)控制。這些以現(xiàn)代智能家居為代表的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了信息的雙向流通，并融合了人和人工智能的大數(shù)據(jù)分析和管理，從而提高了對(duì)接入物品的監(jiān)測(cè)和管理。

物聯(lián)網(wǎng)常被稱作第三次產(chǎn)業(yè)革命，且此次革命具有新興化的表現(xiàn)。在社會(huì)生活中，人們?cè)缫呀邮芪锫?lián)網(wǎng)的原理，即通過不同射頻完善信息識(shí)別及傳感功能，并就原設(shè)定好的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議完成相應(yīng)主體及其余物體間的關(guān)聯(lián)，在該協(xié)約下，可以不受時(shí)間地點(diǎn)的約束，在信息技術(shù)這一空間下就可以完成內(nèi)容的交替與轉(zhuǎn)換。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以體現(xiàn)在激光掃描、二維碼識(shí)別、定位等方式，完善智能化的應(yīng)用，并對(duì)智能化內(nèi)容做出相應(yīng)的決策[4]。綜上所述，可以將物聯(lián)網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一部分，是其發(fā)展的一種延伸形式。要進(jìn)行5G通信網(wǎng)路和電力網(wǎng)的聯(lián)合模擬，就必須研發(fā)新一代的串聯(lián)模擬方案和軟件。在未來電力物聯(lián)網(wǎng)中，所連萬物都將是十分復(fù)雜的多級(jí)或多個(gè)對(duì)象的模式，而傳統(tǒng)的小規(guī)?？刂坪蛢?yōu)化計(jì)算并不能實(shí)現(xiàn)如此廣域控制，所以需要研發(fā)更高級(jí)的分層、分布式等優(yōu)化計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)如此海量對(duì)象的及時(shí)最優(yōu)控制，使所連萬物彼此協(xié)同。電力物聯(lián)網(wǎng)還需要為分散的各種型號(hào)的5G網(wǎng)絡(luò)基站提供安全可靠的供電保證。

2 智能電網(wǎng)中電力系統(tǒng)5G切片業(yè)務(wù)需求及問題

未來的中國(guó)智慧電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，將形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、廣泛互連、高度智慧、開放互動(dòng)的電力網(wǎng)絡(luò)，能夠高效保障新能源與分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)供電的廣泛銜接，大電網(wǎng)、配電網(wǎng)、微電網(wǎng)均與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等交錯(cuò)互通，發(fā)、輸、轉(zhuǎn)、配、用、調(diào)等各環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)了高度智能，這樣可以更好地滿足用戶與電網(wǎng)的雙方交互，滿足不同電網(wǎng)并網(wǎng)情況和客戶服務(wù)的個(gè)性化要求。

通過在電力系統(tǒng)中對(duì)無線通信的潛在需求進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和調(diào)研，5G切片未來最主要的業(yè)務(wù)需求來自于以下幾個(gè)方面[5]。

（1）為了滿足更安全、更高效的時(shí)延要求，使用URLLC切片技術(shù)與工業(yè)級(jí)下行服務(wù)技術(shù)相適應(yīng)，如毫秒級(jí)的精準(zhǔn)負(fù)載管理模式、智能分布式供電，以及主動(dòng)配電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)技術(shù)等。

（2）對(duì)海量物聯(lián)端口的連接要求的解決，通過mMTC海量連接切片與采集類的上行鏈接服務(wù)，如智慧洗車充電樁/站、低壓供電信號(hào)的收集，以及分布式電源接入等。

（3）為了滿足高清視頻的數(shù)據(jù)回傳需求，這里可以利用eMBB技術(shù)增強(qiáng)帶寬來進(jìn)行切片，以便完善高清視頻數(shù)據(jù)的回傳業(yè)務(wù)，如變電所工程自動(dòng)化智能機(jī)器人巡檢、無人機(jī)遠(yuǎn)程巡檢、AR遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，包括輸變電運(yùn)行線路狀況監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)。

（4）為了滿足高清語音的通信要求，必須通過Voice語音切片技術(shù)，以及滿足更高質(zhì)量、更方便快捷、更高品質(zhì)等方面要求的專一語音通信模式。

通過比較電力行業(yè)的技術(shù)特點(diǎn)和對(duì)發(fā)電行業(yè)內(nèi)各部分的網(wǎng)絡(luò)要求可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的2G、3G、4G通信技術(shù)雖然可以在一定程度上適應(yīng)設(shè)備應(yīng)用要求和行業(yè)發(fā)展需要，但同時(shí)也暴露出了一些技術(shù)方面問題。

一方面，由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備技術(shù)更新?lián)Q代的速率較快，電力物聯(lián)網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)速率的需求也變高；另一方面，以線纜和光纖為主要傳輸載體仍然存在50～100 ms的互聯(lián)網(wǎng)傳輸時(shí)延，而這樣巨大的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，將導(dǎo)致實(shí)時(shí)自動(dòng)智慧巡查等電力物聯(lián)網(wǎng)的即時(shí)監(jiān)控技術(shù)根本無法有實(shí)質(zhì)性推廣。

擁有超低時(shí)延、大寬帶、海量接入，以及多場(chǎng)景接入等多種能力的5G通信網(wǎng)絡(luò)，將憑借其網(wǎng)絡(luò)切片中的虛擬物邏輯隔離模式，更加符合新形勢(shì)下和未來電網(wǎng)感知與智能物互聯(lián)方式的發(fā)展趨勢(shì)，有效支撐著云邊協(xié)同的電力物互聯(lián)智能提升。

3 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

（1）切片和電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)業(yè)務(wù)方面的聯(lián)系。在深入分析二者之間關(guān)系時(shí)，還需要及時(shí)全面掌握電網(wǎng)系統(tǒng)的主要成分，并從大電流走向角度出發(fā)，進(jìn)而剖析5G切片與電網(wǎng)系統(tǒng)業(yè)務(wù)之間的關(guān)聯(lián)。我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的具體工作過程大多為發(fā)電、輸電、變電、配電等關(guān)鍵環(huán)節(jié)和內(nèi)容，在有效處理存在問題的情況下，還需要根據(jù)我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)需要，開展全面研究，進(jìn)而開發(fā)出更加有力的支撐技術(shù)，并根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)現(xiàn)實(shí)需要加以匯總、綜合，采用更加精準(zhǔn)化的電路系統(tǒng)控制技術(shù)，可以保障電力系統(tǒng)運(yùn)行中，實(shí)現(xiàn)智能化配置電網(wǎng)系統(tǒng)的功能。

數(shù)據(jù)分析研究表明，在實(shí)際工作中，物聯(lián)網(wǎng)終端能海量接入的技術(shù)需求較大，而電力系統(tǒng)信息采集管理也是如此。為有效解決當(dāng)前面臨的技術(shù)問題，研究人員需要分析數(shù)據(jù)切片的時(shí)間，加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集強(qiáng)度，確保5G數(shù)據(jù)切片在實(shí)際信息收集管理工作中，能夠在分布式接入工作狀態(tài)下具有更優(yōu)效果。其次，還需要根據(jù)視頻回傳特點(diǎn)，創(chuàng)新和豐富工作模型。

（2）切片和電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面的聯(lián)系。為保證分布式供電智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作效率，并且實(shí)現(xiàn)更優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作業(yè)成績(jī)，在實(shí)踐研究過程中，首先必須強(qiáng)調(diào)其獨(dú)立的運(yùn)營(yíng)能力，并同樣朝著高質(zhì)量工作方面應(yīng)用和發(fā)揮。其次必須保證網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)的整體品質(zhì)，才能較大程度地適應(yīng)供電管理工作的現(xiàn)實(shí)需要，并以此為切合點(diǎn)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)管理工作。再次，還需要逐步豐富電力系統(tǒng)的各種功能流程設(shè)計(jì)操作管理環(huán)節(jié)。在實(shí)踐過程中，還需要融入網(wǎng)絡(luò)切片原則，這樣既可以實(shí)現(xiàn)切片環(huán)節(jié)，對(duì)于其功能性也沒有任何影響，進(jìn)而在完善和優(yōu)化其相關(guān)技術(shù)場(chǎng)景的同時(shí)，將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身的延時(shí)性、安全性、供電容量等技術(shù)參數(shù)也要融入其中，這樣才能達(dá)到預(yù)期改進(jìn)要求。在實(shí)際應(yīng)用的過程中需要考慮真實(shí)情況，做出符合實(shí)際需要的部署，在應(yīng)用數(shù)據(jù)資源的時(shí)候，可以依照市場(chǎng)的需要以及SLA方面的能力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)資源信息的科學(xué)高效使用。在電力企業(yè)在其實(shí)際發(fā)展的過程中還要對(duì)其進(jìn)行完善，以求達(dá)到資源的更高的利用效率，這樣才能實(shí)現(xiàn)企業(yè)的效益最大化，才符合企業(yè)的發(fā)展要求。

4 結(jié)束語

通過對(duì)5G切片技術(shù)的開發(fā)與使用，企業(yè)可以將其垂直服務(wù)范圍進(jìn)行擴(kuò)展，從而讓互聯(lián)網(wǎng)變得更為敏捷靈活性，以資源共享的方法進(jìn)行基礎(chǔ)建設(shè)，使網(wǎng)絡(luò)資源效益提高；而在電力物聯(lián)網(wǎng)中，各個(gè)業(yè)務(wù)的不同技術(shù)可通過使用不同切片功能加以保證；通過靈活開放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，獲得相對(duì)自主的經(jīng)營(yíng)實(shí)力，個(gè)性化服務(wù)能力也得以迅速增強(qiáng)，使服務(wù)市場(chǎng)的擴(kuò)張能力獲得巨大提升。■