智能电网邂逅5G网络切片，相见恨晚

张强

智能电网自 2001 年提出以来,得到业界广泛认同,各国政府、电力企业、科研机构结合各自经济社会发展水平、能源特点和电力工业发展阶段,进行了深入研究和实践探索。

智能电网业务场景

智能电网覆盖发电、输电、变电、配电、用电5个关键环节,各环节需要部署几十种智能电网通信业务,而且各业务的SLA需求,例如时延、带宽、安全隔离等差异较大。根据电网业务的作用及安全隔离的要求,电网业务又分为生产控制大区、管理信息大区两大类业务。其中在生产控制大区中,分为安全I区和安全II区,安全I区业务直接实现对电力系统的实时监控,安全II区业务只检测,无控制;在管理信息大区中,分为管理III区和管理IV/V区,主要对电力生产、电网企业内部进行管理,如视频监控、信息化办公。

表1 智能电网典型业务示例

5G网络切片+智能电网

5G+智能电网应用涉及电网安全可靠的运行,因此有别于公众网应用,对安全隔离、SLA保障等有比较严格的要求。智能电网业务场景丰富,涉及状态感知、控制保护、数据采集、AI辅助、机器人巡检等多种类型;传输数据多样化,包括状态量、控制指令、图片、视频等,相应的对网络的带宽、时延、抖动、误码率、可靠性等都有不同的要求。

5G网络切片可以在统一的物理网络基础上切分成多个端到端的逻辑网络,满足电网高带宽、高安全、低时延、超高可靠的应用场景,提供智能电网通信的最佳解决方案。可以通过如下维度或原则,对智能电网的切片进行设计:

安全隔离要求:

在电网中,要求生产区和管理区之间的业务需要进行物理隔离,生产区内或管理区内各业务之间需要进行逻辑隔离。物理隔离是指不同业务之间进行硬隔离,比如无线采用PRB资源预留或者独立的频谱、传输采用不同的FlexE、核心网采用独立的服务器;逻辑隔离是指不同业务之间采用QoS、VPN、虚拟机等软隔离技术。

因此,电网可以部署4类切片,实现不同区域的电网业务的承载。生产区与管理区之间的切片,采用物理隔离技术,满足生产区业务高安全隔离要求。在生产区内,部署2个切片才用软隔离技术,实现1区和2区的逻辑隔离。在管理区内,其中III、IV、V区之间安全隔离度要求不高,可以只设置一个切片,再通过QoS+DNN进行隔离。其次,对于电网本地闭环的业务,如变电站、小水电厂,可以部署一个局域专网切片。

图1 智能电网切片的划分

对于用户面网元,需要物理隔离的生产区的切片,核心网可以部署独立的专U,传输可以建设独立的FlexE通道,无线可以采用资源预留等隔离方式。对于需要逻辑隔离的切片,如生产区I和II之间的切片,可以采用软切片技术。核心网可以采用共享UPF,如Slice3和Slice 4,切片之间可以采用独立的VLAN、独立的地址池、带宽或用户数接纳控制等;承载可以采用VPN技术;无线可以采用切片+5QI进行优先级调度。

对于控制面网元,需要根据电网行业用户的需求和运营商的建网原则选择共享,还是独享。通常行客户要求有独立的控制面网元,而运营商期望与现有的2B网元进行共享。根据分析,电网业务更多的是媒体面数据的隔离,因此,控制面可以采用折中的方案,电网独享部分控制面网元,比如SMF等,而UDM/PCF、AMF与其他2B行业进行共享。

低时延,高带宽需求:

对于时延要求比较低的电网业务,如差动保护,UPF也可以下沉到边缘DC,承载采用FlexE高速转发通道,无线采用URLLC技术。对于时延要求不高的电网业务,比如管理区的业务,切片类型采用eMBB,UPF在省会中心或者地市DC集中部署。

智能电网可运营可管理需求:

5G切片网络具备能力开放及更高效灵活的运营管理能力,可实现电网业务的可视、可管、可控。电力企业可利用运营商提供的各种切片能力开放接口,实现切片或新业务的线上快速开通(分钟级);利用切片运行监控能力,实现网络资源实时监控及故障定位; 通过签约接口,实现对终端的在线管理,最终提供智能电网的可视、可管、可控。

中兴通讯助力行业客户构建5G+智能电网

中兴通讯与电力企业进行深度合作,提供无线、承载、融合核心网(5G Common Core)、切片管理(CloudStudio GSO)等全套产品,构建端到端、高安全隔离的5G网络切片,为不同安全区的电网业务提供差异化的SLA保障,满足电网高安全、低时延、高可靠的需求。其次,中兴也提供切片能力开放、5G LAN、TSN、URLLC、mMTC、精准授时、小颗粒度FlexE等多种关键技术的解决方案,助力5G+智能电网新业务的快速开展与部署。

来源:C114通信网