2024年5G赋能电力联网应用实践

5G电力物联网将构建互利共赢的能源互联网生态体系，5等先进技术在电力物联网中的应用将是大势所趋。本书首先从物联网的角度，梳理了电力物联网的发展情况及业务需求，介绍了电力物联网的架构及关键技术；其次从5的角度，在5技术及网络能力的基础上，分析了5绍了5网络规划的方法及流程；最后提出了基于电力物联网的5核心网及端到端解决方案、5络共享解决方案和5网络安全解决方案。本书适合电力和通信行业从事物联网与5建设的人员阅读。目录TOC\o"1-3"\h\u10074 26094 5222981. 10279482. 10238773. 1611133 2012741. 2133352. 22216313. 22183464. 226178 3121691 51207655G 68207095G 10642175G 107317195GNPN 107180005GNPN 107244221. 1074064 1097471 1119021IAB 111103901. 111116962.IAB 1113040IAB 112250961.IAB 11286582. 1127779IAB 113114791. 11333782.地下室/ 113164913. 1149134. 11422175 11812070MEC 11831473MEC 11830751MEC 11931961 12124590TSN 12128593TSN 12111443TSN 122109771. 122260912. 122216283. 12210346基于电力物联网的5G 12345265G核心网扁平化IP 12568855G 12550341.5G 125462基于电力物联网的5G 134115145G 1353551▲图8-15G 135149431. 13592182. 136173153. 13644314. 13671811. 136297602. 136182581. 138113412.AAU（RRU） 140202823.GNSS 141275264.CWDM 141223625. 14286821. 143265002. 143308593. 143273634. 1447065.GNSS 14443226. 145158641. 14626183 146319572. 147287163. 1472131. 14981242. 149239543. 149278704. 150233615. 1505940基于电力物联网的5G 15231285 17018457 1701895 17125985 17229267 173第12005（InternetofThings,IoT）（MachineToMachine,M2M）实现物与物相联、全自动智能化采集、传输与信息处理等功能，主要解决人2体的感知，就必须形成网络形态，并与互联网相连接。目前所谓的物联网，从网络形态来看，大多数是专用网络、局域网，只能算是物联网的雏形。与传统的互联网相比，物联网的差异主要体现在以下4物联网可以提供以下4总体来说，物联网将会在提升信息传送率、提高生产率、降低企业管理成本乃至提升人民生活水平等方面发挥重要的作用。从实际价值及目前第五代移动通信网络（5hnonobeok,5）垂直行业应用趋势来看，企业将会成为物联网应用的第一大用户，它也将主导物联网初期发展方向。表1-1信息的开放和共享。根据目前物联网的应用情况及实现方案，物联网主要的应用模式可以归纳为以下3射频识别（RadioFrequencyIndentification,RFID）技术是3类能够把“物”改变为智能物件的应用中最灵活的EPCglobal组织提出的Auto-ID系统主要由电子产品码（ElectricProductCode,EPC）标签、RFID标签阅读器实现信息的过滤和采集的应用层事件（ApplicationLevelEvent,ALE）中间件、EPC信息服务系统和信息发现服务组成。具体包括对象名解析服务（ObjectNameService,ONS）和实体标记语言（PhysicalMarkupLanguage,PML）。ONS基本上按互联网中域名系统（DomainNameSystem,DNS）的解析PML来描述，其作用类似于互联网中的超文本标记语言（HyperTextMarkupLanguage,HTML）。ONS和图1-1EPC无线传感网络（snorok,）由分布在自由空间里的一组自治的无线传感器组成，共同协作完成对温度、湿度、化学成分、压力、声音、位移、振动、污染颗粒等特定周边环境或目标对象状况的监控。中的节点一般由无线收发器、微控制器和电源组成，节点之间构成dho（点对点）自组织网络，包括无线网状网络和移动自组织网络。与基于RFID的应用模式相比，基于WSN的应用模式距离真正的物联网还较远，类似EPCglobal中ONS和基于M2MM2M所覆盖的范围是最大的，其中不仅包含了EPCglobal和WSN的部分内容，也包含了有线和无线两种通（SupervisoryControlAndDataAcquisition,SCADA）系统。SCADA系统在工业、建筑、能源和设施管理等M2M分为移动虚拟网络提供商（MobileVirtualNetworkEnabler,MVNE）（MobileVirtualNetworkOperator,MVNO）两种业务模式。我国三大基础电信运营商很早以前就开始布局（enhancedMachineTypeCommunications,eMTC）、窄带物联网（NarrowBandInternetofThings,NB-IoT）5G在5定义的增强移动宽带（）、超高可靠低时延通信（u）和海量机器类通信（）三大场景中，和u都是面向物联网的场景。目前，5、和o被称为物联网广域互联互通的三驾马车。其中，o具有低速率、深度覆盖、无连接态切换的特性，适用的物联网业务主要有智能抄表、智能停车、路灯控制、井盖防护、环境监测等；具有中低速率和移动性，支持多种语言和定位等，适用的业务主要有物流跟踪、车辆定位、移动支付、智能穿戴等；5具有大带宽、低时延、大连接等特性，适用于需要实时控制和进行视频传输的应用。但从长远来看，随着5定义的u和应用场景逐步成熟，o、朝着5逐步演进，5将支持物联网广域互联互通，真正实现万物互联。5对于促进工业物联网的落地应用具有非常积极的意义，5撑更多的物联网设备，另一方面也能够保障这些设备之间的可靠通信。当然，工业物联网对于网络及信息安全的要求也非常高，5对此也有相应的保障。电力物联网与传统信息化技术的差异主要体现在以下4我国电网运营企业早在2009年就明确了到2020年智能电网的建设规划主要分为32016—20202015年9月，中国在联合国发展峰会上提出，中国倡议探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求启了世界能源可持续发展的新征程，得到了国际社会的普遍赞誉和积极响应。▲图1-2图1-3图1-4光伏全产业、全服务、全价值链资源，实现数据全面接入、状态全息感知、服务全新周到、开放合作共享。4G从2009年开始，电网运营相关单位与企业就已经开始着手探索4电力无线专网。2010年南方电网公司启动开展智能电网电力通信综合解决方案重大科技项目研究。随后在2011年，由国家电网公司牵头，普天信息技术有限公司等多家单位参与的国家863计划课题智能配用电信息及通信支撑技术研究与开发项目启动。2012年，国家科技重大专项课题广域覆盖低成本宽带接入组网技术与应用示范网络开发和基于离散窄带频谱的宽带无线接入技术研发正式立项。国家电网公司等多家单位联合推动230的产业化进程。2014年，国家发展和改革委员会产业化专项资金项目E230电力无线宽带通信系统产业化及应用示范项目，在开展无线专网技术研究的基础上，正式开展长期演进（ongevouon,）无线专网示范建设，初期试点城市主要在溧水、洪泽、冀北等8个城市或区域。在同一时期内，南方电网公司在广州、深圳、珠海等地开展试点。2015年2月，国家电网公司提出全球能源互联网计划，随后成立全球能源互联网集团有限公司，这是探索新能源与互联网相结合的一个重要的里程碑。2015年3月，工业和信息化部《关于重新发布1785—1805段无线接入系统频率使用事宜的通知》提出将1785—1805频段规划用于交通、电力、石油等行业专用通信网和公众通信网。2015年7月，《国务院关于积极推进互联网行动的指导意见》颁布，国家发展和改革委员会与国家能源局联合颁布了《关于促进智能电网发展的指导意见》。正是因为国家政策对4电力无线专网的支持和企业战略对4电力无线专网的需求，4电力无线专网正式进入规模试验阶段。2016年，国家电网公司确定在江苏省、天津市、福建省等的9个城市开展规模试验。在技术体制的选择上有两个方向：一是以江苏省南京市为代表的采用基于公网技术的1.8无线专网，二是以浙江省海盐县为代表的采用国家电网公司与普天信息技术有限公司合作研发的230无线专网。5G1.5G技术，大规模天线、超密集组网、全频谱接入、基于服务化架构（Service-BasedArchitecture,SBA）、网络规划和频率传播特性，5GNR包含在6GHz以下频段工作的低频新空口和在6GHz以上频段工作的高频新空基于独立组网的5G核心网（5GCore,5GC）采用SBA设计和虚拟化方式实现。5G核心网控制平面功能采用2.5G业务的目标是更大带宽，它面临着成本和功耗的挑战，包括带宽成本、站址成本和运维成本。在4G用户数接近饱和，每用户平均收入（vgevnuer,）值没有按照预期增加的情况下，低成本、低功耗、易部署、易运维的网络架构是面向应用场景最核心的要求。3.始的。15是5的基础版本，分为非独立组网（onndon,）、独立组网（ndon,）、eop3个阶段，于2019年6月全部冻结。该版本主要定义的是，奠定了5商用的基础。16是、u、的完整版本，于2018年下半年提交关于16版本的提案，16于2020年7月全部冻结。2019年12月，3在无线接入网（ssok,）#86会议上批准了17的提案，确定了17研究的方向和内容，其主要目标是对16的物理层、无线协议及无线架构进行增强，预计在2022成冻结。全球移动供应商协会（oblobeuppsoon,）的数据显示，截至2020年3月，全球已经有40个国家部署了70张5商用网络。我国共有4家运营商获得5牌照。其中，中国移动、中国电信、中国联通从2019年已经开始大规模部署5商用网络，中国广电也已经开始进行5试点。各大运营商都在积极开展垂直行业应用研究、探索5商业模式、打造5业务生态圈。目前，5育、交通、物流、工业、公共事业、旅游、环保、娱乐等行业中部署虚拟现实增强现实（VirtualRealityAugmentedReality,VR/AR）、高清视频、无人机应用开发、无人机运营、车联网及无人第2自2003年起，美国相关政府部门先后发布了“Grid2030”“国家输电技术路线图”，明确了美国未来电网发展目标与战略部署。同一时期陆续发起“GridWise（电网智能化）”“现代电网”等项目，促进电网现代化的发2007年年底，美国国会颁布了《2007能源独立和安全法案》（EISA2007），其中的第13号法令为智能电网2009年2月，美国时任总统奥巴马在《经济复苏计划》中划拨110亿美元用于建设具有先进运营监控手段的新一代智能电网。其中，45亿美元用于智能电网的相关项目资助、标准制定、人员培养、能源资源评估、需求预测与电网分析等工作。2009年7能电网建设的正式启动。（NationalInstituteofStandardsandTechnology,NIST）针对电网互联、整合、协作、网络安全、能源配送统2006（AEuropeanStrategyforSustainable,CompetitiveandSecureEnergy），该书中指出欧洲当前的能源建设进欧盟智能电网战略目标要求在2020年实现35的电力输配来自可再生能源，到2050各个成员电网纳入基于市场的泛欧电网中，在为消费者提供高质量电力的同时，鼓励消费者主动提高能源使用效率。由于欧洲复杂的地理条件，电网建设运营分散度较高，各个成员多以政企合作的方式推进智能电网研发建设，采取的政策具有较强的地域性特征。2009年年初，国家电网公司对智能电网系列课题进行立项研究，对中国电网现状进行调研，并在充分了解我国智能电网的技术需求与现状的基础上，通过分析国内外智能电网需求与技术特点，制订了我国电网发展目标、技术框架体系与实施计划等。另外，国家电网公司晋东南—南阳—荆门1000k特高压交流试验示范工程和南方电网公司云南、广东800k容量特征的特高压核心技术上的重大突破，构建了智能电网的坚强骨干网架，为中国智能电网的建设奠定了基础。2013（nphongph,）的无线网络进行应用开发。这一开放平台加速了物联网在垂直行业的拓展。2013年，思科公司也与司发布了物联网路由器819，它被成功应用于2012年伦敦奥运会，增加了思科公司在物联网技术领域的影响力。（InformationandCommunicationTechnology,ICT）的战略发展规划中。欧盟制定了一系列物联网管理法2009年3月，日本总务省提出数字日本创新计划，希望在2012年之前将物联网技术广泛应用于泛在城镇泛在绿色智能交通系统等项目。2009年7月，日本战略本部发表了pn战略2015，作为u-pn的后续战略，其目标是实现以国民为中心的数字安心、活力社会，强化物联网在交通、医疗、教育、环境监测等领域的应用。2006年，韩国u839计划提出要在全国范围内普及宽带与v6网络，建成泛在的传感器网；把发展建设包括物联网及其基础设施在内的加速其商业化进程，韩国在食品和药品管理、航空行李管理、军用物资管理、道路设施管理等方面进行了试点应用。术、微机电系统（MicroElectroMechanicalSystems,MEMS）传感器芯片和宽带传感相关设备。第3接入35k10k质量在线监测功能、接入保护功能及通信功能，一体化接入装置监控数据通过光纤网络或无线专网可传输到配电自动化主站或分布式电源监控主站。对于接入35k10k采集是用电信息采集的一部分，采用单独的计量装置。接入380220关口电量采集业务。其关口电量采集数据通过无线虚拟专网接入用电信息采集系统主站，在后台与配电自动化主站分布式电源接入监控主站实现数据交互。图3-1分布式电源监控业务的时延要求（含业务终端动作）图3-2轨道巡检机器人（左）和车载巡检机器人（右图3-3配电自动化系统由配电主站、配电子站、信息交换总线（InformationExchangeBus,IEB）、配电终端等组图3-4IEC61968（TransformerTerminalUnit,TTU）配电自动化业务主要有遥测、遥信、遥控3类，通信协议支持IEC101和IEC104两种。其中，IEC101协议主要用于串口传输；IEC104协议适用于以太网传输。配电自动化业务的时延要求（含业务终端动作）配电所综合监测业务属于配电智能化的内容，配电所通过技术手段对配电设备环境状态进行监测。理论测。图3-5图3-6基于5G图3-7精准负荷控制业务的时延要求（含业务终端动作）图3-8用电信息采集的业务时延（含业务终端动作）电动汽车充电站/图3-9图3-10DL/T5505—2015图3-11第4图4-1（LongRangeRadio,LoRa）等无线专网接入。整个网络层包含接入网、承载网、核心网、支撑网、互联网中，大部分物联网平台都集成了这4种类型中的2～3图4-2电力物联网感知层将重点关注以下3（PowerLineCommunication,PLC）、RS485等。业务的传输方式需要根据设备、平台或者网关的距离、功图4-3图4-4近年来，谷歌公司开发的EdgeTPU芯片、中国科学院开发的“寒武纪”芯片都具备处理海量数据与边缘计算表4-1移动边缘计算（MobileEdgeComputing,MEC）将计算、存储、网络、应用等核心能力下沉到网络边缘，在4G采用了正交频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM）（MultipleInputMultipleOutput,MIMO）及高阶调制编码技术，例如64QAM等关键技术，显著提高了数据术制式有TD-LTE1.8G、LTE230和IoT230。其中，TD-LTE1.8G是公网TD-LTE技术在专网中的应用形式，LTE230是基于3GPPR8标准和230MHz频段开发的专用技术体制，IoT230是基于NB-IoT和230MHz频段新开低功耗广域网（LowPowerWideArea,LPWA）可以使用较低功率实现远距离的无线信号传输。根据无线频表4-2LPWAo是美国h公司的专有技术，实际是一种采用扩频方案的无线调制解调技术。o的上层协议及规范由on定义，o联盟负责发布和维护。人们可以购买o芯片或者模块来设计o终端和网关设备，也可以通过设计或者购买设备来搭建o网络，因此多数的o网络都是小区域和私有的。o通过扩频技术实现高灵敏度，从而能够进行远距离传输，但是其网络容量有限，无法高效实现大批量设备信息的并行接收和处理，这对大面积或全国性的部署是一个巨大挑战。gox技术由法国gox公司设计研发，在公共频段使用传输宽度为100的超窄带频谱调制和传输数据，因此goxgox协议的射频模块或者芯片都可以连接gox网络。ZigBee（IEEE802.15.4）是一种短距离、低功耗的无线技术，通常被部署在网状拓扑中，以通过在多个传Wi-Fi（IEEE802.11a/b/g/n）在企业和家庭环境中被广泛应用，但在物联网世界，Wi-Fi的作用却没那么重Wi-FiHaLow（IEEE802.11ah）在覆盖范围和能效方面带来了显著的改进，可满足更广泛的物联网应用。通常，云计算的服务类型分为3类，包括基础设施即服务（InfrastructureasaServiceIaaS）（PlatformasaService,PaaS）和软件即服务（SoftwareasaService,SaaS）人工智能（ArtificialIntelligence,AI）是研究、开发用于模拟和扩展人类智慧的理论、方法、技术及应用系软件定义网络网络功能虚拟化（oeneokokunonsuon,）产业联盟发布的网络人工智能应用白皮书梳理出11种网络人工智能应用场景。网络人工智能应用场景分类如图45所示。图4-52019年《政府工作报告》中第一次出现智能，并提出打造工业互联网平台，拓展为制造业转型升级赋能。智能将接棒互联网引领新的时代浪潮，为能源发展升级赋能。能源互联网作为能源领域全要素、全生产链、全价值链融通连接的新型价值创造平台和生态体系，也将在智能的内涵与外延。新一代人工智能技术作为智能的核心技术，比互联网技术具有更强的潜在颠覆性。因此，加快发展新一代人工智能，成为电网企业把握新一轮科技革命和产业变革机遇的战略问题。2G/3G业务通过公网全球移动通信系统（GlobalSystemforMobileCommunications,GSM）、通用分组无线业务系统（GeneralPacketRadioService,GPRS）、码分多址（CodeDivisionMultipleAccess,CDMA）等公共网络接我国相关文件要求，配电自动化二遥可以使用无线公网接入方式。在配电自动化建设过程中，很多环网柜、柱上开关、开关站等采用二遥方式，主要通过23不高，数据量不大，监测点分布广泛，不适合用光纤进行通信，在未部署无线专网的区域，2公网成为其接入方案的最优选择。采用的配电自动化二遥终端接入方案（环网柜）如图46所示。图4-6采用GPRS的配电自动化“二遥”终端接入方案（环网柜4G图4-7电力4G5G在电力物联网的终端通信业务方面，机器人巡检和视频监控等多媒体类业务对带宽需求很大，用电信息采集类业务终端接入量大，差动保护和精准负荷控制等控制类业务对安全性和可靠性要求极高。5技术通过提供、、u等场景下不同切片功能，满足电力物联网中各类业务的差异化需求，为其提供量身定制的服务。5网络端到端的网络切片示意如图48所示。图4-85G图4-9LoRa5G电力物联网的5G2019年6月，中国电信、国家电网、华为公司和埃信华迈（IHSMarkit）公司联合发布《5G网络切片使能智2021年2月，依托5确定性网络产业联盟和5切片产业联盟两大平台，由南方电网公司牵头，联合全球能源互联网研究院、中国电力科学研究院、中国移动、中国电信、中国联通、国网浙江省电力有限公司信息通信分公司、国网青岛供电公司、南京南瑞信息通信科技有限公司、广东省电信规划设计院和华为公司等多家产业合作伙伴，相继发布了5确定性网络电力：需求、技术及实践和5确定性网络电力：5G电力虚拟专网建网模式产业白皮书。5确定性网络电力：需求、技术及实践产业白皮书基于5网络的3模型，通过理论与实践的有机结合，初步验证了5确定性网络赋能智能电网和能源互联网行业数字化转型的可行性；5确定性网络电力：5电力虚拟专网建网模式是业界首个5行业广域专网的建网模式白皮书，对于5应用于更多行业场景具有重要的指导作用和良好的借鉴意义。电力物联网的5G1.5G2018开展了5智能电网应用示范合作，提出了基于输电、变电、配电、用电的全流程5智能电网应用示范方案。表4-35G金家岭、奥帆中心、国网大厦和西海岸古镇口建设了5G网络，利用5G切片、5GMEC等技术，共同推进5G全隔离验证、5GMEC园区变电站作业监护等应用。面对智能电网各项应用场景的差异化和服务等级协议（ServiceLevelAgreement,SLA）确定性的网络需求，技术人员提出了5GSA组网架构下的MEC+多维动态切片的核心方案，实现变电站、线路等区域各类采集设此外，3家公司还在南京开展了在5G电力切片上使用电力终端进行端到端的现场测试。本次测试为级精准负荷控制这一典型智能电网应用场景，目的是充分验证5的保障，精准切断负荷区域的小颗粒度负荷单元，从而在突发电网超载的情况下做到优先保障最敏感负荷单元的不间断持续供电。本次测试包括南京电信鼓楼室分站点和溧水外场测试。南京5智能电网切片试验组网方案如图410所示。图4-10南京5G通过5GSA电力切片承载电网“毫秒级精准负荷控制”业务场景可满足电网50ms端到端时延的基本需求。2020年4月，全球移动通信系统协会（GroupeSpecialeMobileAssociation,GSMA）正式发布了首个5GSA网络切片PoC（ProofofConcept）案例：5G智能电网项目。该项目由南方电网联合中国移动、华为公司共同在此5智能电网项目中，首次使用了A通用切片模板对电力切片的关键需求指标进行定义，包含服务区域、时延容忍、单切片的下行吞吐量、单用户的上下行吞吐量等35个类别，近60个参数，并基于实践结果，针对切片隔离性、切片关键绩效指标（yonendo,）监控频率、切片安全性、会话及业务连续性等参数提出了优化改进意见。此5智能电网项目，通过取之于行业、用之于行业的模式，验证了A通用切片模板的可落地性，同时对其他行业基于通用模板定义切片参数，以及组网落地5智能电网项目将电力业务场景划分为生产控制和管理信息两类。其中生产控制类场景包括智能分布式配电自动化、精准负荷控制、分布式能源调控等，主要解决配电网的超低时延、超高可靠通信需求，要求网络满足15时延，5个9（99.999）集、智能电网视频应用等，要求网络满足100时延、3个9（99.9）的可靠性、4～100带宽，和每平方千米数千个连接的海量接入要求。5智能电网项目如图411所示。图4-115G第55G5G5G等研究机构，还有日本无线工业及商贸联合会（AssociationofRadioIndustriesandBusinesses,ARIB），韩国5GForum。其他一些组织，例如WWRF、GreenTouch等也都在积极地进行5G技术研究。IMT专门成立了3（3dnonnhpo，第三代合作伙伴计划）是权威的3技术规范机构。3标准组织主要包括项目合作组（）和技术规范组（）两类。其中工作组主要负责3总体管理、时间计划、工作分配等，具体的技术工作则由各个工作组完成。目前，3有4个工作组，分别负责（增强型数据速率演进技术）无线接入网、无线接入网、系统和业务、核心网与终端。容性要求，特别是在5G网络部署初期，4G核心网必须要支持5G基站的接入。3GPP5G标准化进展如图5-1图5-13GPP5GR15（Earlydrop）：非独立组网（NSA）规范（Option3系列）,ASN.1已于2018年3（Maindrop）：独立组网（SA）规范（Option2系列）,ASN.1已于2018年9（Latedrop）:2018年3月在原有的R15NSA与SA的基础上进一步拆分出的第三部分，包含了考虑部分运营商升级5G需要的其他迁移体系结构（Option4,Option7和5G—5G双连接），标准于2019年3月冻R16R16是5G二阶段标准，受R15Latedrop版本冻结时间延迟的影响，R16规范冻结时间由原定的2019年12月推术（VehicletoEverything,V2X），在工业IoT和uRLLC增强方面增加能在工厂全面替代有线以太网的5GNR能力，例如时间敏感联网等，包括授权频谱辅助接入（LicensedAssistedAccess,LAA）与独立非授权频段的5GNR，以及其他系统提升与增强，包括定位、MIMO增强、功耗改进等。R17NRLight：针对中档NR设备［例如移动测试中心（MobileTestingCenter,MTC）、可穿戴设备等］的运dnk增强：dnk是设备到设备（veov,2）直联通信采用的技术，17会进一步探索其在2、商用终端、紧急通信领域的应用案例，实现这几个应用中的最大共性，并包括2（大于6）频段的部分。SIM卡操作：研究采用多用户识别卡（SubscriberIdentityModule,SIM）操作时对RAN的影响及规范的⑥定位增强：工厂（MinimizationDriveTest,MDT）增强，采集数据以实现AI➃⑫MIMO非授权频谱NR5G我国5技术研发试验于2016年1月全面启动，由2020（5）推进组牵头，分为关键技术验证、技术方案验证和系统方案验证3个阶段推进实施。为推进5商用进程，国家发展和改革委员会要求2018—2020大运营商同步开展为期2年的5长三角、京津冀区域的主要城市，例如北京、上海、深圳、雄安新区等。式，中国移动、中国联通、中国电信正式公布5套餐，并于11月1日正式上线5商用套餐。三大运营商在北京、天津、上海、重庆4个直辖市及太原、厦门、成都、南宁等46个城市首批正式开启5国正式进入5商用时代。截至2019年年底，我国已部署5基站13万套。2020年年初，在新冠肺炎疫情的影响下，我国政府决定加快推进5建设。中共中央政治局2020年2月21开会议，部署统筹做好疫情防控和经济社会发展工作，会议提出，推动生物医药、医疗设备、5网络、工业互联网等加快发展。2020年2月22日，工业和信息化部在召开加快推进5发展、做好信息通信业复工复产工作电视电话会议时强调，加快5特别是独立组网建设步伐，切实发挥5建设对稳投资、带动产业链发展的积极作用。两次会议为疫情下的5建设指明了方向，明确了加快5建设的总要求，同时发挥5对稳投资、拉动经济的促进作用。截至2021年6月末，我国已部署5基站96.1万个。5G5将渗透到未来社会的各个领域，以用户为中心构建全方位的信息生态系统。5提供极佳的交互体验，为用户带来身临其境的信息盛宴；5将拉近万物的距离，通过无缝融合的方式，便捷地实现人与万物的智能互联。5将为用户提供光纤般的接入速率，零时延的使用体验，千亿设备的连接能力，超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场景的一致服务，业务及用户感知的智能优化，同时将为网络带来超百倍的能效提升和超大幅度的比特成本降低，最终实现信息随心至，万物触手及的总体愿景。5G图5-25G表5-15G在5典型应用场景中，考虑增强现实、虚拟现实、超高清视频、云存储、车联网、智能家居、基于开放互联网的各种视频及数据服务业务等5典型业务，并结合各种场景未来可能的用户分布、各类业务占比及对速率、时延等的要求，可以得到各个应用场景下的5性能需求。5关键性能指标主要包括用户体验速率、连接数密度、端到端时延、流量密度、移动性和峰值速率。5需要具备比4更高的性能，支持的用户体验速率，每平方千米一百万的连接数密度，毫秒级的端到端时延，每平方千米数十b的流量密度，每小时500k以上的移动性和数十b的峰值速率。其中，用户体验速率、连接数密度和时延是5最基本的性能指标。5还需要大幅提高网络部署和运营效率，相比4，频谱效率提升5～15倍，能效和成本效率提升百倍以上。性能需求和效率需求共同定义了5的关键能力。5性能效率指标需求见表52。表5-25G图5-35G与4G图5-45G5G图5-55G5G1.5G（UserEquipmentUE）接入切片的2.5G随着网络技术的演进，网络的安全架构也在不断变化中。2网络的安全架构是单向认证，即只有网络对用户的认证，没有用户对网络的认证；3网络的安全架构则是网络和用户的双向认证，相比于2网络的空口加密能力，3网络空口的信令还增加了完整性保护；4网络安全架构虽然仍采取双向认证，但是4用独立的密钥保护不同层面（接入层非接入层）的多条数据流和信令流，核心网也是用网络域安全进行保护。5时代，数据传输要求更高，不仅对上下行数据传输速率提出挑战，同时也对时延提出了无感知”的苛刻要求。而在传统的2、3、4更新密钥，而频繁地切换基站与更新密钥将会带来较高的时延，并导致用户实际传输速率无法得到进一步提高。5网络中，可考虑在数据保护节点处进行改进，即将加、解密的网络侧节点由基站设备向核心网设备延伸，利用核心网设备在会话过程中较少变动的特性，实现降低切换频率的目的，进而提升传输速率，在这种方式下，空口加密将转变为用户终端与核心网设备间的加密，原本用于空口加密的控制信令也将随之演进为用户终端与核心网设备间的控制信令。此外，5时代将会融合各种通信网络，而2、3、4及等网络均拥有各自独立的安全保护体系，提供加密保护的节点也有所不同，例如2、3、4网络采用用户终端与基站间的空口保护，多数采用终端到核心网的接入网元网关或者演进型分组数据网关（vovdktay,）之间的安全保护。因此，终端必须不断地根据网络形态选择对应的保护节点，这为终端在各种网络间的漫游带来了极大的不便，因此可以在核心网中设立相应的安全边界节点，采用统一的认证机制解决这一问4网络架构的扁平化导致密钥架构从使用单一密钥提供保护，变成使用独立密钥对非接入层和接入层分别保护，因此保护信令和数据面的密钥个数也从原来的2个变成5个，密钥推演变得相对复杂，多个密钥的推演计算会带来一定的计算开销和时延。在5网络场景下，需要对4网络的密钥架构进行优化，使5构具备轻量化的特点，满足5网络对低成本和低时延的要求。3.5G5G基于SBA根据3GPP标准，基于SA组网的5G核心网采用服务化架构（Service-BasedArchitectureSBA）设计，虚拟化方式实现。5G5-6所示。图5-65G表5-35G表5-45G核心网的网元功能与4G图5-75G（ControlandUserPlaneSeparation,CUPS），向控制功能集中化和转发功能分布化的趋势演进。5G图5-85G核心网（网关）控制与转发（承载）3GPP标准中的8种5G实现5的应用场景，首先需要建设和部署5网络，其中5管理功能等。3的标准定义了两种进行5网络部署方式，分别是和。指的是新建一个现有的网络，包括新基站、回程链路及核心网，指的是使用现有的4网络基础设施，进行5网络的部署。在2016年6月制定的标准中，3GPP共列举了Option1、Option2、Option3/3a、Option4/4a、Option5、Option6、Option7/7a、Option8/8a共8种5G网络架构选项。其中，Option1、Option2、Option5和Option6项Option3x和Option7x）Option2、Option3/3a/3x、Option4/4a、Option5、Option7/7a/7x共5种5G网络架构选项。SA组网方式还剩下Option2和Option5两个选项。下面分别说明各个选项如何进行网络部署。图5-9Option1架构和Option2Option1和OptionOption1架构和Option2架构如图5-9所示，Option1是4G网络目前的部署方式，由4G核心网和4G基站组成。实线叫作用户面，代表传输的数据，虚线叫作控制面，代表传输管理和调度数据的命令。Option2属于5GSA组网方式，使用5G基站和5GOptionOption3主要使用的是4G核心网，分为主站和从站，与核心网进行控制面命令传输的基站为主站。由于传统署的5G基站作为从站使用。Option3架构如图5-10所示。图5-10Option3同时，由于部分4基站存在时间较久，运营商不愿意投入资金进行基站改造，所以还有另外两种选项：pon3和pon3x。pon3就是5的用户面数据直接传输到4核心网。而pon3x是将用户面数据分为两个部分，将4基站不能传输的部分数据使用5基站进行传输，而剩下的数据仍然使用4基站进行传输，两者的控制面命令仍然由4基站进行传输。OptionOption4与Option3的不同之处就在于，Option4的4G基站和5G基站共用的是5G核心网，5G基站作为主站，4G基站作为从站。由于5G基站具有4G基站的功能，所以Option4中4G基站的用户面和控制面分通过5G基站传输到5G核心网中，而Option4a中，4G基站的用户面直接连接到5G核心网，控制面仍然从5G基站传输到5G核心网。Option4架构如图5-11所示。图5-11Option4Option5和OptionOption5可以理解为先部署5G核心网，并在5G核心网中实现4G核心网的功能，先使用增强型4G基站，随后再逐步部署5G基站。Option6是先部署5G基站，采用4G核心网。但此选项会限制5G系统的部分功能，例如网络切片，因此Option6已经被舍弃。Option5架构和Option6架构如图5-12所示。图5-12Option5架构和Option6OptionOption7和Option3类似，唯一的区别是将Option3中的4G核心网变成5G核心网，传输方式是一样的。Option7架构如图5-13所示。OptionOption8和Option8a使用的是4G核心网，运用5G基站将控制面命令和用户面数据传输至4G核心网中，由于需要对4G核心网进行升级改造，成本更高，改造更加复杂。Option8架构如图5-14所示。▲图5-13Option7图5-14Option8（RadioAccessTechnology,RAT）和5GNR多种技术。5G无线接入架构具有更加灵活的网络拓扑，以及更根据3GPPTS38.300标准中定义的5G（NextGenerationRadioAccessNetwork,NG-RAN），包括gNB和ng-eNB两种基站（gNB指的是5G基站，向UE提供演进通用陆地无线接入网（Evolved-UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork,E-UTRAN）用户面和图5-15NG-RAN控制、无线接入控制、测量/上报、动态资源分配调度等功能。NGRAN在5G系统中的功能划分如图5-16所图5-16NG-RAN在5G5G基站采用基于集中单元/分布式单元（CentralizedUnit/DistributedUnit,CU/DU）的两级逻辑架构，将分组数据汇聚协议/无线资源控制（PacketDataConvergenceProtocolRadioResourceControl,PDCP/RRC）等作为（RadioLinkControlMediaAccessControlPhysical,RLC/MAC/PHY）作为分布单元。CU和DU的切分是根据不同协议层实时性的要求来进行的。在这样的原则下，把原先基带处理单元（Base-BandUnit,BBU）中的物理底层下沉到有源天线单元（ActiveAntennaUnit,AAU）中处理，对实时性要求高的物理高层、MAC、▲图5-17CU/DU/AAU图5-185G基站的CU/DU架构及与4G在架构中，g和ng之间是n接口，g和5之间及ng和5之间是接口。接口又分为（控制面接口）和（用户面接口），其中g和ng通过接口连接到接入和移动性管理功能单元（），通过接口连接到用户面功能单元（）。此外，还在g的和功能实体之间定义了1接口，在g与g之间定义了1接口。架构中的接口如图519所示。图5-19NG-RAN5G接入边缘计算（Multi-AccessEdgeComputing,MEC），通过将无线基站与互联业务深度融合，进一步降低因此，市开展5智能制造业务示范工程，希望通过5网络将人与智能机器相连接，将生产设计、任务规划、机械控制等工业生产过程打造为一体化智能系统，通过人与智能机器的有效协作，扩大、延伸人类的工作能力和范围。本次市的5产业需求，尝试多种智能制造方面的研究和应用。基于5网络高可靠、低时延的网络特性，通过时控制和操作：为远程作业人员实时再现设备运行环境，控制信号快速传输保证了远程作业人员对现场设备的有效控制。远程机械控制有效利用生产车间流水线的实时操控，提升作业人员的工作效率，降低现场作业的危险性，远程机械控制如图520所示。图5-20图5-21图5-225-23所示。图5-23汽车在无人驾驶与车联网通信的过程中，进行海量、实时的数据交互已经成为行业共识，未来无人驾驶汽车将在每秒钟消耗0.75的数据量，每天使用大概4000需要网络实时传输汽车导航信息、位置信息及汽车各个传感器的数据，这些数据到云端或其他车辆终端，需要5网络更大的网络带宽和更低的网络时延，而这仅靠4、和专用短程通信（DedicatedShortRangeCommunicationsDSRC）等通信技术还无法实现。因此S市基于5G网络大力推进车术（enhancedVehicletoX,eV2X）定义的场景开展测试验证工作，重点测试以下技术指标。5G网络自动规划行车路线并控制车辆到达预定目图5-24图5-25B实时飞行权限管理；实现全网实时禁飞区域和电子围栏功能，后续将实现对民航飞机实时感知与实时监控下的协同避让、自动规划最优飞行计划、构建飞行路径学习模型、提供单电机故障后安全降落的算法等功能。因此市推动基于5的应急通信业务示范，以满足各类事项的突发大量语音与数据流量需求，将5大带现有的应急通信车，形成一个个流动的5基站，尤其在5网络建设初期，可以尽快推动5应用；另一方面，应急通信可以利用5技术作为回传，替代原有的微波和光纤接入，扩展了应急通信的适用场景。（或无人机）5G组网方案。在移动通信车（或无人机）上加载5G基站设备，使其具备5G基图5-26G随着5技术被引入应急通信领域，5网络可以通过车辆或无人机平台，在5同时，利用5技术作为应急通信业务平台回传，又大幅拓展了应急通信的应用场景。因此，市5应急通信应用场景主要包含两个方面。图5-27图5-285-29所示。图5-29图5-30VR采集—制作成像—照片衔接—发布—制作会展漫游系统—与地图供应商（高德地图、必应地图、腾讯地图、百度地图等）（ApplicationProgrammingInterface,API）通过三维场景对象管理系统进行产品发布，更新[可采用Flash专用格式（ShockWaveFlash,SWF）、图5-31图5-325-33所示。图5-33实现文化产业的推进和线上线下的联动，线上VR5-34所示。图5-34线上VR省建设5智慧渔业示范项目，采用网箱生物环境在线监测系统，进行深海养殖场试运行。该项目基于大带宽、低时延5网络技术覆盖阻力，通过防水线缆接入数据采集器，与岸基移动基站建立通信链路，将观测数据与视频上传至云服务器数据展示分析系统，同时转发远程控制指令，建立起5海洋渔业殖新模式。省网箱生物环境在线监测系统部署示意如图535所示。图5-35H网箱生物环境在线监测系统可以对网箱内的水温、盐度、叶绿素、溶解氧等生态特征进行实时在线监测，及时改善水产养殖环境。工作人员可以通过手机pp视频和网箱温度、盐度、溶解氧等养殖环境参数数据，减少和避免大规模病害的发生，提高水产苗种存活率，增加养殖企业的经济效益。该项目对于5网络技术在渔业增殖放流、海洋牧场、水生生物资源调查、海洋环境监测、生态修复等其他海洋方面的应用都将起到积极的推进作用。实时监控示意如图536所示。图5-36H市有3个大学城，普通高等学校超过50所，在校学生近百万人。因此市对于将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合的智慧校园的发展非常重视，希望通过智慧校园项目，提高市高校的信息化水平，实图5-37N市是我国重要的中心城市、国际商贸中心和综合交通枢纽，常驻人口超过1500和科技人员，人均收入和户均存款位居我国前列。各方面均十分发达的界500强企业的投资，其中国家高新技术企业近万家。在吸引投资的同时，市也不可避免地吸引了国内大量务工人员和海外务工人员，导致人员密度非常高，派出所的巡防压力较大。市与企业合作，基于5技术，打造5立体巡防智慧派出所。派出所通过5智能执法终端高清视频实时回传智能识别，实现了警用无人机自动巡逻、警用摩托车巡逻、单兵智能执法（眼镜执法记录仪）立体巡防、可视化应急指挥等功能，实现科技助力警力，不断提升警务效能。在5基站的支持下，警用无人机、警用摩托车、眼镜及智能人脸识别等应用的视频，可以通过5端超清摄像头拍摄的视频画面高质量传输回指挥中心，同时派出所可以通过高效、保密、可靠的空间变换网络（plnorok,）云专线播放。市立体巡防智慧派出所示意如图53所示。图5-38G目前，市试点派出所已制定警用无人机巡逻航线图，设有8条航线，强化了治安复杂区域信息的采集与警力巡查频度，最大限度地提高警务的实战效能，压缩违法犯罪空间。同时，共建智能人像系统，利用全球首套动态人像识别系统—云天“深目开展大规模人像信息采集、搜索、布控和数据挖掘，警务人员可通过在犯罪现场拍摄犯罪嫌疑人的图片，上传到云端，就可以自动匹配人脸，查询犯罪嫌疑人的个人信息，追踪他们的位置，实现“亿万人脸、秒级定位，构建基于视觉智能的全方位、立体化智慧城市安防体系。长江经济带重要联结点以及内陆开放高地。物联网应用示范基地战略合作协议，依托物联网产业联盟平台，在信息化基础设施建设、物联网等泛在网络领域开展深入合作，共同打造物联网、大数据等生态圈。捕获和物体识别，利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取；网络层主要实现信息的传送和通信，将物体接入通信网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享；应用层则主要包括各类应用，例如监控服务、智能电网、工业监控、绿色农业、智能家居、环境监测、公共安全等。物联网核心技术包括以为代表的物品识别技术、传感与传动技术、网络和通信技术、数据处理与存储、以3融合为代表的智能物体技术等。市试验区物联网体系架构示意如图539所示。图5-39C市物联网试点建设要求在5网络覆盖的区域，提供相应的5网络能力，将5通信模组集成在相应标的物中，可以提供前端与其承载应用的连接通道。作方进行新型物联网研发，助力物联网技术的研发，推动物联网在城市管理、物流、安防等领域的应用，促进产业升级。图5-405G图5-41通过5异地全息通信系统，异地的两人可以通过oon眼镜（混合现实头戴式显示器）进行全息通话，实时互动，体验通话的同时协作玩游戏。用户佩戴oons场布置的3拍摄可实时捕捉双方的表情和动作，通过5高速网络传至对方。该技术采用的是深度全息成像技术。市5异地全息通信系统组网架构如图542所示，市5异地全息通信系统效果示意如图543所示。▲图5-42J市5G图5-43J市5G5G电力物联网是支撑智能电网发展的重要基础设施，保证了各类电力业务的安全性、实时性、准确性和可靠性要求。电力物联网主要应用于骨干通信网（发电、输电、变电）和终端接入网（配电、用电），其中骨干通信网100采用光纤专网通信，而配电和用电环节对应的终端接入网存在多种接入制式，也是5片使能电力通信网络的重点。由于传统光纤电网各类终端可观、可测、可控，而基于5网络切片可实现配电自动化、精准负荷控制、用电信息采集、分布式电源监控等功能。基于电力物联网的5潜在应用场景示意如图544所示。图5-44基于电力物联网的5G图5-4510ms，时间同步精度为10μs，电流差动保护装置所在变电站距离小于X×10个/km2图5-46X×10个/km2分布式电源监控包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和燃气冷热电三联供等多种形式。其一般分散布置在用户负荷现场或邻近地点，一般接入35k可并网运行。分布式发电具有位置灵活、分散的特点，极好地适应了分散电力需求和资源分布，延缓了输电、配电网升级换代所需要的巨额投资；与大电网互为备用，也使供电可靠性得以改善。分布式能源的下行属于控制类智能电网业务，上行属于采集类智能电网业务，业务优先级为中低。分布式电源监控调控系统主要具备数据采集处理、有功功率调节、电压无功功率控制、孤岛检测、调度与协调控制等功能，主要由分布式电源监控主站、分布式电源监控子站、分布式电源监控终端和通信系统等部分组成。图5-4735/10kV分布式电源站点调度、营销业务，主要包括电能质量监测、分布式电源监测终端信息接图5-48X×100个/km2；下沉到客户后，数量翻50~100倍，可达千级/km2，甚至万机器人巡检系统是由变电站智能巡检机器人、监控后台、电源系统等组成，能够自主进行变电站巡检作业或远程视频巡视的变电站巡检系统，主要用于110k防巡视等需求。机器人需要搭载多路高清视频摄像头或环境监控传感器，回传相关检测数据，具备数据实时回传至远程监控中心的能力，在部分情况下，甚至需要进行简单的带电操作，例如道闸开关控制等。图5-492～105G表5-55G电力通信业务场景可以分为3①②③第65G5G无线专网技术的发展历经模拟集群、窄带数字集群、宽带集群等阶段，纵观无线专网几十年的发展历程，模拟集群时代诞生了16和1327，窄带数字集群时代有25、、、、o和800多家争雄，宽带集群时代和un争分天下。3在2020年发布16版本以来，无线专网技术正式进入5专网时代。5GNPN3GPPR16重点开始了对包括电力行业在内的各垂直行业应用的标准化研究。在5G系统架构上，TS23.501等一系列的规范及研究报告首次定义了5G专网，即非公共网络（Non-PublicNetwork,NPN）架构，系统分析了垂直行业的通信业务需求、安全增强等关键问题。5GNPN提供了eMBB、uRLLC和mMTC等更丰富的场网（LocalAreaNetwork,LAN）、时延敏感网络（TimeSensitiveNetwork,TSN）等先进技术构筑连接5GNPN通过独立NPN（Stand-aloneNon-PublicNetwork,SNPN）NPN（PublicNetworkIntegratedNon-PublicNetwork,PNI-NPN）两种部署模式为垂直行业提供与公网公共陆5GNPNSNPN模式采用5G系统（5GSystem,5GS）体系架构，在该模式下，独立部署从无线网、核心网到云平台的整个5G专网。SNPN由PLMNID和NID唯一确定，签约了某一SNPN业务的用户会配置相应信息，信息存储在终端和核心网侧。在网络侧，基站广播网络支持NID和相应的PLMNID信息，核心网根据用户的签约信图6-1SNPN采用5GSSNPN不支持与演进分组系统（EvolvedPacketSystemEPS）互通，不支持SNPN之间的漫游及SNPN之间、3GPPInterWorkingFunction,N3IWF）通过SNPN接入5G公网业务或通过5G公网接入NPN组网与5出园区，可满足工业领域严格的数据安全、低时延和高可靠要求。当然，对于园区内的语音、上网等非生产型业务，也可以通过防火墙与5公网互联。接入网络，需开启封闭接入组（ClosedAccessGroup,CAG）用于接入控制，其中，CAG代表一组可以接入一个或多个CAG小区的签约用户组。由于PNINPN依赖于PLMN的网络功能，对于未配置只允许接入PNI-为适应行业应用场景的多样化需求，根据PNI-NPN与5G公网的共享关系，可将PNINPN的共享方案主要分图6-2PNI-NPN的3表6-1PNI-NPN的3▲注：1.UDM（UnifiedDataManagement，统一数据管理）运营商5G各运营商均已发布了各自的5行业专网白皮书，中国电信采用致远、比邻、如翼3享、专享、尊享3种模式，中国联通采用虚拟专网、混合专网、独立专网3种模式。综合来看，各运营商的5专网部署模式组合大致保持一致，都采用了5专网3类典型共享方案，主要差异就在于核心网控制面网元部署的专用化节奏略有不同，运营商5专网部署模式对比见表62。表6-2运营商5G注：1.DNN（DeepNeuralNetworks，深度神经网络）运营商5G表6-3注：1.ULCL（UplinkClassifier，上行分类器）统一接入回传（IntegratedAccessandBackhaul,IAB）是基于移动中继的多跳技术，利用多跳终端进行业务IAB入和无线回传联合设计，增加基于移动中继的多跳内容，即IAB，具体在3GPPTR38.874中进行研究。在传统的WLAN网络中，终端通过与接入点（AccessPoint,AP）之间建立一条无线链路来访问网络，终端之技术采用基于层二的中继协议栈架构，相较于基于层三的4Gy层二的标识，成本低，协议栈简单，对多跳节点的协议处理要求低，适合于终端部署。而且，通过将上下行切换点偏移半帧的设置，多跳节点可以同时接收父节点和子节点的数据，也可以同时给父节点和子节点发送数据，在物理层设计上保证了多跳跳数的无限扩展。但最大的跳数取决于许多因素，例如频率、密度、传播环境和负荷。随着跳数的增加，技术将会出现信令负荷膨胀、传输时延增加、网络性能下降等问题。IABnod）。nod具有无线接入和无线回传功能，为提供无线接入和接入业务的无线回传服务，其中接入链路为与nod之间的通信链路，回传链路为nod之间或nod与dono之间的通信链路。dono向nod提供无线回传功能，并提供与核心网的接口。因此，dono与核心网之间有线连接，nod与核心网之间没有有线连接，nod通过无线回传链路连接到dono，从而使E与核心网连接。也就是说，dono是具有功能的基站，nod是具有多跳功能的终端。图6-35GSA模式下的IABIABIAB（DirectedAcyclicGraph,DAG）结构。IAB的拓扑结构示意如图6-4图6-4IAB当发生增减nod、回传链路拥塞、回传链路质量明显恶化等事件时，整个回传链路恢复过程主要包括信息收集、拓扑选择和拓扑重配置。65所示，在回传链路阻断的情况下，nod4及其后的所有nod和无法及时连接到dono，需要发起拓扑自适应过程，与其备用父节点建立新的回传链路。但是，如果所有受影响的nod同时尝试与其备用父节点建立连接，极有可能导致拓扑效率低下，图65中nod4和nod2、nod7建立连接的同图6-5IABIAB根据国家电网《电力无线专网业务需求规范》，终端通信接入网的电力通信业务主要分为5类基本业务和12类扩展业务，其中有不少业务终端分布于一些特殊部署场景，例如封闭或半封闭的地下室地下停车场、狭长的输电线路沿线，专网一般无法经济有效地覆盖。此外，专网无法做到与公网一样的深度覆盖水平，在城区等复杂的无线环境中，必定会存在很多大大小小的覆盖盲区。针对电力业务特殊部署场景，被应用到电力物联网中，其灵活的多跳扩展可以提供低成本的深度覆盖和广覆盖能力，大大提升电力物联网的覆盖率。地下室/从公网室内覆盖经验看，运营商对于地下室地下车库场景的覆盖一般采用室内分布系统。但是，电力通信业务中的用电信息采集、精准负荷控制负控、充电桩等在单个地下室一个或几个终端，部署室内分布系统投资成本太高，利用率太低。在该场景下，5G技术能够实现低成本且有效的深度覆盖，每一跳能穿透1～2堵墙，有针对性地覆盖地下室地下车库中零散的固定终端，B在地下室66所示。图6-6IAB图6-7IAB传统的盲区覆盖方案可以通过网络优化，调整基站工参，改变周边各小区的覆盖范围；网络优化方式无法解决的问题，可以通过新增基站、新增射频拉远小区等方式解决。加灵活且低成本地解决网络的盲区覆盖问题。68所示，多跳终端对基站信号进行中继传输，扩大无线信号的覆盖范围，此时多跳终端位于基站的覆盖范围内，而终端设备位于基站的覆盖盲区，这时可以通过多跳终端进行中继，改善终端设备所在区域的覆盖水平，达到延伸覆盖的目的。图6-8IAB网络切片是在作为基础设施的公共物理网络之上创建的多个相互隔离的虚拟网络，在提供定制化能力以满足行业要求的同时，还提供一定的隔离能力，相互独立运行，可以独立进行生命周期管理。5G不同行业提供不同切片，例如电力、交通、政府、银行等。每个网络切片按照业务场景的需要和话务模型进行网络功能的定制裁剪及相应网络功能的编排管理。一个网络切片可以视为一个实例化的5核心网络架构，在一个网络切片内，运营商还可以进一步对虚拟资源进行灵活分割，从而实现按需组网。5GSA电力的网络切片，能够充分利用5G网络的毫秒级低时延能力，结合网络切片的SLA保障，增强电网图6-95G络资源（接入网、承载网、核心网）6-10所示。图6-10上。5泛在电力物联网术的突破，推动5泛在电力物联网建设。5网络切片从端到端保障、业务隔离性和运营独立性等多角度满足智能电网的行业需求，从而全面提升智能配电网站所的管理效率。核心网基于服务化架构将网络功能模块化，实现定制化网络切片的快速上线，并基于及多接入边缘计算技术为智能电网的配电自动化、精准负荷控制、用电信息采集和分布式能源等不同业务场景提供超大带宽、超高可靠性、超低时延等网络质量可保障的虚拟专用网络，为打造切片即服务的创新型商业模式提供网络技术支撑。同时切片管理器可以实现电力行业租户对所租用切片网络资源的可见可管，有效降低总拥有成本（TotalCostofOwnership,TCO），促进智能电网的创新能力。正是基于这样的端到端智能电网切片，智能MEC即在移动网络的边缘位置提供业务环境和云计算能力，并将内容分发推送到靠近用户侧（例如基站），传输效率，从而为用户带来高质量的业务体验，611所示。图6-11MEC为此，欧洲电信标准化协会（EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute,ETSI）于2014年12月成立了MEC工作组，2015年9月发布了第一版MEC白皮书MobileEdgeComputingAkeytechnologytowards5G，到目MEC图6-12ETSIMECMEC的业务编排、运营支撑系统（OperationSupportSystemsOSS）、应用生命周MEC技术一般是在网络边缘侧通过运营商连接和计算能力的下沉部署，将网络业务流量在本地分流和处理，从而提升业务指标。技术的引入，对于电网而言主要是可降低业务时延，同时对于部分重要数图6-13典型“5G+MEC”时延敏感网络（enveok,）是指面向应用中的时延敏感数据流，能够提供低时延、低抖动和零丢包率数据传输能力的网络。是由以太网音视频桥接技术发展而来的，是在传统以太网络的基础上，使用精准时钟同步，通过业务保障带宽来减小传输时延，提供高级别o体应用。TSNIEEE802.1AS：精准时钟定时与同步协议。IEEE802.1Qat：流预留协议。IEEE802.1Qav：排队与转发协议等。这些标准中提供的机制能够保证时延敏感型业务对于低时延、高可靠表6-4TSNTSN议IEEE1588，给所有以太网帧添加时间戳，其内部时钟可同步到0.01~1μs的精度。“尽力而为”共存。除非关键数据流的需求消耗了过多的特定资源（例如特定链路的带宽），否则系统TSN电源接入电网后，需要即发即用，如果没有及时启用相应容量的电力负荷，只能“弃风弃光，造成大量可第7基于电力物联网的5G5G核心网扁平化IP当前，EPC网络的分层结构多为固定网元公用数据网关（PublicDataNetwork-GateWay,P-GW），具有较差▲图7-1图7-25G5G1.5G5G5接入网是一个可以满足多场景、以用户为中心的多层异构网络。通过宏站和微站相结合，5容纳多种空口接入技术，可以有效提升小区边缘协同处理效率，提高无线和回传资源利用率，从而使5无线接入网由孤立地接入盲管道转向支持对接入多连接、分布式和集中式、自回传、自组织的复杂网络拓扑，同时向具备无线资源管理职能化管控和共享能力的方向发展。接入技术（RadioAccessTechnology,RAT）融合等新型组网技术。5G1.5G5网络逻辑视图由3机制和多制式融合技术，构建更加灵活的接入网拓扑；控制平面基于可重构的集中的网络控制功能，提供按需接入、移动性和会话管理，支持精细化资源管控和全面能力开放；转发平面具备分布式的数据转发和处理功能，提供更动态的锚点设置，以及更丰富的业务链处理能力。3略和网络状态等信息。管理编排功能基于网络功能虚拟化技术，实现网络功能的按需编排和网络切片的按需创建。能力开放功能提供对网络信息的统一收集和封装，并通过开放给第三方。2.5G（NetworkFunctionsVirtualizationInfrastructure,NFVI），实现软硬件解耦，利用SDN控制器实现数据中心内“网络切片”机器类通信（MachineTypeCommunication,MTC）的要求不尽相同，可以分为大规模MTC和关键MTC关键均进行实时监测及控制，要求实现端到端（ndond,2）、低时延（仅数毫秒），要求很高。智能电网中的能量分布自动化就是典型用例。该用例中的能源不稳定且较为分散，智能电网要利用能源需求管理不稳定能源供应的动态，避免电网故障的发生。5系统提供的无线接入可以保证低时延，而且网络切片可以进行配置，将网络及应用功能物理置入网络，确保2的低时延、可靠性及冗余。图7-35G图7-4SDN网络编排功能模块能够对形成的网络切片进行监督管理，允许根据实际的业务量，对网络资源的分配进行扩容、缩容和动态调整，并在生命周期到期后撤销网络切片。大数据驱动的网络优化可以促使网络切片网络资源利用率。随着电力物联网的发展，对先进、可靠、高效的新兴无线通信技术提出了较大需求。网络切片就是一个按需求方的需求灵活构建地提供一种或多种网络服务的端到端独立逻辑网络。用户使用哪种业务，就接入提供相应业务的网络切片。5G电力切片是5G电力虚拟专网中的一组网络资源组合（涵盖基站、传输、核心网），与切片标识（ngeokeonnenoon,）对应，在同一张电力切片中可以配置多个深度神经网络（pulok,）来区分不同的电力业务，是业务隔离保障的主要依据。根据电力行业对5G网络的资源占用特点，当前总体上考虑把电力切片类型分为专用切片、通用切片两大类。专用切片：网络端到端配置专用资源、硬隔离管道，不与公众、其他行业业务混用。通用切片：网络资源复用运营商面向垂直行业的切片资源，做到不同程度的逻辑隔离。5电力网络切片示意如图75所示。图7-55G3片的相关参数；在实例编排阶段，切片管理器将切片描述文件输出到实现网络切片实例化；在运行管理阶段，切片管理器监控并动态管理各网络切片。图7-6核心网（CoreNetwork,CN）。AN是否切片将在RAN工作组进一步讨论。AN可以多个网络切片共用，切片（NetworkSliceSelectionAssistanceInformation,NSSAI）选择RAN和CN网络切片实例。如果网络部署切NGC切片到数据通信网络（DataCommunicationNetwork,DCN）的切换，没必要一一映射。UE应将应用与多个并行协议数据单元（ProtocolDataUnit,PDU）会话之一相关联。不同的PDU会话可能属于不同UE提供网络切片选择策略（NetworkSliceSelectionPolicy,NSSP）服务。NSSP包含一个或多个NSSP规则，每个规则通过SMNSSAI关联一个应用。默认规则也可以匹配所有应用并包含默认SMNSSAI。UE可以通过NSSP服务关联应用的SMNSSAI参数。在漫游场景下，切片选择功能基于SMNSSAI完成。当使用标准的SMNSSAI时，各PLMN基于标准的SMNSSAI选择切片；当使用非标准的SMNSSAI时，访问公共陆地移动网（VisitedPublicLandMobileNetwork,VPLMN）根据漫游协议映射UE的SMNSSAI到VPLMN进行切片选择。网络切片除了带来技术上的重大突破，使用户可以按需接入最合适的网络，同时也给运营商的商用模式、运维模式带来革命性变革。利用网络切片技术，移动网络由原来的用户业务适配网络转变为网络适配用户业务。此外，原来的单一网络运营方式也逐渐转变为多重网络的动态管理。因此运营商还需要从部署策第8基于电力物联网的5G5G▲图8-15G图8-25G（GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS）、数码相机、卷尺、（等）（ActiveAntennaUnit,AAU）表8-1同时，考虑到硬件设备的成本、实现复杂度及数字波束的引入，对于32326464产品，建议采用机械下倾数字下倾的调整方式；对于1616产品，建议采用机械下倾调整的波束不仅可以发送同步信号和块（ynhonongnlndHbok,）信号，还可以发送信道状态信息—参考信号（hnnlenoon,）信号，以及公共信道等其他信号。MassiveMIMO5GBBU原则上采用集中部署方式。根据区域内BBU部署的数量及机房容量，结合综合业务接入区的设置，（CloudRadioAccessNetwork,C-RAN）机房：一般BBU集中部署在综合业务局站或边缘②中1.0‰3～5（非空心砖）④（走线架或槽道）36AAU（RRU）（站）④塔上用于安装①②⑦安装⑧GNSS①③④⑤当⑥CWDM局端稀疏波分复用器（CoarseWavelengthDivisionMultiplexer,CWDM）合分波器一般安装于BBU设备机架面板方向穿向背面，连接紧固，电源引入线两端线鼻子的焊接（或压接）应牢固、端正、可靠，电气接触良好，电源引入线两端的颜色标志明确，宜与铜汇流条颜色一致。（UninterruptiblePowerSupply,UPS）设备的输入输出部分、开关电源整流模块输入端、输出端也应加装相（Surg