水利5G应用技术指南(试行)

水利5G应用技术指南(试行)1范围本指南为水利领域5G技术应用提供技术遵循，适用于各类水利工程建设、运行管理、河湖监管、水资源调配、水旱灾害防御等业务场景的5G网络规划、建设、应用开发、测试验收与运行维护，指导水利单位合理选择5G技术方案，保障5G水利应用的稳定性、安全性、实用性。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB50174数据中心设计规范GB/T22239信息安全技术网络安全等级保护基本要求YD/T36195G数字蜂窝移动通信网核心网设备技术要求YD/T39135G数字蜂窝移动通信网独立专网技术要求SL701水利信息网代码编制规范SL/T800水利大数据技术标准SL/T796水利网络安全防护规范3术语和定义3.1增强移动宽带（eMBB）面向大带宽、高速率业务需求的5G服务类型，技术指标满足：用户下行体验速率≥100Mbps，下行峰值速率≥10Gbps，上行体验速率≥50Mbps，适用于高清视频回传、VR/AR远程交互等大带宽业务。3.2超可靠低时延通信（URLLC）面向高可靠、低时延控制类业务需求的5G服务类型，技术指标满足：空口用户面单向时延≤1ms，端到端业务时延满足不同场景要求，业务传输可靠性≥99.999%，适用于远程控制、无人作业、应急预警等对时延和可靠性要求极高的业务。3.3大规模机器类通信（mMTC）面向低功耗、大连接监测类业务需求的5G服务类型，技术指标满足：每平方公里支持连接数≥100万，终端待机电流≤10uA，单电池工作寿命≥5年，适用于大范围分散部署的传感器、监测终端等业务。3.4水利5G专网为满足水利业务需求定制，服务质量可保障、安全可管控的5G专用网络，按照部署模式分为三类：1）独立专网：水利独享全部5G网络资源，物理隔离于公众网络，安全等级最高；2）混合专网：5G无线接入网资源水利独享，核心网控制面共享公网、用户面部署在水利本地，核心数据不出水利域；3）公网切片：依托公众5G网络，通过网络切片技术为水利业务划分专用逻辑资源，实现资源隔离和服务质量保障。4总体要求4.1基本原则坚持需求牵引：以水利业务实际需求为核心，匹配5G技术特性，避免盲目建设；坚持技术适配：根据业务安全、时延、带宽、成本要求合理选择5G专网模式；坚持安全可控：核心数据掌握在水利行业可控范围内，落实网络安全等级保护要求；坚持集约建设：依托水利已有基础设施部署5G网络，共享资源，降低建设运营成本。4.2总体架构水利5G应用总体分为三层：1）基础设施层：包含5G接入网、承载传输网、核心网、5G终端，为业务提供基础网络连接；2）能力适配层：实现5G网络能力开放、水利中台能力集成、边缘计算服务支撑，对接水利已有业务系统；3）业务应用层：面向各类水利业务场景，提供智能化应用服务。4.3专网模式选择要求（1）重大水利工程核心控制区、重要流域防洪关键节点、涉及国家安全的水利业务，优先选择独立专网模式，实现全物理隔离，保障业务安全；（2）大中型水利工程运行管控、区域河湖监管等既有敏感业务、又有部分共享需求的场景，选择混合专网模式，用户面数据本地部署，兼顾安全和成本；（3）大范围分散的水文监测、灌区墒情监测、一般河湖巡查等非核心敏感业务，选择公网切片模式，降低建设运营成本。5主要应用场景技术要求5.1水利工程智能建造5.1.1大型土石方作业智能化管控针对大坝、河道整治等大型水利工程土石方碾压作业智能化需求，实现碾压机自动导航、无人作业、质量实时管控，技术要求：采用eMBB+URLLC混合服务，端到端业务时延≤20ms，定位精度≤10cm（厘米级），单台碾压终端上行带宽≥10Mbps，网络可靠性≥99.9%，碾压参数实时回传频率≥1次/秒，质量不合格区域预警时延≤5秒。5.1.2施工安全智能管控针对高边坡、深基坑、塔机集群等施工区域的人员定位、隐患监测、防撞预警需求，技术要求：支持单个施工面≥500个终端同时接入，人员定位精度≤30cm，高边坡变形监测数据采样频率≥1次/分钟，预警信息端到端时延≤100ms，塔机防撞指令下发时延≤50ms，数据传输准确率≥99.9%。5.1.3无人施工装备集群作业针对流域治理、河道疏浚等场景的无人挖掘机、无人推土机、无人碾压机组群协同作业需求，技术要求：采用URLLC服务，端到端时延≤10ms，业务可靠性≥99.999%，单台装备下行带宽≥20Mbps、上行带宽≥10Mbps，支持差分厘米级定位，集群协同指令同步误差≤1ms，满足多装备动态协同作业要求。5.1.4VR/AR工程质量验收针对隐蔽工程、关键结构的远程质量验收，采用BIM+AR比对技术，实现施工质量快速核验，技术要求：单终端下行带宽≥100Mbps，端到端时延≤50ms，图像传输丢包率≤1%，AR模型加载时间≤2秒，满足实时交互验收要求。5.2水利工程运行智能管控5.2.1水库大坝安全监测与控制针对水库大坝渗流、变形、应力、水位等多源监测数据传输，闸门远程启闭控制，溢洪道智能调度需求，技术要求：控制类业务（闸门启闭、调度指令下发）采用URLLC服务，端到端时延≤50ms，可靠性≥99.99%，断线重连时间≤1秒；监测类业务采用mMTC服务，单座大型水库支持不少于1000个监测终端同时接入，终端单电池工作寿命≥5年，监测数据上报时延≤30秒，满足大规模多参数监测需求。5.2.2通航建筑物远程控制针对船闸、升船机等通航建筑物“无人值守、远程操控”需求，技术要求：采用URLLC服务，端到端控制时延≤30ms，可靠性≥99.999%，单路船闸现场视频上行带宽≥20Mbps，船舶过闸指令下发时延≤1秒，控制准确率≥99.9%，满足常态化远程运行要求。5.2.3巡检机器人远程管控针对水电站、大坝、泵站等场景的轮式、轨道式巡检机器人应用需求，技术要求：机器人高清红外视频回传上行带宽≥50Mbps，控制指令时延≤20ms，机器人在地下厂房、坝体廊道等封闭区域的覆盖RSRP≥-110dBm，满足不间断巡检要求。5.3河湖与水利工程动态监管5.3.1无人机河湖巡查针对河湖“四乱”问题识别、岸线保护巡查、水旱灾害灾后排查需求，技术要求：采用eMBB服务，单架无人机上行带宽≥50Mbps，无人机飞行速度100km/h移动条件下，小区切换时延≤50ms，传输不中断，1080P高清图像回传卡顿率≤1%，满足移动巡查实时回传要求。5.3.2非法采砂动态监管针对重点河段非法采砂监管，船载雷达、无人巡查船、岸线摄像头联合监测需求，技术要求：无人船远程控制时延≤100ms，雷达数据回传上行带宽≥30Mbps，定位精度≤1米，涉嫌非法采砂行为预警时延≤10秒，满足快速处置要求。5.3.3分散水利工程监测针对中小型水库、淤地坝、乡村堤防等分散点监测需求，技术要求：采用mMTC服务，每万平方公里支持不少于10万个监测终端接入，终端单电池工作寿命≥10年，单次数据传输功耗≤1mWh，雨量、水位数据上报时延≤5分钟，满足低功耗大范围监测需求。5.4水资源优化配置与灌区智能化5.4.1引调水工程远程调度针对跨流域引调水工程干支渠流量监测、闸门远程调度需求，技术要求：闸门控制指令端到端时延≤50ms，可靠性≥99.9%，流量监测数据上报频率≥1次/分钟，调度指令下发成功率100%，满足水资源精细化调度要求。5.4.2灌区智能化灌溉针对大型灌区墒情监测、取水闸门自动控制、水肥一体化精准灌溉需求，技术要求：采用mMTC服务，每万亩灌区支持不少于200个终端接入，终端休眠电流≤10uA，单电池工作寿命≥10年，灌溉阀门控制指令时延≤10秒，墒情数据上报周期可配置（1小时~24小时可调），满足低成本大面积智能化灌溉需求。5.4.3供排水管网智能管控针对城市供排水管网压力、流量监测，漏损预警，二次供水远程管控需求，技术要求：管网监测终端支持低功耗运行，单电池寿命≥6年，漏损预警信息上报时延≤10秒，二次供水泵组控制时延≤30秒，满足供排水安全运行要求。5.5水旱灾害防御应急保障针对水旱灾害发生后公众通信易中断、应急指挥通信需求迫切的特点，技术要求：（1）便携应急5G基站可在灾害现场30分钟内部署开通，支持不少于100个终端同时接入，覆盖范围不小于5平方公里；（2）应急监测数据（水位、雨量、边坡变形）上报时延≤10秒，预警信息下发时延≤1秒，预警下发成功率≥99.9%；（3）应急救援指挥现场，单兵设备、救援机器人、无人机回传1080P高清视频，单终端上行带宽≥50Mbps，端到端时延≤100ms，图像卡顿率≤1%，满足指挥中心实时掌控现场险情、调度救援力量要求；（4）公网中断情况下，水利5G应急专网可独立运行不少于72小时，满足应急通信保障要求。65G基础设施建设技术要求6.1网络覆盖与性能要求（1）覆盖指标：水利作业区、管理区室外连续覆盖RSRP≥-105dBm，室内连续覆盖RSRP≥-110dBm；URLLC业务覆盖区RSRP≥-100dBm，下行SINR≥-3dB，覆盖达标率≥95%；水工封闭区域（坝体内部、地下厂房、隧洞）RSRP≥-115dBm，满足业务接入要求。（2）容量指标：eMBB密集区域单平方公里下行容量≥100Gbps；URLLC业务区域单平方公里支持≥1万个连接数；mMTC业务区域单平方公里支持≥100万个连接数。（3）传输指标：承载网转发时延≤10ms，抖动≤1ms，丢包率≤10^-5，单基站回传带宽≥10Gbps，满足业务峰值传输需求。6.2设备部署要求（1）基站部署：优先依托水利已有水文杆塔、管理站房屋顶、铁塔、溢洪道闸墩等设施部署基站，节约建设成本；水工封闭区域采用分布式皮基站+泄漏电缆覆盖方案，解决钢筋混凝土结构信号衰减问题；偏远无市电区域的基站采用太阳能+储能供电，保障不间断运行。（2）核心网部署：独立专网核心网部署在水利本地数据中心，符合GB50174设计要求，核心网设备满足YD/T3913技术要求；混合专网用户面网元部署在水利本地，实现核心业务数据不出水利域；公网切片需要水利侧与运营商签订SLA服务保障协议，明确切片性能指标，实现切片运行状态可视可管。（3）终端要求：水利户外环境采用工业级5G终端，防护等级不低于IP65，工作温度范围-40℃~+85℃，防雷击、防潮湿、防振动，满足高海拔、低温、洪水浸泡等复杂水利环境要求；支持国密算法身份认证和数据加密，支持双链路冗余备份，提高可靠性。7安全保障技术要求7.1网络隔离要求独立专网实现与公网全物理隔离，无直接连接；混合专网水利用户数据与公网逻辑隔离，核心业务数据不通过公网传输；公网切片配置专用隔离通道，实现水利用户数据与其他公网用户数据逻辑隔离，禁止跨切片数据非授权访问。7.2安全防护要求严格落实《关键信息基础设施安全保护条例》和网络安全等级保护制度，水利5G系统整体安全保护等级不低于二级，核心控制类业务系统安全保护等级不低于三级，符合GB/T22239、SL/T796要求；终端接入采用双向身份认证，未授权终端禁止接入网络；数据传输全流程采用国密算法加密，覆盖空口、传输、存储全环节；部署网络入侵检测、异常流量监控、安全态势感知系统，实时监测安全威胁，核心网、基站等关键节点采用冗余部署，单节点故障倒换时间≤30秒，不影响业务运行。7.3数据安全要求水利敏感数据（大坝监测数据、水资源调度数据、防洪关键数据）必须存储在水利行业可控的本地数据中心，禁止存储在运营商公网云平台；数据对外共享必须进行脱敏处理，去除敏感标识，落实水利数据分级分类管理要求。8测试验收与运行维护8.1测试要求（1）网络性能测试：覆盖测试RSRP、SINR达标率≥95%；URLLC业务时延测试达标率100%；连续72小时稳定性测试，业务累计中断时间≤5秒，满足可靠性要求；mMTC连接测试，同时接入终端数达到设计值，数据传输丢包率≤1%。（2）应用功能测试：业务功能符合设计需求，控制准确率≥99.9%，数据传输准确率≥99.99%，应急场景开通时间满足设计要求。8.2验收要求验收环节需要提供网络性能测试报告、应用功能测试报告、安全测评报告、竣工文档等材料，验收不合格的项目限期整改，重新组织验收。8.3运行维护要求建立水利5G网络运行监控平台，实时监测基站、核心