倪 剛

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

隨著物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）行業(yè)的不斷發(fā)展，電力物聯(lián)網(wǎng)受到了更多的關(guān)注。為了保證其應(yīng)用穩(wěn)定性和可靠性，需要積極融合5G移動通信技術(shù)，形成電力信息和網(wǎng)絡(luò)信息實時性交互的應(yīng)用平臺，從而為電力系統(tǒng)多元管理工作的順利展開予以支持。

1 基于5G通信的電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1.1 總體架構(gòu)

為了保證電力物聯(lián)網(wǎng)智能管控和服務(wù)用戶管理的協(xié)同效果，要整合5G移動通信內(nèi)容，將其有效集成在電力物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，從而更好地提升電網(wǎng)的實時運行效率，為海量設(shè)備接入奠定基礎(chǔ)。除此之外，5G移動通信還能為電力物聯(lián)網(wǎng)通信信息和能源信息監(jiān)督管理予以支持，滿足精準性需求。

基于5G通信的電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。將超密集組網(wǎng)、自組織網(wǎng)絡(luò)以及軟件定義網(wǎng)絡(luò)等作為核心，構(gòu)建核心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用控制平臺，配合回傳網(wǎng)絡(luò)完成電力信息數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入管理。此外，將云-邊計算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)等融合在智慧能源互聯(lián)網(wǎng)平臺中，打造基于無線回傳處理的網(wǎng)絡(luò)平臺，從而更好地提高電力物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的應(yīng)用水平，為管理中樞的建立和落實提供保障[1]。

圖1 總體架構(gòu)

1.2 具體組成內(nèi)容

1.2.1 超密集組網(wǎng)架構(gòu)

相較于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式，超密集組網(wǎng)架構(gòu)能更好地提升網(wǎng)絡(luò)速率并增加系統(tǒng)容量，在實際應(yīng)用控制平臺中能打造宏基站、微基站以及不同類型接入技術(shù)共存的異構(gòu)化應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，維持應(yīng)用的可控性和合理性。網(wǎng)絡(luò)密集化和異構(gòu)化較為突出，借助超密集組網(wǎng)架構(gòu)能夠有效保證頻譜效率和系統(tǒng)容量都能更好地貼合實際需求，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)魯棒性，實現(xiàn)可控化應(yīng)用目標。

在電力物聯(lián)網(wǎng)、超密集組網(wǎng)架構(gòu)體系中，要將電力設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備予以融合，打造具備良性可控模式的運行體系，從而維持電力設(shè)備接入的規(guī)范效果，有效提升接入過程中服務(wù)的質(zhì)量和水平[2]。超密集組網(wǎng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 超密集組網(wǎng)架構(gòu)

除此之外，打造完整且可控的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備應(yīng)用模式，為不同設(shè)備的靈活協(xié)調(diào)提供支持，保證海量電力數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)、海量設(shè)備接入處理等工作都能順利展開，最大程度上發(fā)揮5G移動通信高速率、高容量、高可靠性以及低時延的應(yīng)用優(yōu)勢，確保統(tǒng)籌管理效能的最優(yōu)化。與此同時，配合電力和通信信息傳輸交換的過程，就能為信息終端區(qū)域內(nèi)頻譜資源的獲取和處理予以支持。

1.2.2 自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在基礎(chǔ)5G移動通信網(wǎng)絡(luò)平臺中，自組織網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能夠有效實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)配置階段的自配置要求和網(wǎng)絡(luò)維護階段的自愈合要求。為了更好地適應(yīng)電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用控制標準，基于5G移動通信的電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系中應(yīng)用自組織網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)統(tǒng)一節(jié)點自配置技術(shù)、協(xié)同優(yōu)化技術(shù)以及故障檢測技術(shù)等，打造智能、統(tǒng)一且協(xié)同優(yōu)化效果較好的控制平臺，為電力網(wǎng)可靠性和安全性的提高創(chuàng)造良好的技術(shù)平臺[3]。

除此之外，在應(yīng)用自組織網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的過程中，電力節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的融合也非常關(guān)鍵。通過整合調(diào)配和協(xié)調(diào)管理內(nèi)容，建立自主管理和調(diào)控約束平臺，在維持保障機制的基礎(chǔ)上減少電力物聯(lián)網(wǎng)運營成本，為智慧能源互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化控制創(chuàng)造良好的空間。

1.2.3 軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式最大的優(yōu)勢就在于能夠建立靈活控制的模式，滿足高效轉(zhuǎn)發(fā)的需求并實現(xiàn)控制功能的合理分離，配合軟件定義中央控制器的方式就能實現(xiàn)調(diào)度和分配處理[4]。

圖3 軟件自定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系中，要完成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和整合、處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層的控制工作，并且能提供對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。通過對網(wǎng)絡(luò)拓撲的實時性控制，配合網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度，從而提升數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用的實效性。軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能夠滿足服務(wù)應(yīng)用層的具體要求，并提高電力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的靈活性和開放性。在實際應(yīng)用環(huán)境中，還能對通信網(wǎng)絡(luò)和電力網(wǎng)絡(luò)融合服務(wù)控制層等內(nèi)容予以調(diào)控，確保應(yīng)用服務(wù)內(nèi)容都能順利落實[5]。除此之外，在電力物聯(lián)網(wǎng)模式中應(yīng)用軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)時，還能在開放性交互管理平臺內(nèi)最大程度上提高智控服務(wù)的質(zhì)量。

2 基于5G通信的電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

基于5G移動通信的應(yīng)用優(yōu)勢，在電力物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模式搭建的過程中要整合關(guān)鍵技術(shù)要點，建立健全完整且可控的技術(shù)運行平臺，從而實現(xiàn)協(xié)同管理的目標。

2.1 5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

隨著5G移動通信的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣?；?G移動通信建立電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)模式，需要整合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中電力設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量結(jié)構(gòu)，依據(jù)場景要求完成通信控制工作。為了進一步實現(xiàn)成本控制和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)低功耗管理的目標，可以整合網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)內(nèi)容，打造貼合度更高且適用性更強的技術(shù)體系[6]。

首先，融合軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)，確保網(wǎng)絡(luò)劃分工作的合理性和規(guī)范性。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)切片模式制定較為靈活的目標，保證控制面、用戶面都能有序分離，維持中央控制器開放接口的合理性和規(guī)范性。需要注意的是，在網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化設(shè)置過程中需要結(jié)合硬件架構(gòu)要求應(yīng)用軟件處理的方式提升操作的靈活性。

其次，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)打造多樣化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺，保證系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境內(nèi)對應(yīng)服務(wù)模式的質(zhì)量符合預(yù)期，并維持良好的應(yīng)用效能。從智能分布式饋線自動化網(wǎng)絡(luò)切片設(shè)計出發(fā)，建立基礎(chǔ)的應(yīng)用架構(gòu)，將邊緣電力物聯(lián)網(wǎng)、中心電力物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)域電力物聯(lián)網(wǎng)等予以融合，在維持服務(wù)效果的同時提升不同場景內(nèi)具體工作的質(zhì)量水平[7]。

2.2 云-邊靈活計算技術(shù)

基于電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用要求，針對中央電網(wǎng)運作體系打造更加可控合理的管理模式，配合云計算和電力物聯(lián)網(wǎng)處理方式實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的可控化管理[8]。技術(shù)方案中要充分關(guān)注電力系統(tǒng)的運行要求和服務(wù)標準，將移動邊緣計算技術(shù)和電力數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)等予以融合，打造實時性存儲和分析的控制模式，并保證能對電力數(shù)據(jù)進行分級挖掘和分析，為電力用戶提供更加精準的服務(wù)。通過云計算模式和電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合處理，提高海量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)度分析的準確性。除此之外，利用云端服務(wù)器打造科學(xué)有效的計算模式，提升電力物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)效果，提高網(wǎng)絡(luò)處理工作的實效性，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理的基本目標[9]。

2.3 能量采集技術(shù)

在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系中，配合5G移動通信和無線傳感器能夠提升電網(wǎng)通信效率，減少電力系統(tǒng)的運營成本，更好地完成電網(wǎng)檢測工作。利用自然能量采集技術(shù)和射頻能量采集技術(shù)打造更加合理的協(xié)同控制模式，提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的利用率，確保能量轉(zhuǎn)換能為電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用予以支持[10]。

3 結(jié) 論

綜上所述，電力物聯(lián)網(wǎng)資源調(diào)度和優(yōu)化工作意義重大，需要積極整合5G移動通信資源內(nèi)容，在確立系統(tǒng)設(shè)計目標的同時實現(xiàn)資產(chǎn)管理最優(yōu)化，保證電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景智能化管理方案控制效果符合預(yù)期，為電力系統(tǒng)可持續(xù)健康發(fā)展奠定基礎(chǔ)。