金成偉

（中通服中?？萍加邢薰荆瑥V東 廣州 510030）

1 背景

1.1 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)背景

隨著5G 技術(shù)研發(fā)的高速發(fā)展以及成果在各行業(yè)的迅速普及，物聯(lián)網(wǎng)的準(zhǔn)入門檻逐漸降低，其應(yīng)用的市場(chǎng)滲透率正逐步提高，應(yīng)用規(guī)模相應(yīng)擴(kuò)大，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所用軟件、硬件、服務(wù)和連接支出不斷增長(zhǎng)[1]。未來(lái)10 年，預(yù)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)會(huì)進(jìn)一步規(guī)模性普及，將應(yīng)用于智慧城市、智慧醫(yī)療、智能交通、智慧物流、智慧校園、平安家具、老人護(hù)理、工業(yè)監(jiān)測(cè)、智能電網(wǎng)、智慧農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，逐步形成萬(wàn)億元級(jí)的高科技市場(chǎng)[2]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀

目前，智慧城市、應(yīng)急、園區(qū)、培訓(xùn)等領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)能力已經(jīng)比較豐富，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品案例包括智慧物聯(lián)行業(yè)使能平臺(tái)、基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急資源智慧感知調(diào)度系統(tǒng)、老舊社區(qū)改造物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新與應(yīng)用系統(tǒng)、國(guó)密安全服務(wù)平臺(tái)等。

在智慧城市建設(shè)領(lǐng)域，目前已有智慧物聯(lián)行業(yè)使能平臺(tái)的建設(shè)案例。該產(chǎn)品采用“1+1+N”系統(tǒng)架構(gòu)，即1 個(gè)行業(yè)設(shè)備連接平臺(tái)、1 個(gè)物聯(lián)數(shù)據(jù)中臺(tái)和N 個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。該平臺(tái)基于微服務(wù)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了多運(yùn)營(yíng)商物聯(lián)網(wǎng)卡和跨平臺(tái)管理等基礎(chǔ)功能；針對(duì)數(shù)字政府、智能電網(wǎng)、智慧交通、產(chǎn)業(yè)園區(qū)和社區(qū)安全等定制化需求開(kāi)發(fā)各類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

在應(yīng)急領(lǐng)域，業(yè)界已建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)的多行業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急資源智慧感知調(diào)度系統(tǒng)等等。以基于物聯(lián)網(wǎng)的多行業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)為例，多行業(yè)全生態(tài)全要素互聯(lián)監(jiān)控作為接入和匯聚平臺(tái)，使數(shù)據(jù)的接入、存儲(chǔ)和展現(xiàn)變得輕松簡(jiǎn)單，利于快速開(kāi)發(fā)出專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，解決了邊緣實(shí)時(shí)性、可靠性、運(yùn)維經(jīng)濟(jì)性等方面遇到的問(wèn)題。

在信息安全領(lǐng)域，已建設(shè)國(guó)密安全服務(wù)平臺(tái)。國(guó)密安全服務(wù)平臺(tái)擁有海量的“帶外管理”數(shù)據(jù)，服務(wù)萬(wàn)物互聯(lián)，為國(guó)家網(wǎng)絡(luò)空間安全提供密碼服務(wù)支撐，標(biāo)識(shí)萬(wàn)“物”身份，構(gòu)建國(guó)家網(wǎng)絡(luò)空間安全信任體系，保障了國(guó)家關(guān)鍵信息。

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在各個(gè)領(lǐng)域都有所建設(shè)，但當(dāng)前環(huán)境下，電力領(lǐng)域的服務(wù)平臺(tái)建設(shè)相對(duì)稀缺。

1.3 電力領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)背景

在電網(wǎng)生態(tài)環(huán)境中，變電站主網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)日益多樣化，需要引入無(wú)線通信手段解決業(yè)務(wù)的接入承載?，F(xiàn)有站所內(nèi)通常采用光纖或數(shù)據(jù)網(wǎng)等傳統(tǒng)有線接入方式承載電網(wǎng)生產(chǎn)實(shí)時(shí)信息和生產(chǎn)管理等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，但對(duì)于面向大連接、移動(dòng)性難以形成有效覆蓋。

配電通信網(wǎng)側(cè)具有點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，管理方需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制大量設(shè)備，使得信息交互頻繁，且當(dāng)前全領(lǐng)域覆蓋的光纖建設(shè)成本高，運(yùn)維難度大。針對(duì)不同場(chǎng)景，信息管理需要利用無(wú)線公網(wǎng)支撐配電網(wǎng)不同終端的可觀、可測(cè)、可控[3]。

本文提出5G 智慧電力物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)的建設(shè)方案，能很好地解決電力領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)需求。

2 5G 智慧電力物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)

本平臺(tái)的功能主要集中于用戶側(cè)的管理與應(yīng)用。該平臺(tái)實(shí)行與5G 切片管理平臺(tái)的雙向連接，使用時(shí)將屏蔽網(wǎng)絡(luò)配置細(xì)節(jié)，通過(guò)調(diào)用切片管理平臺(tái)的開(kāi)放服務(wù)，使用戶的精力集中在核心的生產(chǎn)業(yè)務(wù)上，提升業(yè)務(wù)處理效率。同時(shí)，平臺(tái)為用戶提供詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，能為用戶提供實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的功能。

對(duì)電力內(nèi)部，本平臺(tái)作為通信管理的能力開(kāi)放平臺(tái)，為電力各類業(yè)務(wù)平臺(tái)提供切片管理服務(wù)及終端狀態(tài)、流量狀態(tài)等信息，實(shí)現(xiàn)電力終端通信的可管可控。

對(duì)外部，本平臺(tái)與三大運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)對(duì)接，通過(guò)對(duì)接三大運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放平臺(tái)或終端應(yīng)用層交互的方式，獲取終端、業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)等狀態(tài)信息，并在此基礎(chǔ)上提供基于大數(shù)據(jù)的更多擴(kuò)展應(yīng)用。

如圖1 所示，本平臺(tái)與外系統(tǒng)對(duì)接，分別實(shí)現(xiàn)如下功能。

圖1 平臺(tái)與外系統(tǒng)對(duì)接

（1）與5G 切片管理平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)5G 切片可視化、規(guī)劃、訂購(gòu)功能。

（2）與物聯(lián)云平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)卡臺(tái)賬、業(yè)務(wù)資費(fèi)、流量、在線狀態(tài)信息的監(jiān)測(cè)管理；“物聯(lián)云”平臺(tái)是廣東移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接管理平臺(tái)，是面向廣東移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)集團(tuán)客戶，為客戶提供大規(guī)模、自助化、全生命周期通信連接管理服務(wù)的云平臺(tái)。

（3）與通信終端對(duì)接，實(shí)現(xiàn)終端臺(tái)賬、狀態(tài)、性能指標(biāo)的監(jiān)測(cè)管理。

（4）與電力業(yè)務(wù)主站對(duì)接，為其提供通信終端、狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)數(shù)據(jù)服務(wù)。

隨著網(wǎng)絡(luò)側(cè)的控制面大集中，面向5G 的運(yùn)營(yíng)也趨于省級(jí)或集團(tuán)集中。5G 的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)模式目前業(yè)界主流采用“NSMF+CSMF+行業(yè)平臺(tái)”三級(jí)模式，其中CSMF為運(yùn)營(yíng)商面向行業(yè)的能力開(kāi)放及運(yùn)營(yíng)窗口。根據(jù)中國(guó)移動(dòng)的計(jì)劃，未來(lái)CSMF 將采用集團(tuán)、省兩級(jí)架構(gòu)，這就意味著，對(duì)于電網(wǎng)而言，5G 的切片管理及運(yùn)營(yíng)可以統(tǒng)一對(duì)三大運(yùn)營(yíng)商的CSMF 平臺(tái)。

2.1 功能架構(gòu)

平臺(tái)的功能模塊包含7 個(gè)部分，分別是系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)采集控制、無(wú)線通信卡管理、接入設(shè)備管理、統(tǒng)計(jì)分析、高級(jí)應(yīng)用、統(tǒng)一接口服務(wù)，其功能架構(gòu)如圖2 所示。而簡(jiǎn)化后，可以歸類為統(tǒng)一接口服務(wù)、應(yīng)用域、系統(tǒng)管理域、數(shù)據(jù)采集控制4 個(gè)部分。本平臺(tái)依托5G 切片技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放的優(yōu)勢(shì)，為電網(wǎng)企業(yè)提供了更豐富多元和靈活的切片服務(wù)管理功能。基于此，平臺(tái)將根據(jù)業(yè)務(wù)需求不斷調(diào)整架構(gòu)的開(kāi)放性，為電力業(yè)務(wù)提供迭代優(yōu)化的支撐服務(wù)。

圖2 功能架構(gòu)

數(shù)據(jù)采集功能模塊能夠與接口層進(jìn)行適配，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線終端統(tǒng)計(jì)接口、三大運(yùn)營(yíng)商接口的數(shù)據(jù)抽取。

系統(tǒng)管理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)用戶、權(quán)限、日志、業(yè)務(wù)規(guī)劃的多元化管理。

應(yīng)用域包含了多種基礎(chǔ)和擴(kuò)展應(yīng)用，有連接管理、接入設(shè)備管理、統(tǒng)計(jì)分析、5G 網(wǎng)絡(luò)切片管理等等。連接管理能夠基于電力通信終端的性能、狀態(tài)、卡號(hào)、臺(tái)賬、資費(fèi)等等信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，讓用戶能快速了解連接的基本信息。5G 網(wǎng)絡(luò)切片管理主要有兩種類型，分別是狀態(tài)監(jiān)測(cè)型和控制管理型。狀態(tài)監(jiān)測(cè)型主要對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)切片屬性、負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)和資源視圖進(jìn)行監(jiān)測(cè)；控制管理型主要包括根據(jù)類型、性能、容量、覆蓋范圍的需求，合理訂購(gòu)網(wǎng)絡(luò)切片，可對(duì)訂購(gòu)切片的功能、資源分配、業(yè)務(wù)屬性等等調(diào)整業(yè)務(wù)間的物理或邏輯隔離度，可對(duì)切片的上下線進(jìn)行權(quán)限管理。擴(kuò)展應(yīng)用則主要涵蓋重要場(chǎng)景保障監(jiān)視、無(wú)線通信大屏展示、終端預(yù)警分析、區(qū)域隱患預(yù)警、移動(dòng)監(jiān)測(cè)APP。統(tǒng)計(jì)分析主要含有終端在線率統(tǒng)計(jì)、業(yè)務(wù)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)分析、流量統(tǒng)計(jì)分析、故障統(tǒng)計(jì)分析、終端統(tǒng)計(jì)分析、SIM 卡統(tǒng)計(jì)分析等[4]。

統(tǒng)一接口服務(wù)域主要指對(duì)本平臺(tái)的通信終端、網(wǎng)絡(luò)和狀態(tài)數(shù)據(jù)封裝成接口，并以微服務(wù)的形式，輸出于運(yùn)行管控系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)、GIS 系統(tǒng)。

2.2 技術(shù)架構(gòu)

本平臺(tái)采用微服務(wù)化架構(gòu)，系統(tǒng)根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)相關(guān)的應(yīng)用模塊進(jìn)行分類，按照隔離、集群、備份的原則，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分類部署，達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行的高穩(wěn)定性、高可擴(kuò)展性和高互操作性。

系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖3 所示，并符合下列要求。

圖3 技術(shù)架構(gòu)

（1）系統(tǒng)應(yīng)采用主備冗余架構(gòu)。

（2）系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與控制層、平臺(tái)層、應(yīng)用層3 個(gè)層次。

（3）系統(tǒng)應(yīng)通過(guò)與運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線通信卡的監(jiān)視和控制。

（4）系統(tǒng)應(yīng)提供與通信運(yùn)行管控系統(tǒng)、計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)橫向集成接口，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的交互。

2.3 業(yè)務(wù)架構(gòu)

平臺(tái)采用“省（區(qū)域中心）+地市兩級(jí)部署”，如圖4所示。?。▍^(qū)域中心）側(cè)重外部數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)清洗統(tǒng)計(jì)功能，并向數(shù)字南網(wǎng)四大平臺(tái)、地市進(jìn)行數(shù)據(jù)能力開(kāi)放。地市平臺(tái)側(cè)重利用?。▍^(qū)域中心）的數(shù)據(jù)，結(jié)合自身業(yè)務(wù)特點(diǎn)，向省中心調(diào)用數(shù)據(jù)開(kāi)展個(gè)性化應(yīng)用開(kāi)發(fā)，支撐調(diào)度生產(chǎn)及其他應(yīng)用。

圖4 業(yè)務(wù)架構(gòu)

省中心（兼做區(qū)域中心）：集中完成所管轄區(qū)域的外部數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)（主要包括連接管理、通信設(shè)備管理），并統(tǒng)一進(jìn)行5G 切片與運(yùn)營(yíng)商的出口。同時(shí)完成全省流量、資費(fèi)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)清洗及統(tǒng)計(jì)分析及數(shù)據(jù)的統(tǒng)一對(duì)外能力開(kāi)放。此外還集中進(jìn)行全省的權(quán)限管理。

地市局（區(qū)域中心）：建議依托某2、3 個(gè)地市平臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)展。除本地市的卡、通信終端采集外，兼顧采集區(qū)域中心所管轄地市的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行初步清洗，同步到省中心進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)整合。雖然區(qū)域中心具備采集本地市的卡、通信終端的數(shù)據(jù)能力，為了對(duì)數(shù)據(jù)調(diào)用的統(tǒng)籌管理，建議區(qū)域中心在個(gè)性化應(yīng)用開(kāi)發(fā)時(shí)，仍采用調(diào)用省中心平臺(tái)數(shù)據(jù)的方式。

地市局（非區(qū)域中心）：無(wú)須進(jìn)行數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)工作，重點(diǎn)根據(jù)本地需求，調(diào)用省公司平臺(tái)數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)個(gè)性化應(yīng)用：泛在物聯(lián)網(wǎng)的連接管理、IP 地址管理、公網(wǎng)質(zhì)量檢測(cè)分析、網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)關(guān)聯(lián)、異常流量分析、故障定位等、多媒體AI 應(yīng)用（智慧工地、智慧安檢）、運(yùn)營(yíng)商基礎(chǔ)設(shè)施共建共享、個(gè)性化大屏展示、業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)分析等[5]。

3 平臺(tái)價(jià)值

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

以產(chǎn)品在廣東電網(wǎng)落地的項(xiàng)目舉例來(lái)說(shuō)，可以在“提效降本”的方面，為客戶帶來(lái)巨大的價(jià)值。

（1）通過(guò)公網(wǎng)通信資源委托代理業(yè)務(wù)，將歷史的各市為政的公網(wǎng)管理模式，根據(jù)全省各使用單位的需求，統(tǒng)一對(duì)接運(yùn)營(yíng)商，實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一管理，與運(yùn)營(yíng)商統(tǒng)一對(duì)接，減少不必要的溝通成本，為基層減負(fù)。

（2）公網(wǎng)資源降本效果顯著，各業(yè)務(wù)綜合同比節(jié)約25%。

（3）通過(guò)公網(wǎng)統(tǒng)一管理，建立臺(tái)賬、統(tǒng)一與運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展談判、搭建平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)范管理。

（4）建立省地兩級(jí)“9+19”的公網(wǎng)服務(wù)團(tuán)隊(duì)，通過(guò)分層分級(jí)管理，提供“一站式”服務(wù)，有效保證各業(yè)務(wù)對(duì)接順暢。

3.2 社會(huì)效益

3.2.1 大幅提升公眾滿意度

建設(shè)5G 電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)既符合未來(lái)電力行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，也順應(yīng)了公司自身建設(shè)的需要。本項(xiàng)目的建設(shè)不僅可以實(shí)現(xiàn)“提高電力供應(yīng)能力，切實(shí)保障民生用電，提升客戶滿意水平，促進(jìn)社會(huì)和諧穩(wěn)定”的總體目標(biāo)和要求，而且能提升公司電力生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理信息化水平。通過(guò)加強(qiáng)項(xiàng)目實(shí)施管理、有序推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)、控制項(xiàng)目實(shí)施成本、規(guī)避相關(guān)建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，可以確保項(xiàng)目建設(shè)成功、系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠實(shí)用，取得良好的社會(huì)、管理和經(jīng)濟(jì)效益。

3.2.2 響應(yīng)國(guó)家建設(shè)5G 號(hào)召

發(fā)改委面向三大中國(guó)移動(dòng)發(fā)布《組織實(shí)施2018 年新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程的通知》，其中5G 規(guī)模組網(wǎng)建設(shè)及應(yīng)用示范工程為其中重要內(nèi)容。5G 電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)總體建設(shè)目標(biāo)為：借助互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，面向不同行業(yè)和企業(yè)，根據(jù)實(shí)際通信業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)通信卡和5G 切片的綜合管理，幫助用戶實(shí)時(shí)掌控通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、提升精細(xì)化運(yùn)維水平、降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。