华为-中国移动-南方电网5G电力虚拟专网解决方案

编辑丨梅雅鑫

*****************.cn

应用方案

.Technology

技术

华为-中国移动-南方电网

5

G

电力虚拟专网解决方案

■作者文华

jzb

续稳定的电力供应是驱动社会与经济发展的重要基础

设施。在数字经济的浪潮中，电网同样面临着数字化、

网络化、智能化转型的挑战。

基于电流走向，电网业务可以分为发电、输电、变电、配

电、用电五大主要环节，其中对应发电、输电、变电的电力通

信网称为骨干通信网，在中国已实现光纤专网的全面覆盖；对

应配电及用电的电力通信网称为终端接入网，具有点多面广、

全程全域全覆盖的特征。而传统光纤专网的建设成本高、业

务开通时间长，在桥梁、高架等特殊地形场景下有较大局限

性，无法满足广域的泛在接入需求，决定了目前仍存在相当大

的覆盖盲区，存在电力业务因为通信网络“卡脖子”的问题；

同时变电站机器人巡检、输配电线路无人机巡检等移动性场

景也对无线通信提出了刚需。

非实时控制类业务间的逻辑隔离；以及支持安全加密芯片、

IPSec

、空口完保、二次认证等差异化的安全防护能力等。

第三层：独立自运维自管理需求。电力作为关系国计民生

的关键基础性行业，具有很强的

ICT

技术能力和人力储备，因

此需要针对运营商所提供的5

G

网络即服务，做到可视、可管、

甚至一定程度的自运营。

行业有刚需，5

G

有能力。华为与中国移动、南方电网三方

通力合作，基于5

G

超大带宽、超低时延超高可靠、海量连接的

三大内生特性，结合网络切片、边缘计算等创新技术，开创性地

提出了 5

G

电力行业虚拟专网解决方案。其中面向点多面广、全

程全域全覆盖的配用电环节，打造广域行业虚拟专网，用5

G

连

接未连接，解决智能配电网及智能巡检等无线通信业务“卡脖

子”问题；面向特定区域有限覆盖的发电和变电环节，打造局域

/园区行业虚拟专网，通过本地分流满足数据不出场站的安全要

智能电网对5

G

网络有三大需求

南方电网提出的“数字南网转型战略”，对电力通信网特

别是终端接入网提出了泛在、灵活、经济、安全、可靠的更高

要求。如图1所示，智能电网对5

G

通信网络的需求可归纳为3

层马斯洛模型。

第一层：差异化+确定性的

SLA/QoS

业务保障需求。电力的“发输变配用”存在

丰富的5

G

潜在应用场景，不同场景对于网

络的带宽、时延、抖动、授时等都存在不同

的需求。这需要电信运营部门基于同一个

网络基础设施，满足不同业务场景的差异

化+确定性网络需求。

第二层：业务安全隔离需求。电力二次

系统的安全防护总体原则为“安全分区、网

络专用、横向隔离、纵向认证”，比如生产

控制大区与管理信息大区，以及其他行业

业务之间的物理隔离；实时控制类业务和

图1 3层马斯洛模型

求，使能“最后一公里”移动泛在化接入需求。

基于

SA

架构，打造5

G

电力行业虚拟专网

解决方案

在本项目中，华为基于5

G

SA

独立组网架构，依托3

GPP

自助网结

DIY

运维

自主

—

y

自管理

■

可控

Dedicated

专属网络

A

此劳安全隔萬1

安全

可信

Differentiated^

差异化网络

确定性的

Q

〇

S/SLAt

业务

可用

47

Technology

技术

•

应用方案

*

编辑丨梅雅

S *****************.cn

图2 5G电力行业虚拟专网解决方案架构

R

15标准的端到端切片和5

G

MEC

多接入边缘计算技术，打

造5

G

电力行业虚拟专网解决方案。其总体顶层设计遵循电网

“安全分区、业务专用、横向隔离、纵向认证”的16字方针，采

用“公网专用、行业定制、能力开放”的原则，通过5

G

接入网、

承载网和核心网的不同灵活软硬隔离技术，实现电力业务场景

的用户面数据在电力切片内部流转，确保数据的安全性，5

G

电力行业虚拟专网解决方案架构如图2所示。

面向点多面广的配用电，打造5

G

电力行业广域专网，共

计划分2张物理切片，分别用于承载电力生产控制和管理信息

大区业务；内部又划分为4张逻辑切片，实现安全区

I

和丨丨之间、

安全区

III

和

IV

之间的逻辑隔离。

在无线5

G

NR

基站侧：采用无线

Rb

资源预留方式实现

电力生产控制大区业务和电力管理信息大区业务，以及其它

公众网和行业业务之间的物理硬隔离；大区内部的丨区业务和

面向发电厂变电站场景，打造5

G

电力行业局域专网：

将

UPF

/

MEC

按需下沉部署在园区或巡维中心，实现数据不

出场站。

南方电网5

G

+智能电网项目成为行业标杆

经过3年的深耕细作、稳步推进，南方电网5

G

+智能电网

项目从需求场景、应用示范、关键技术、顶层设计、国际标准、

产业生态等方面都取得了重大突破，成为5

G

to

B

行业标杆，

并取得了丰硕的阶段性成果，实现多项全球第一。

鲁应用示范：2020年南方电网在深圳大湾区建成全球

首个输电、变电、配电、用电全业务示范区，在广州南沙区建

立国内最大5

G

智能电网应用示范区，实现规模商用。

鲁商业落地：5

G

电力切片（切片+

MEC

+应用平台）商业

模式，53个场景适配三大基础套餐及多种

SLA

增值服务。

參定义业务标准：在3

GPP

R

18成功立项5

G

智能电网

需求国际标准；首次提出5

G

空口高精度授时技术，方案纳入

3

GPP

R

16标准，产品已正式商用；共计提交3

GPP

5

G

+电

力相关标准40篇，其中15篇已被采纳。

參定义商用标准:通过发改委和

IMT

-2020(5

G

)测试验收，

率先通过业务测试、性能测试、安全测试,获得多项权威认证。

鲁产业前景：南方电网在5个省份扩大推广应用，预期将

带来超过50亿元的经济效益。

当瓦特遇上比特

，

5

G

+智能电网不仅能够大幅降低用户

平均停电时间、有效提升供电可靠性和管理效率；同时可以极

大的丰富和扩展电网应用场景，降本增效，助力电网向综合能

源服务商转型，为人民群众提供更好的电力综合服务。®

II

区业务之间、

II

丨区业务和

IV

区业务之间采用5

QI

(

QoS

优先

级）实现基于业务优先级调度的逻辑软隔离。

在承载网侧：采用

FlexE

技术实现电力生产控制大区业

务和电力管理信息大区业务，以及其它公众网和行业业务之

间的物理硬隔离；大区内部的

I

区和

II

区业务之间、

III

区业务和

IV

区业务之间采用

VPN

实现逻辑软隔离。

在5

G

核心网侧：针对业务强相关网元（

AMF

、

SMF

、

MEC

),采用为电力部署专享独占服务器的方式，实现电力生

产控制大区业务和电力管理信息大区业务，以及其它公众网

和行业业务之间的物理硬隔离；大区内部的

I

区和

II

区业务

、III

区业务和

IV

区业务之间采用独立

VNF

或者

DNN

方式实现逻

辑软隔离。

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