行業(yè)分享-5G+智能電網(wǎng)承載需求分析

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本文摘自5G+垂直行業(yè)承載技術(shù)及典型應用方案研究白皮書(shū)，基于5G+垂直行業(yè)初步應用階段的典型業(yè)務(wù)，本文重點(diǎn)分析了5G+智能電網(wǎng)應用場(chǎng)景和承載網(wǎng)絡(luò )需。
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正文開(kāi)始：
5G+智能電網(wǎng)從生產(chǎn)消費環(huán)節的維度分析，電力業(yè)務(wù)主要涵蓋了電網(wǎng)的“發(fā)、輸、變、配、用”5個(gè)主要環(huán)節。經(jīng)過(guò)多年建設，電力110kV及以上變電站、大型電廠(chǎng)等涉及發(fā)、輸、變區域已實(shí)現光纖覆蓋。目前，在配用電領(lǐng)域，由于點(diǎn)多面廣，采用光纖覆蓋建設成本高、運維和部署難度較大。5G網(wǎng)絡(luò )主要應用在
具備泛在廣域覆蓋需求的配電和用電場(chǎng)景，以及少量存在移動(dòng)性或無(wú)線(xiàn)接入需求的輸變電場(chǎng)景（如機器人巡檢）。
從業(yè)務(wù)需求維度分析，5G+智能電網(wǎng)主要涉及了電力生產(chǎn)控制類(lèi)Ⅰ區、生產(chǎn)非控制類(lèi)Ⅱ區、生產(chǎn)信息類(lèi)Ⅲ區和信息管理類(lèi)Ⅳ區共4類(lèi)業(yè)務(wù)。具體的細分業(yè)務(wù)主要包括配電差動(dòng)保護、同步相量測量 （PMU）、智能化的配電自動(dòng)化、用電負荷需求側響應、智能巡檢和設施運行狀態(tài)監測等。
5G+智能電網(wǎng)場(chǎng)景按照生產(chǎn)和信息采集兩大類(lèi)進(jìn)行分類(lèi)，其對承載網(wǎng)絡(luò )的性能指標、功能等的需求見(jiàn)表1，其中時(shí)延和時(shí)頻同步性能分別列出了業(yè)務(wù)端對端指標和承載網(wǎng)分解指標。

表1 5G+智能電網(wǎng)承載需求
注：業(yè)務(wù)端到端時(shí)延到承載網(wǎng)的指標分解建議（下同），5G端到端業(yè)務(wù)時(shí)延包括無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)三大部分，無(wú)線(xiàn)和核心網(wǎng)的時(shí) 延受空口質(zhì)量、覆蓋距離和上下行時(shí)隙配比等因素影響。承載網(wǎng)的時(shí)延分為光纖線(xiàn)路時(shí)延、設備轉發(fā)時(shí)延、擁塞調度時(shí)延，承載網(wǎng)的時(shí)延分 配會(huì )影響業(yè)務(wù)需要終結的位置，現階段承載網(wǎng)建議按如下規則進(jìn)行時(shí)延指標的分解和評估：
（1）端到端業(yè)務(wù)時(shí)延<20ms情況，承載網(wǎng)需滿(mǎn)足雙向時(shí)延2~5ms，傳輸距離要求不超過(guò)100km(線(xiàn)路雙向時(shí)延1ms)；
（2）端到端業(yè)務(wù)雙向時(shí)延20~50ms情況，承載網(wǎng)目標雙向時(shí)延5~10ms，傳輸距離要求不超過(guò)250km（線(xiàn)路雙向時(shí)延2.5ms）；
（3）端到端業(yè)務(wù)雙向時(shí)延50~100ms情況，承載網(wǎng)目標雙向時(shí)延10ms~30ms，傳輸距離要求不超過(guò)500km（線(xiàn)路雙向時(shí)延5ms）；
（4）端到端業(yè)務(wù)雙向時(shí)延100ms以上的情況，承載網(wǎng)目標雙向時(shí)延30ms~50ms，傳輸距離要求不超過(guò)1000km（線(xiàn)路雙向時(shí)延10ms）。
綜合分析表1中各類(lèi)業(yè)務(wù)的承載性能指標和功能特性，圖2給出了5G+智能電網(wǎng)的承載需求雷達 圖，包括時(shí)延、帶寬、可靠性、時(shí)頻同步和安全隔離共五個(gè)維度的需求特性和典型指標�？傮w來(lái)看， 5G+智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)類(lèi)型復雜，承載需求綜合系統，提出了毫秒級的確定性低時(shí)延，百納秒量級的超高 精度授時(shí)要求。

• 總體特性：呈現超低時(shí)延、高安全隔離、高可靠性、超高精度授時(shí)需求。生產(chǎn)控制類(lèi)涉及 urllc，信息采集類(lèi)涉及eMBB，少量應用涉及uRLLC和eMBB的融合場(chǎng)景。
• 典型指標：生產(chǎn)控制類(lèi)和信息采集類(lèi)業(yè)務(wù)之間要求嚴格隔離；配電差動(dòng)保護和配電自動(dòng)化業(yè)務(wù) 呈現確定性低時(shí)延需求，雙向時(shí)延要求2~5ms，業(yè)務(wù)帶寬大于2Mbps，因此呈現出小顆粒和低時(shí)延承 載需求。PMU業(yè)務(wù)呈現超高精度授時(shí)的承載需求，如采用5G基站空口授時(shí)給PMU終端，作為PMU的 GPS/北斗衛星同步的備用，精準授時(shí)精度需求達到百納秒量級。

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