5G 切片在電力物聯(lián)網(wǎng)中的研究和實(shí)踐芻議

牛 禹，武 瓊

（1.國網(wǎng)天津東麗公司，天津 300100；2.國網(wǎng)天津城南公司，天津 300300）

0 引 言

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，人們已經(jīng)進(jìn)入到信息化時(shí)代，而現(xiàn)在5G 也即將到來。5G 與4G 有非常大的不同，5G 不僅能使我們獲得快速的帶寬體驗(yàn)，而且會(huì)進(jìn)行垂直產(chǎn)業(yè)。5G 將垂直網(wǎng)絡(luò)與信息進(jìn)行有機(jī)的融合能夠?yàn)橛脩魩砀嗟姆?wù)，提升信息使用的服務(wù)感，在垂直與信息高度互相融合的環(huán)境下將會(huì)使得運(yùn)營效率與決策智能水平有質(zhì)的飛躍。而5G 切片也是在這個(gè)背景下出現(xiàn)的。

1 5G 切片在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

1.1 切片與電力系統(tǒng)在業(yè)務(wù)方面的關(guān)系

研究5G 切片與電網(wǎng)關(guān)系時(shí)，首先需要了解電網(wǎng)中包含的幾個(gè)主要部分，在研究這部分內(nèi)容時(shí)可以從電流走向角度分析切片與電力系統(tǒng)在業(yè)務(wù)方面的關(guān)系。電網(wǎng)按照工作流程分析：發(fā)電、輸電、變電、配電以及用電是電力工作中的主要內(nèi)容，在了解這些之后還對電力行業(yè)對電網(wǎng)的需求進(jìn)行了一次調(diào)查，從而可以對研究無線通信提供有力的現(xiàn)實(shí)支撐。根據(jù)現(xiàn)在電力市場的需求進(jìn)行歸納、總結(jié)，5G 應(yīng)該具備時(shí)延的能力。通過準(zhǔn)確地控制電路系統(tǒng)中的負(fù)載荷，在發(fā)展過程中相應(yīng)的出現(xiàn)了URLLC 超高可靠超低延時(shí)切片，這樣能夠使得電力系統(tǒng)在工作時(shí)可以實(shí)現(xiàn)智能分配電網(wǎng)功能[1]。同時(shí)，根據(jù)了解發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際生活中對物聯(lián)終端能否實(shí)現(xiàn)海量接入也有非常大的需求。目前，電力系統(tǒng)在實(shí)際工作中并沒有能夠做好低壓用電信息采集工作。為了解決這個(gè)問題，技術(shù)人員在研究5G 切片時(shí)，加大了數(shù)據(jù)在低壓用電狀態(tài)下的采集力度，希望使5G 切片在進(jìn)行信息采集工作時(shí)，能在分布接入執(zhí)行工作中有不錯(cuò)的表現(xiàn)[2]。研究切片在物聯(lián)網(wǎng)中使用的過程中，還需要根據(jù)視頻回傳方面的要求對工作模式進(jìn)行創(chuàng)新。為了能夠提高5G 的便民性，在研究切片與電力系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)關(guān)系時(shí)，引入無人機(jī)收集工作數(shù)據(jù)。但是在使用時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)其存在的缺陷，在豐富業(yè)務(wù)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)該優(yōu)化芯片中視頻回傳工作內(nèi)容，解決其在帶寬方面存在的弊端。最后，需要保證語音的使用體驗(yàn)，也就是切片在與物聯(lián)網(wǎng)對接時(shí)，必須要保證語音通信的質(zhì)量。高清語音通信是切片在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)展的基礎(chǔ)也是關(guān)鍵[3]。

1.2 切片與電力系統(tǒng)在技術(shù)方面的關(guān)系

研究5G 切片過程中，為了能做好分布式配電自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，保證開通5G 項(xiàng)目之后，配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)與以往工作相比能夠取得更好的工作表現(xiàn)，研究工作應(yīng)該向可獨(dú)立運(yùn)維且高質(zhì)量方向推進(jìn)[4]。進(jìn)行5G 切片研究工作時(shí)，還需要保證網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)質(zhì)量可以滿足電力工作的實(shí)際需求，并從這個(gè)角度出發(fā)進(jìn)行切片技術(shù)的設(shè)計(jì)工作。在研究工作的過程中，還需要進(jìn)一步完善、豐富電力系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)切片方面功能流程設(shè)計(jì)工作。圖1 為5G 切片研究工作中，研究功能工作的安排，逐層的推進(jìn)5G 功能設(shè)計(jì)工作[5]。

在工作中，還應(yīng)該考慮到智能分布網(wǎng)絡(luò)切片在設(shè)計(jì)方面的原則，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)該是參考設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行研究，在完善技術(shù)的同時(shí)需要注意到網(wǎng)絡(luò)信息的容量、時(shí)延、安全等方面。為使網(wǎng)絡(luò)功能以及參數(shù)可以更靈活的編排，工作人員在工作中，需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求研發(fā)出URLLC 切片，通過這個(gè)切片能在很大程度上提升網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)界面的表現(xiàn)效果。此外，值得一提的情況是，其中的核心網(wǎng)絡(luò)具備較強(qiáng)的微機(jī)服務(wù)功能，可以實(shí)現(xiàn)微服務(wù)編排功效。進(jìn)行智能分布網(wǎng)絡(luò)切片工作時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求進(jìn)行合理的工作部署。智能分布網(wǎng)絡(luò)切片的購置是從客戶手中轉(zhuǎn)接，在選擇的過程中，會(huì)根據(jù)切片的市場需求以及在SLA 方面的能力，提升信息使用的效率；在發(fā)展過程中還需要不斷對工作模式進(jìn)行優(yōu)化，通過建立完善的職能分布FA 切片，從而在最大程度上提升了資源的使用效率，使業(yè)務(wù)配置能力得以優(yōu)化。

圖1 網(wǎng)絡(luò)功能示意圖

2 網(wǎng)絡(luò)切片的安全分析研究

切片的在網(wǎng)絡(luò)中的安全問題是5G 物聯(lián)網(wǎng)研究工作的重點(diǎn)內(nèi)容，在探討切片網(wǎng)絡(luò)安全問時(shí)，需要了解傳統(tǒng)移動(dòng)通信在網(wǎng)絡(luò)安全方面存在的問題。經(jīng)過了解，傳統(tǒng)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制有著一套流程，安全機(jī)制中終端接入認(rèn)證鑒權(quán)是網(wǎng)絡(luò)安全得以保證的一個(gè)因素。此外，對安全工作起著重要作用的因素還包含用戶面和網(wǎng)絡(luò)域安全問題等。但是研究5G 中安全結(jié)構(gòu)與以前相比有翻天覆地的變化，出現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)性的改變，主要是因?yàn)槭袌鰧η衅踩矫娴男枨笥兴煌，F(xiàn)代市場對切片安全有了更高的要求，為了能夠達(dá)到用戶的需求，需要對安全方案進(jìn)行優(yōu)化。

2.1 電力切片安全隔離

為了可以使切片的安全性能能夠達(dá)到用戶的需求，在設(shè)計(jì)的過程中，對以往工作進(jìn)行了更改、調(diào)整，不同切片資源應(yīng)該進(jìn)行隔離處置。進(jìn)行切片研究工作時(shí)，使用SDN 等技術(shù)，使得5G 信息資源可以在平臺中實(shí)現(xiàn)資源安全隔離的效果。不同切片的資源沒有機(jī)會(huì)進(jìn)行資源共享，這樣能在很大程度上保證網(wǎng)絡(luò)的安全性。為了優(yōu)化功能表現(xiàn)，研究人員一直致力于高質(zhì)量電力切片的打造工作。

2.2 切片管理接口安全

切片管理接口是電力管理與運(yùn)營商管理接觸的一個(gè)過程，這個(gè)操作的目的就是希望雙方夠?qū)崿F(xiàn)信息互換。雖然進(jìn)行切片接口管理，能夠在很大程度上提升信息交流的工作效率，但是這樣卻對信息安全形成了非常大的隱患。工作人員一定要及時(shí)意識到這個(gè)問題，并采取補(bǔ)救措施，否則一旦一方被攻破將會(huì)直接導(dǎo)致信息發(fā)生泄漏。為此，必須注意接口管理。進(jìn)行研究工作的過程中，相繼提出了用戶認(rèn)證以及集中式授權(quán)的方式，從而維護(hù)信息的安全。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，務(wù)必要從切片傳輸?shù)恼鎸?shí)性、完整性以及機(jī)密性等方面思考切片的安全問題。在發(fā)展5G 的過程中，還需要從電力管理系統(tǒng)方面入手，優(yōu)化管理工作，補(bǔ)充電力切片在安全方面的配置，優(yōu)化工作技術(shù)，提升切片的安全系數(shù)。技術(shù)人員優(yōu)化切片安全設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要主動(dòng)了解市場中的需求，并不斷對技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。這是因?yàn)橐胩嵘衅墓ぷ餍Ч?，技術(shù)是重要且基本的保證。

3 結(jié) 論

5G 是社會(huì)適應(yīng)時(shí)代需求一定會(huì)進(jìn)行的一項(xiàng)事業(yè)，5G網(wǎng)絡(luò)切片的研究工作對人們的生活有非常大的意義。通過5G 網(wǎng)絡(luò)切片能夠在現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)平臺上構(gòu)建出范圍更廣、速度更快的網(wǎng)絡(luò)平臺，同時(shí)工作業(yè)務(wù)形式也將發(fā)生非常大的變化。5G 向垂直行業(yè)發(fā)展，可以在很大程度上提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)差異化的目標(biāo)。5G 會(huì)在4G 基礎(chǔ)上進(jìn)一步對功能進(jìn)行拓展，同時(shí)通過技術(shù)革新，獲得超越4G 的速度。在5G 向垂直行業(yè)發(fā)展的同時(shí)，需要以為大眾提供個(gè)性化服務(wù)為設(shè)計(jì)目標(biāo)，提升信息網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)性能。在技術(shù)指標(biāo)的要求下，保證切片安全性能，這也是5G 向垂直行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容。構(gòu)建5G 網(wǎng)絡(luò)平臺時(shí)，工作人員應(yīng)該根據(jù)出現(xiàn)的問題制定解決對策，為5G 網(wǎng)絡(luò)的實(shí)行保駕護(hù)航。