5C網絡在抽水蓄能電廠的應用

戴鴻清

摘要：隨著移動通訊發展，5G網絡已應用到電力生產中。5G網絡應用于抽蓄電站數字化智能化電廠建設不僅可以實現電廠的無人化與智能化，而且也提高了各種數據的安全性。

關鍵詞：抽水蓄能電廠;5G網絡;數字化智能電廠

1 概述

5C網絡是第五代移動通信網絡，它具備以下優點∶

超大帶寬dMBB。5C網絡具備超大帶寬特點，用戶體驗速率為100Maps-1Caps，用戶峰值速率最高可達10Caps，具備支撐4K/8K超高清視頻及AR/VR等高帶寬應用的能力。

低時延高可靠uRLLC。5C網絡空口時延低至1ms，僅為4C網絡的五分之一，同時無線數據傳輸可靠率達到99.999%，具備支撐高頻率采集.工業控制等低時延.高可靠場景的能力。

超大連接mMTC。5C網絡的終端連接密度可以達到100萬個/平方千米，是4C網絡的5倍以上，可以滿足電力工業生產中環境監測.終端控制等高度密集的物聯網連接需求。

對比目前能源行業中較常使用的wIFI網絡，5C網絡在抗干擾.移動切換.峰值帶寬.穩定時延.無線安全等方面均具有顯著優勢，抽蓄電站數字化智能化電廠建設利用5C網絡來實現全廠各測點.閥門.設備與集控室的通訊，不僅節約大量電纜且減少敷設電纜和接線查線，大大縮短網絡工程建設周期，而且后期可為無人機巡檢.機器人巡檢.智能安防.單兵作業等智能應用場景提供支持。

2 技術架構

抽蓄電站數字化智能化電廠5C系統主要由接人層.網絡層.平臺層構成。其中接人層包括智能安防.無人機.AR眼鏡.巡檢機器人等5C應用終端，通過自帶的5C模組接人5C網絡：網絡層包括sPN.5C宏站.室分RRU.合路器等5C網絡設備：平臺層由5CMEC（邊緣計算）和電廠自有應用平臺組成，其中MEC負責將廠區內的5C數據流導向電廠自有應用平臺，保證電廠自有5C數據不出廠，兼具安全與高速響應的優點。同時，在運用在網絡邊緣的智能網關部署邊緣計算MEC，就近采集數據并處理，提高業務處理的效率和實時性，降低電廠數據平臺和網絡的壓力，提升終端用戶業務體驗。

3 安全要求

采用MEC邊緣計算.5C網絡切片.ssLVPN等技術，實現本地數據.遠程數據及移動辦公的安全。

3.1 MEC邊緣計算——本地數據安全

MEC設備作為5C網絡的重要一環，通過以下層層的安全防護措施，建立安全可信的邊緣連接∶（1）外部攻擊防護∶邊緣計算DC人口部署防火墻，防止DDos等常見攻擊，內部硬件資源合理劃分預留，實現應用流控。（2）領域隔離方案∶邊緣計算DC內按照RAN側.CN側.應用分為三個VDC，硬件相互隔離并可增加獨立物理防火墻。（3）內部應用隔離∶不同應用部署在不同邊緣計算主機組上，在I__s層資源即進行隔離，并可根據不同應用間安全隔離等級需要增加vFw虛擬防火墻。（4）分權分域管理∶電廠管理員.運營商.應用廠商根據不同角色在操作管理界面上進行分權分域配置，確保操作權限合理分配.風險溯源安全可控。

3.2 5C網絡切片——遠程數據安全

5C網絡切片是提供特定網絡能力的.端到端的邏輯與用網絡，一個網絡切片實際是由網絡功能和所需的物理/虛擬資源的集合，具體可包括無線網.核心網.傳輸承載網及應用，可滿足抽蓄電站與其他電站及集團的遠程數據通信需求。

（1） 定制性∶網絡能力可定制.網絡性能可定制.接人方式可定制.服務范圍/部署策略可定制，有助于行業分步驟.按需.快速地開通新業務所需要的網絡新特性。

（2） 隔離/專用性∶為不同的切片提供服務于特定的應用場景的差異化資源使用策略.數據訪問安全.高可用性等保障，使得不同切片之間相互隔離，互不影響。

（3） 按需連接∶為垂直行業提供按需采購.穩定可靠的連接服務，針對 ? ? 不同的高清視頻.控制類.辦公類業務的不同特性，可分別提供標準.大帶寬.低

時延等具備不同網絡特性的切片服務。

3.3 ssLVPN——移動辦公安全

企業內部0A等辦公系統存在通過手機APP進行移動辦公的需求，針對員工無線辦公接人需求，建議采用ssLVPN技術進行保護。ssLVPN是一種采用ssL協議實現遠程接人的VPN通道，使用標準的安全套接層ssL對傳輸中的數據進行加密，客戶端和ssLVPN網關之間自動完成ssL證書加載和認證過程，在應用層保障數據安全，幫助企業遠程用戶安全的訪問內部平臺VPC數據。手機移動端APP可以通過ssLVPN通道便捷地接人到VPC內部網絡，實現安全訪問。

4 5G應用

基于以上5C網絡基礎物理設施，可充分利用邊緣計算.5C網絡切片及隧道協議等技術重點開展以下5C應用。

4.1 5C+移動辦公

針對電廠無線辦公接人需求，可運用5C網絡安全的ssLVPN技術，使用標準的安全套接層ssL對傳輸中的數據進行加密，客戶端和ssLVPN網關之間自動完成ssL證書加載和認證過程，在應用層保障數據安全，幫助企業遠程用戶安全的訪問內部平臺VPC（私有網絡）數據。手機移動端APP可以通過ssLVPN通道便捷地接人到VPC內部網絡，實現安全訪問。

4.2 5C+數字孿生

數字孿生是充分利用物理模型.傳感器更新.運行歷史等數據將實體裝備的全生命周期進行3D建模虛擬映射：5C技術通過實現前端采集設備的大帶寬.高頻率信息交互進一步提升了數字孿生應用中實體和模型的同步能力。

4.3 5C+無人機巡檢

利用5C大帶寬技術，結合無人機.AI超清攝像頭（百兆級以上）的信息綜合回傳，滿足特殊環境下的無人巡檢和故障處理需求。利用無人機采集數據.圖像.視頻等信息，為設備運行狀態判斷提供依據：利用無人機的機動靈活等特點，可有效提升作業.規劃.采集的效率，到達人所不能達到的區域，即從空中采集到圖像資料：利用無人機遠距離操控通信，大范圍任務作業，有效覆蓋更大工作區域，提高工作效率。

4.4 5C+機器人巡檢

通過整合機器人技術.非接觸檢測技術.多傳感器融合技術.圖像識別技術.導航定位技術以及無線通信技術等，讓機器人代替人到危險區域執行巡檢任務，讓人更安全，讓巡檢更智能化，以達到提升整個巡檢工作的智能化目標。其中5C水下機器人利用5C大帶寬技術，結合水下機器人線臍帶電纜數據回傳，水上控制設備搭載5CCPE模組，實現可視化資料實時回傳，集控中心遠程操控作業能力。

4.5 5C+AR生產輔助

AR生產輔助結合物聯網.RFID.二維碼等智能識別技術，以及各類設備狀態傳感器.在線監測裝置等感知手段，可將平臺中設備的多維度數據信息實時推送至AR智能穿戴設備，實現設備.運維資源信息互聯互通。通過調用電廠應用平臺采集數據的接口，以表格或組態圖示的方式顯示實時的IoT數據，方便了解設備狀態或者環境參數等數據，使操作人員在現場掌握控制系統中關鍵參數，及時做出準備.判斷和響應。

參考文獻

[1] CB/T20271-2006信息安全技術信息系統通用安全技術要求

[2] 尹圣雨.TCP/IP網絡編程[Z].人民郵電出版社，2014.

[3] 沈力主編.電力終端通信接人網規劃與運維技術[Z].北京∶清華大學出版社，2018.

[4] 吳成林，陶偉宜，張子揚，等.5C核心網規劃與應用[Z].北京，人民郵電出版社，2020.