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(yīng)用方案研究白皮書(shū)，基于5G+垂直行業(yè)初步應(yīng)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(yīng)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(fèi)環(huán)節(jié)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(jié)。經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，電力110kV及以上變電站、大型電廠等涉及發(fā)、輸、變區(qū)域已實(shí)現(xiàn)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(shè)成本高、運(yùn)維和部署難度較大。5G網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)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)線接入需求的輸變電場(chǎng)景（如機(jī)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(qū)、生產(chǎn)非控制類(lèi)Ⅱ區(qū)、生產(chǎn)信息類(lèi)Ⅲ區(qū)和信息管理類(lèi)Ⅳ區(qū)共4類(lèi)業(yè)務(wù)。具體的細(xì)分業(yè)務(wù)主要包括配電差動(dòng)保護(hù)、同步相量測(cè)量 （PMU）、智能化的配電自動(dòng)化、用電負(fù)荷需求側(cè)響應(yīng)、智能巡檢和設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(duì)承載網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)、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(duì)端指標(biāo)和承載網(wǎng)分解指標(biāo)。

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(biāo)分解建議（下同），5G端到端業(yè)務(wù)時(shí)延包括無(wú)線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)三大部分，無(wú)線和核心網(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)延分為光纖線路時(shí)延、設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延、擁塞調(diào)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(jié)的位置，現(xiàn)階段承載網(wǎng)建議按如下規(guī)則進(jìn)行時(shí)延指標(biāo)的分解和評(píng)估：
（1）端到端業(yè)務(wù)時(shí)延<20ms情況，承載網(wǎng)需滿足雙向時(shí)延2~5ms，傳輸距離要求不超過(guò)100km(線路雙向時(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(biāo)雙向時(shí)延5~10ms，傳輸距離要求不超過(guò)250km（線路雙向時(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(biāo)雙向時(shí)延10ms~30ms，傳輸距離要求不超過(guò)500km（線路雙向時(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(biāo)雙向時(shí)延30ms~50ms，傳輸距離要求不超過(guò)1000km（線路雙向時(shí)延10ms）。
綜合分析表1中各類(lèi)業(yè)務(wù)的承載性能指標(biāo)和功能特性，圖2給出了5G+智能電網(wǎng)的承載需求雷達(dá) 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(biāo)。總體來(lái)看， 5G+智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)類(lèi)型復(fù)雜，承載需求綜合系統(tǒng)，提出了毫秒級(jí)的確定性低時(shí)延，百納秒量級(jí)的超高 精度授時(shí)要求。

• 總體特性：呈現(xiàn)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(yīng)用涉及uRLLC和eMBB的融合場(chǎng)景。
• 典型指標(biāo)：生產(chǎn)控制類(lèi)和信息采集類(lèi)業(yè)務(wù)之間要求嚴(yán)格隔離；配電差動(dòng)保護(hù)和配電自動(dòng)化業(yè)務(wù) 呈現(xiàn)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(xiàn)出小顆粒和低時(shí)延承 載需求。PMU業(yè)務(wù)呈現(xiàn)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(wèi)星同步的備用，精準(zhǔn)授時(shí)精度需求達(dá)到百納秒量級(jí)。

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