0 引言

    5G賦能企業(yè)級(jí)客戶(hù)和垂直行業(yè)的智慧化發(fā)展，為運(yùn)營(yíng)商和產(chǎn)業(yè)合作伙伴帶來(lái)新的商業(yè)模式，開(kāi)啟一個(gè)全連接的新時(shí)代。與此同時(shí)，千行百業(yè)多種多樣的業(yè)務(wù)需求場(chǎng)景，也為5G個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò)定制能力帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，5G確定化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，并成為近年來(lái)業(yè)界關(guān)注與發(fā)展的焦點(diǎn)之一^[1-2]。5G確定化網(wǎng)絡(luò)指在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)，借助移動(dòng)邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片和時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(Time Sensitive Network，TSN)等多種關(guān)鍵技術(shù)，可以為承載業(yè)務(wù)提供確定化業(yè)務(wù)保障能力的網(wǎng)絡(luò)，該確定化業(yè)務(wù)保障能力涵蓋時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)和丟包率等關(guān)鍵QoS指標(biāo)體系^[1]。

    本文從5G網(wǎng)絡(luò)的個(gè)性化和定制化等能力入手，分析了4種典型行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的確定化要求，并重點(diǎn)提出了確定化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，并通過(guò)部分典型案例加以呈現(xiàn)。

1 5G特點(diǎn)與能力

    5G是面向2020年以后移動(dòng)通信需求而發(fā)展的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，在傳輸速率和資源利用率等方面較4G系統(tǒng)獲得大幅提升。用戶(hù)在享受更高、更快、更豐富的體驗(yàn)的同時(shí)，也對(duì)網(wǎng)絡(luò)速率和時(shí)延等性能指標(biāo)提出更高的要求^[3]。

    5G網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、超高可靠低時(shí)延通信和海量連接，構(gòu)建了5G與垂直行業(yè)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)全連接愿景的特性，如表1所示。一方面，5G技術(shù)憑借虛擬化架構(gòu)的引入，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)面與控制面的徹底分離，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片和邊緣計(jì)算技術(shù)使得面向行業(yè)的可定制化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成為可能，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速上線(xiàn)和更極致的用戶(hù)體驗(yàn)，使能垂直行業(yè)應(yīng)用的開(kāi)放和發(fā)展；另一方面，相對(duì)于4G“盡力而為”的網(wǎng)絡(luò)特性，5G大帶寬(0～10 Gb/s)、低時(shí)延(1～100 ms)和高可靠性(0～99.999 9%)等能力，為網(wǎng)絡(luò)性能配置提供了靈活的配置空間，從而滿(mǎn)足車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)等行業(yè)網(wǎng)絡(luò)的不同需求^[4]。

    隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的快速研究與發(fā)展，不同行業(yè)用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)確定化需求日益高漲，特別是在智能電網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等面向于低時(shí)延和高可靠性的垂直應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了更加嚴(yán)格的時(shí)延、抖動(dòng)、丟包率和可靠性等承載需求，這種隨網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)的嚴(yán)格要求促使5G確定化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，并成為業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。

    目前，電子電氣工程師學(xué)會(huì)(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)和互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(Internet Engineering Task Force，IETF)已提出確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。IEEE 802.1工作組(Work Group，WG)致力于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(Time Sensitive Network，TSN)的標(biāo)準(zhǔn)化，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)確定性網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方向，通過(guò)IEEE 802.1AS時(shí)鐘同步、IEEE 802.1Qcc流預(yù)留、IEEE 802.1Qch循環(huán)排隊(duì)等技術(shù)保障物理層和鏈路層的確定性時(shí)延；IETF的DetNet(Deterministic Network)工作組專(zhuān)注于網(wǎng)絡(luò)層(L3)及更高層次的廣域確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。此外，5G標(biāo)準(zhǔn)化工作組已將目標(biāo)定為總時(shí)延1 ms或更低，應(yīng)用層的開(kāi)放通信平臺(tái)OPC UA(Object linking and embedding for Process Control Unified Architecture)也在積極尋求與TSN的結(jié)合，確定性網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展充滿(mǎn)了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，是未來(lái)真正實(shí)現(xiàn)5G產(chǎn)業(yè)繁榮的基礎(chǔ)，也是5G使能千行百業(yè)的重要抓手^[2]。

2 典型應(yīng)用場(chǎng)景

    5G確定化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界研究人員重點(diǎn)關(guān)注的熱點(diǎn)之一，不僅在學(xué)術(shù)領(lǐng)域有廣闊的研究空間，而且在產(chǎn)業(yè)化方面也有巨大的市場(chǎng)前景，因此，研究其在特定場(chǎng)景下具體需求對(duì)確定化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展落地具有重要意義。本節(jié)將主要分析確定化網(wǎng)絡(luò)的4個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景，并介紹每個(gè)場(chǎng)景下對(duì)網(wǎng)絡(luò)能力的具體需求。

2.1智能電網(wǎng)

    智能電網(wǎng)是智慧能源的基本保障，是推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。基于現(xiàn)有電網(wǎng)業(yè)務(wù)作“從主干向末端延伸”式的5G應(yīng)用，如配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)、毫秒級(jí)精準(zhǔn)負(fù)荷控制對(duì)通信的可靠性、低時(shí)延、大帶寬、安全防護(hù)有著迫切需求，5G技術(shù)為這些業(yè)務(wù)的推廣應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。智能電網(wǎng)中具有潛在需求和典型代表意義的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的要求如表2～表4所示。

2.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

    工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)智能機(jī)器間的連接并最終將人機(jī)連接，結(jié)合軟件和大數(shù)據(jù)分析，重構(gòu)全球工業(yè)、激發(fā)生產(chǎn)力。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及機(jī)械、船舶、飛機(jī)制造、電力等較多的工業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用廣泛。如飛機(jī)制造領(lǐng)域，通過(guò)5G+8K視頻檢測(cè)生產(chǎn)安裝缺陷，使用5G+AR輔助飛機(jī)裝配，有效提高飛機(jī)生產(chǎn)研制效率，該場(chǎng)景對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、帶寬和安全性等性能指標(biāo)都提出了較為嚴(yán)格的要求。

    工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中較具有代表意義的典型業(yè)務(wù)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的性能需求如表5所示。

2.3 智慧醫(yī)療

    借助5G網(wǎng)絡(luò)的毫秒級(jí)別的低時(shí)延、Gb/s級(jí)別的高速率，并充分利用5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的移動(dòng)邊緣計(jì)算能力，可以為醫(yī)療行業(yè)提供低時(shí)延、高可靠的邊緣云技術(shù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的便利智慧醫(yī)療。

    目前，醫(yī)療行業(yè)的相關(guān)業(yè)務(wù)比較全面地覆蓋了5G的三大應(yīng)用場(chǎng)景。例如，增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶場(chǎng)景應(yīng)用主要有5G急救車(chē)，通過(guò)廣域連續(xù)覆蓋的5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)高清視頻、病患體征及病情等關(guān)鍵生命信息的實(shí)時(shí)回傳，輔助后臺(tái)指揮中心的指揮調(diào)度；同時(shí)，通過(guò)可穿戴設(shè)備對(duì)病患及高危人群的體征數(shù)據(jù)進(jìn)行全天候不間斷的檢測(cè)與分析，建立用戶(hù)的體征檔案，實(shí)現(xiàn)對(duì)所患疾病的早發(fā)現(xiàn)、早治療。低時(shí)延、高可靠場(chǎng)景主要應(yīng)用有院內(nèi)無(wú)線(xiàn)監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程手術(shù)等對(duì)低時(shí)延有較高要求的場(chǎng)景。針對(duì)當(dāng)前存在的院內(nèi)醫(yī)療設(shè)備種類(lèi)多、管理監(jiān)控不便、設(shè)備間數(shù)據(jù)難以共享等問(wèn)題，海量機(jī)器連接場(chǎng)景則可以提供統(tǒng)一接入方式，實(shí)現(xiàn)院內(nèi)醫(yī)療設(shè)備統(tǒng)一管理與數(shù)據(jù)互聯(lián)。

    智慧醫(yī)療場(chǎng)景中的遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程示教等高價(jià)值應(yīng)用業(yè)務(wù)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力的要求如表6所示。

2.4 車(chē)聯(lián)網(wǎng)

    車(chē)聯(lián)網(wǎng)是5G重要應(yīng)用場(chǎng)景之一，也是解決目前自動(dòng)駕駛面臨技術(shù)瓶頸的重要技術(shù)手段之一。5G車(chē)聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、可靠性以及速率要求非常高，根據(jù)車(chē)輛自動(dòng)化不同等級(jí)，網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)也不盡相同，全自動(dòng)化(L5級(jí))場(chǎng)景中，5G網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延需要達(dá)到1 ms，傳輸速率需要達(dá)到0.1 Gb/s^[4]。

    車(chē)聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中較具有代表意義的典型業(yè)務(wù)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的性能需求如表7所示。

3 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)

    5G確定化網(wǎng)絡(luò)基于原生云超分布式架構(gòu)，包括三大關(guān)鍵使能技術(shù)：超性能異構(gòu)MEC、動(dòng)態(tài)智能網(wǎng)絡(luò)切片和時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。超性能異構(gòu)MEC是5G確定化網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，業(yè)務(wù)在邊緣閉環(huán)支持更低時(shí)延；動(dòng)態(tài)智能網(wǎng)絡(luò)切片則是5G確定化網(wǎng)絡(luò)的核心能力，保證確定化網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)；時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)旨在為以太網(wǎng)協(xié)議構(gòu)建“通用”的時(shí)間敏感機(jī)制，確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間確定化。

3.1實(shí)現(xiàn)架構(gòu)

    5G確定化網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)端到端的概念，涉及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的基站、傳輸和核心網(wǎng)等多個(gè)組成部分。其中，核心網(wǎng)對(duì)于5G確定化能力至關(guān)重要，5G核心網(wǎng)控制面可以集中部署，對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)資源進(jìn)行全局調(diào)度；用戶(hù)面則可按需集中或分布式靈活部署，當(dāng)用戶(hù)面下沉靠近網(wǎng)絡(luò)邊緣部署時(shí)，可實(shí)現(xiàn)本地流量分流，支持端到端的毫秒級(jí)時(shí)延。

    圖1給出了5G確定化網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)示意圖，其中最底層展示了5G服務(wù)化架構(gòu)，核心網(wǎng)、接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)能力生成層；業(yè)務(wù)需求層主要負(fù)責(zé)接收各垂直行業(yè)的業(yè)務(wù)需求，客戶(hù)統(tǒng)一訂購(gòu)簽約界面；能力匹配層主要根據(jù)客戶(hù)的需求，借助網(wǎng)絡(luò)切片、移動(dòng)邊緣計(jì)算、時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)等5G關(guān)鍵技術(shù)，形成5G網(wǎng)絡(luò)的確定化服務(wù)能力；能力提取與編排層根據(jù)“確定化服務(wù)能力”指標(biāo)要求，將提取到的能力借助能力編排器進(jìn)行封裝與編排，最終滿(mǎn)足行業(yè)客戶(hù)對(duì)確定化網(wǎng)絡(luò)能力的需求。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 邊緣計(jì)算

    在5G確定化網(wǎng)絡(luò)中，邊緣計(jì)算非常重要。MEC邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)核心任務(wù)：(1)把網(wǎng)絡(luò)端到端的時(shí)延最大化地降低到可接受的范圍。時(shí)延是所有網(wǎng)絡(luò)能力中最關(guān)鍵的一點(diǎn)，確定化網(wǎng)絡(luò)首先要能夠保證低時(shí)延。MEC使時(shí)延能夠降低到足夠低，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接可以快速在邊緣實(shí)現(xiàn)。(2)實(shí)現(xiàn)確定化的網(wǎng)絡(luò)，需要在MEC邊緣節(jié)點(diǎn)上通過(guò)移動(dòng)邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)平臺(tái)(ME Platform manager，MEP)，使能各系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通合作，所有應(yīng)用可以在邊緣實(shí)施，確保確定化時(shí)延和可靠性^[3]。

    MEC可以使應(yīng)用、服務(wù)和內(nèi)容實(shí)現(xiàn)本地化、近距離、分布式部署，作為5G演進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在5G架構(gòu)也支撐邊緣計(jì)算的部署，常見(jiàn)模式是用戶(hù)面功能(User Plane Function，UPF)可以選擇業(yè)務(wù)，本地業(yè)務(wù)可以選擇下沉的方式，具體部署架構(gòu)圖如圖2所示。

    MEC作為AF與5G核心網(wǎng)之間的接口，交互路由與控制策略信息。圖3為AF影響路由與策略，即本地卸載流量走插入U(xiǎn)PF，其他流量直接走大區(qū)核心網(wǎng)或省級(jí)UPF。

    MEC并非一定要部署到末端綜合接入機(jī)房，而是可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求確定，主要部署位置包括邊緣級(jí)(基站與回傳網(wǎng)絡(luò)之間)、區(qū)域級(jí)(匯聚環(huán)和接入環(huán)之間)和地區(qū)級(jí)(匯聚核心層)。依據(jù)UPF與MEP部署位置的不同，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)確定化時(shí)延的靈活控制，如圖3所示。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)切片

    網(wǎng)絡(luò)切片是5G網(wǎng)絡(luò)核心能力，在5G確定化網(wǎng)絡(luò)中扮演了重要角色網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)切片通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)資源靈活分配、能力靈活組合，基于一張物理網(wǎng)絡(luò)虛擬出網(wǎng)絡(luò)特性不同的邏輯子網(wǎng)，滿(mǎn)足不同場(chǎng)景的定制化需求。在網(wǎng)絡(luò)切片劃分的過(guò)程中，可以根據(jù)不同類(lèi)型業(yè)務(wù)對(duì)邏輯子網(wǎng)的特性和能力進(jìn)行定制，因此網(wǎng)絡(luò)切片使得運(yùn)營(yíng)商具備了按需定制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的能力。此外，通過(guò)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)API和自服務(wù)入口，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以授權(quán)其客戶(hù)自行購(gòu)買(mǎi)并運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)切片，客戶(hù)可以將網(wǎng)絡(luò)切片集成到自身的服務(wù)和應(yīng)用中，從而極大提升網(wǎng)絡(luò)切片應(yīng)用的靈活性和變現(xiàn)能力，拓展運(yùn)營(yíng)商的商業(yè)機(jī)會(huì)。

    面對(duì)行業(yè)客戶(hù)多變的需求，網(wǎng)絡(luò)切片提供靈活按需定制的服務(wù)，需要實(shí)現(xiàn)切片閉環(huán)的保障和SLA指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)，需要實(shí)現(xiàn)切片的隔離和安全性保障，來(lái)應(yīng)對(duì)不同行業(yè)的不同的安全等級(jí)要求。同時(shí)，一個(gè)E2E切片同樣可以由多個(gè)專(zhuān)業(yè)子切片組成，需要實(shí)現(xiàn)E2E切片的統(tǒng)一管理。基于確定化網(wǎng)絡(luò)編排可以提供專(zhuān)業(yè)子切片內(nèi)部的傳輸，通過(guò)使用多個(gè)彼此資源不沖突的子切片，在不同邏輯網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)單獨(dú)帶寬和時(shí)延保障，確保網(wǎng)絡(luò)性能的確定性。其中E2E切片智能保障的示意圖如圖4所示，主要依賴(lài)自動(dòng)化閉環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)對(duì)于物理性維護(hù)和必要的外線(xiàn)干預(yù)，提供人工閉環(huán)的保障途徑。

    3GPP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議制定的全新5G核心網(wǎng)架構(gòu)中引入了新的網(wǎng)絡(luò)功能網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析功能(NWDAF)，用于收集、分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，以及向其他的網(wǎng)絡(luò)功能提供數(shù)據(jù)分析結(jié)果信息，NWDAF提供的數(shù)據(jù)分析結(jié)果主要包含切片負(fù)載、業(yè)務(wù)體驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)性能等信息^[5]。NWDAF在切片的智能選擇、切片自動(dòng)負(fù)荷分擔(dān)、網(wǎng)絡(luò)功能備份的自動(dòng)調(diào)整等切片保障方面，將有望帶來(lái)更多的可能性。

3.2.3 時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)

    在5G垂直行業(yè)的業(yè)務(wù)中，及時(shí)、安全地傳輸數(shù)據(jù)是工業(yè)通信技術(shù)的關(guān)鍵要求之一。時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)是滿(mǎn)足該要求的很有發(fā)展前景的重要技術(shù)。根據(jù)3GPP 5G需求規(guī)范^[3]，對(duì)于時(shí)間敏感的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，可能需要達(dá)到1 ms的延遲、1 ?滋s的抖動(dòng)和99.9999%的可靠性。

    5G與TSN的融合有助于將5G的潛力擴(kuò)展到更廣闊的領(lǐng)域，在5G網(wǎng)絡(luò)上融合TSN服務(wù)，關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)與TSN的互通，圖5給出了5G與TSN的融合方案。為了滿(mǎn)足行業(yè)應(yīng)用對(duì)確定性時(shí)延的要求，首先要提供精確的時(shí)間同步機(jī)制，并要提供確定的傳輸路徑。具體實(shí)現(xiàn)中可以將網(wǎng)絡(luò)中性能需求不同的業(yè)務(wù)設(shè)置不同優(yōu)先級(jí)，并進(jìn)行包括帶寬、時(shí)延、分組長(zhǎng)度、發(fā)送頻率、端口入時(shí)間窗口和出時(shí)間窗口以及每個(gè)節(jié)點(diǎn)間的出、入時(shí)間窗口的匹配等特性配置，實(shí)現(xiàn)確定性需求業(yè)務(wù)流程與其他業(yè)務(wù)沒(méi)通過(guò)時(shí)分復(fù)用為高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流程提供確定傳輸時(shí)隙，以保證時(shí)間敏感業(yè)務(wù)的確定化傳輸路徑^[2]。

    目前，在OT和CT領(lǐng)域，部分企業(yè)正在嘗試將5G與TSN相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)將傳感器和執(zhí)行器等工業(yè)設(shè)備以5G方式連接到TSN網(wǎng)絡(luò)。較之于4G，5G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)提供了更好的可靠性和傳輸延遲。同時(shí)，5G虛擬化系統(tǒng)架構(gòu)允許被靈活地部署，可以實(shí)現(xiàn)不受電纜安裝限制的TSN網(wǎng)絡(luò)。

4 實(shí)現(xiàn)案例

    在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能醫(yī)療等5G垂直行業(yè)典型應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)時(shí)延、帶寬、可靠性等網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)提出嚴(yán)格要求。本文以智能電網(wǎng)典型場(chǎng)景為例，闡述5G確定化網(wǎng)絡(luò)已在行業(yè)應(yīng)用中的初步探索。

    在智能電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，包括視頻巡檢、配網(wǎng)自動(dòng)化、精準(zhǔn)負(fù)荷、控制自動(dòng)抄表等可以與5G“超低時(shí)延”和“海量連接”特性相結(jié)合的典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景。其中，對(duì)于廣域開(kāi)放性場(chǎng)景，主要針對(duì)配網(wǎng)和用網(wǎng)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。確定化網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)采用5G網(wǎng)絡(luò)切片解決方案，而邊緣計(jì)算是支撐超低時(shí)延超大帶寬網(wǎng)絡(luò)切片的主要技術(shù)手段；對(duì)于局域封閉性場(chǎng)景，主要針對(duì)發(fā)電廠(chǎng)、變電站等特定高安全隔離需求場(chǎng)景，確定化網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)采用以邊緣計(jì)算為核心的虛擬專(zhuān)網(wǎng)解決方案，網(wǎng)絡(luò)切片則是實(shí)現(xiàn)公專(zhuān)網(wǎng)業(yè)務(wù)協(xié)同的支撐技術(shù)。

    以精準(zhǔn)符合控制場(chǎng)景為例，該場(chǎng)景重點(diǎn)為解決電網(wǎng)故障初期頻率快速跌落、主干通道潮流越限、省際聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率超用、電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用不足等問(wèn)題。通過(guò)確定化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，根據(jù)不同控制要求分為實(shí)現(xiàn)快速負(fù)荷控制的毫秒級(jí)控制系統(tǒng)和更加友好互動(dòng)的秒級(jí)/分鐘級(jí)控制系統(tǒng)，基于5G網(wǎng)絡(luò)切片解決方案，通過(guò)邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)超低時(shí)延超大帶寬網(wǎng)絡(luò)切片，實(shí)現(xiàn)架構(gòu)如圖6所示。

    測(cè)試結(jié)果表明：基于5G確定化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，充分利用5G網(wǎng)絡(luò)的毫秒級(jí)低時(shí)延能力，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)切片的SLA保障，增強(qiáng)電網(wǎng)與電力用戶(hù)間的雙向互動(dòng)，有效提升了在突發(fā)電網(wǎng)負(fù)荷超載的情況下對(duì)電網(wǎng)末端小顆粒度負(fù)荷單元的精準(zhǔn)管理能力，將因停電所造成的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)影響降至最低。

5 結(jié)論

    5G確定化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界研究人員重點(diǎn)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。本文從5G網(wǎng)絡(luò)的個(gè)性化和定制化等能力入手，分析了4種典型行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的確定化要求，重點(diǎn)提出了確定化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，并通過(guò)部分典型案例加以呈現(xiàn)。5G確定化網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)仍處于起步探索階段，而5G與時(shí)間敏感性技術(shù)的協(xié)同融合也是實(shí)現(xiàn)確定化網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，5G確定化網(wǎng)絡(luò)將是實(shí)現(xiàn)5G行業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是5G使能千行百業(yè)的重要抓手。

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作者信息:

張  蕾，夏  旭，朱雪田

(中國(guó)電信智能網(wǎng)絡(luò)與終端研究院，北京102209)