5G通信下电力物联网的网络架构与技术分析

2022-08-17倪刚

通信电源技术 2022年8期

倪刚

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏南京 210019）

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随着物联网（Internet of Things，IoT）行业的不断发展，电力物联网受到了更多的关注。为了保证其应用稳定性和可靠性，需要积极融合5G移动通信技术，形成电力信息和网络信息实时性交互的应用平台，从而为电力系统多元管理工作的顺利展开予以支持。

1 基于5G通信的电力物联网网络架构

1.1 总体架构

为了保证电力物联网智能管控和服务用户管理的协同效果，要整合5G移动通信内容，将其有效集成在电力物联网结构中，从而更好地提升电网的实时运行效率，为海量设备接入奠定基础。除此之外，5G移动通信还能为电力物联网通信信息和能源信息监督管理予以支持，满足精准性需求。

基于5G通信的电力物联网网络架构如图1所示。将超密集组网、自组织网络以及软件定义网络等作为核心，构建核心网络应用控制平台，配合回传网络完成电力信息数据的导入，从而实现网络接入管理。此外，将云-边计算技术、网络切片技术等融合在智慧能源互联网平台中，打造基于无线回传处理的网络平台，从而更好地提高电力物联网体系架构的应用水平，为管理中枢的建立和落实提供保障[1]。

图1 总体架构

1.2 具体组成内容

1.2.1 超密集组网架构

相较于传统网络应用模式，超密集组网架构能更好地提升网络速率并增加系统容量，在实际应用控制平台中能打造宏基站、微基站以及不同类型接入技术共存的异构化应用网络结构模式，维持应用的可控性和合理性。网络密集化和异构化较为突出，借助超密集组网架构能够有效保证频谱效率和系统容量都能更好地贴合实际需求，优化网络鲁棒性，实现可控化应用目标。

在电力物联网、超密集组网架构体系中，要将电力设备和网络通信设备予以融合，打造具备良性可控模式的运行体系，从而维持电力设备接入的规范效果，有效提升接入过程中服务的质量和水平[2]。超密集组网架构如图2所示。

图2 超密集组网架构

除此之外，打造完整且可控的网络通信设备应用模式，为不同设备的灵活协调提供支持，保证海量电力数据、网络传输数据、海量设备接入处理等工作都能顺利展开，最大程度上发挥5G移动通信高速率、高容量、高可靠性以及低时延的应用优势，确保统筹管理效能的最优化。与此同时，配合电力和通信信息传输交换的过程，就能为信息终端区域内频谱资源的获取和处理予以支持。

1.2.2 自组网网络架构

在基础5G移动通信网络平台中，自组织网络架构能够有效实现网络配置阶段的自配置要求和网络维护阶段的自愈合要求。为了更好地适应电力物联网应用控制标准，基于5G移动通信的电力物联网应用体系中应用自组织网络架构统一节点自配置技术、协同优化技术以及故障检测技术等，打造智能、统一且协同优化效果较好的控制平台，为电力网可靠性和安全性的提高创造良好的技术平台[3]。

除此之外，在应用自组织网络架构的过程中，电力节点和网络节点的融合也非常关键。通过整合调配和协调管理内容，建立自主管理和调控约束平台，在维持保障机制的基础上减少电力物联网运营成本，为智慧能源互联网优化控制创造良好的空间。

1.2.3 软件定义网络架构

软件定义网络架构如图3所示。软件定义网络架构模式最大的优势就在于能够建立灵活控制的模式，满足高效转发的需求并实现控制功能的合理分离，配合软件定义中央控制器的方式就能实现调度和分配处理[4]。

图3 软件自定义网络架构

在软件定义网络架构体系中，要完成网络协议和整合、处理网络数据转发层的控制工作，并且能提供对应的网络服务。通过对网络拓扑的实时性控制，配合网络资源调度，从而提升数据处理和转发应用的实效性。软件定义网络架构能够满足服务应用层的具体要求，并提高电力网络架构的灵活性和开放性。在实际应用环境中，还能对通信网络和电力网络融合服务控制层等内容予以调控，确保应用服务内容都能顺利落实[5]。除此之外，在电力物联网模式中应用软件定义网络架构时，还能在开放性交互管理平台内最大程度上提高智控服务的质量。

2 基于5G通信的电力物联网技术应用

基于5G移动通信的应用优势，在电力物联网服务模式搭建的过程中要整合关键技术要点，建立健全完整且可控的技术运行平台，从而实现协同管理的目标。

2.1 5G网络切片技术

随着5G移动通信的发展，网络切片技术的应用范围也越来越广。基于5G移动通信建立电力物联网技术模式，需要整合网络结构中电力设备和网络设备数量结构，依据场景要求完成通信控制工作。为了进一步实现成本控制和网络系统低功耗管理的目标，可以整合网络切片技术内容，打造贴合度更高且适用性更强的技术体系[6]。

首先，融合软件定义网络和网络功能虚拟化技术，确保网络划分工作的合理性和规范性。结合网络切片模式制定较为灵活的目标，保证控制面、用户面都能有序分离，维持中央控制器开放接口的合理性和规范性。需要注意的是，在网络功能虚拟化设置过程中需要结合硬件架构要求应用软件处理的方式提升操作的灵活性。

其次，应用网络切片技术打造多样化网络服务平台，保证系统应用环境内对应服务模式的质量符合预期，并维持良好的应用效能。从智能分布式馈线自动化网络切片设计出发，建立基础的应用架构，将边缘电力物联网、中心电力物联网、区域电力物联网等予以融合，在维持服务效果的同时提升不同场景内具体工作的质量水平[7]。

2.2 云-边灵活计算技术

基于电力物联网的应用要求，针对中央电网运作体系打造更加可控合理的管理模式，配合云计算和电力物联网处理方式实现海量数据的可控化管理[8]。技术方案中要充分关注电力系统的运行要求和服务标准，将移动边缘计算技术和电力数据、电网数据等予以融合，打造实时性存储和分析的控制模式，并保证能对电力数据进行分级挖掘和分析，为电力用户提供更加精准的服务。通过云计算模式和电力物联网技术的融合处理，提高海量数据关联度分析的准确性。除此之外，利用云端服务器打造科学有效的计算模式，提升电力物联网的服务效果，提高网络处理工作的实效性，实现网络管理的基本目标[9]。