华为杨晓华:基于5G网络切片的智能电网应用

责任编辑:王德清 2018.06.22 16:08 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)6月22日,在2018年(暨第六届)IMT-2020(5G)峰会现场。“绽放杯”5G应用征集大赛获奖项目进行展示。华为5G核心网产业发展总监杨晓华介绍了获奖项目《基于5G网络切片的智能电网应用》。

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演讲全文如下:

我是来自华为公司核心网产品线的总监杨晓华,今天非常荣幸有这个机会站在这里代表我们项目组为大家分享我们在5G智能电网切片方面的应用。

现在6月的深圳正好是夏日炎炎,每年的CES展是IT界最有影响力的展会,大家知道在今年的CES展会上最大的黑科技是什么呢?今年的CES展上的最大黑科技是会展中心的停电事故,因为大雨造成了变压器跳闸造成的停电。没有了电,所有的ICT高精尖科技都是浮云。

我们为什么会选择以电力作为5G网络切片的切入点。其实原因很简单,我们把它总结为最通俗易懂的两句话,行业存在着刚需,而5G的网络切片有对应的能力匹配,促成了比特和瓦特的强强联手。我们常常说4G改变生活,5G改变社会,早在2016年我们开始持续探索未来5G网络如何切入和使能各种不同的垂直行业。通过跟行业的调研和交流,我们发现以电力企业为代表的能源企业,在网络的广覆盖、超低时延、超高可靠性和安全性方面存在着非常强烈的刚需,正是基于行业的需求,我们组建了六方协同的项目组,在这个项目组里有对电网行业非常了解的小伙伴-国家电网,有具有丰富网络运营经验的运营商-中国电信,也有5G端到端解决方案走在世界前列设备商-华为公司,还有支撑未来示范落地政府代表北京未来科学城,从而打造了一支覆盖了产学研政的强强合作的小团队。整个联创项目组依托于我们在通信行业电力行业以及标准上的领导力,持续推进对应的产业政策,推动对应的标准创新,以及专利的布局,最终以市场的示范和试点来共同打造一个国际一流的绿色智能电网。

大家都说隔行如隔山,电网对我们ICT企业来说可能相对比较遥远,为了便于大家更好的理解整个项目的需求和大背景,这里给出一张电力通信网络端到端的概念示意图。在电力系统里面通常分为发、输、变、配、用五大环节,其中发电输电变电采用自建光纤专网的方式,对于配电和用电存在着广覆盖、大连接的特征。因此,在配用电环节,未来的5G网络切片有可能在现有的光纤专网以及4G LTE专网的基础上形成低成本、高质量的补充解决方案,最终使能电网最后五公里的业务智能化。

现在我们知道了5G网络切片可以用于电网的哪些环节,那么我们的解决方案具体是怎么做的呢?大家都知道,我们要搭房子,首先要有地基,在我们项目当中,我们的地基就是对切片标准的制定。事实上华为公司作为端到端5G解决方案的领导者,我们全权主导了3GPP标准中的切片管理架构,编排架构、接入架构以及选择架构。同时依托于标准的切片架构,我们的联创项目组又进一步的针对电力行业的应用场景和需求,进行了针对性的匹配和梳理,最后基于标准切片设计了一个完整的端到端电力切片解决方案架构。

大家可能会问,相对于其他行业,电力行业对于5G切片有什么关键性的差异化需求呢?在这里,大家都知道,我们有一个非常经典的马斯洛需求模型,把人从生理到心理不同层次的需求做了划分和总结。与此类似的,我们认为不同的垂直行业对于切片其实也存在着三层不同的需求。首先最基层的需求是对QoS和SLA的保障需求,这是所有的行业都会存在的对切片最基本的诉求,电力行业的要求就是,希望哪怕是在春节抢红包的流量高峰期也能保证电力业务能够百分之百的按照所承诺的QoS和SLA运作。为了匹配这个需求,就要求提供端到端跨接入、传输、核心网的端到端质量协同和保障方案。

第二层是业务隔离需求,电网对业务隔离要求非常高,在内部划分了一二区、三四区,横向要做到双向隔离,因此在接入侧,我们可以提供基于区域/时域/频域的隔离方案。在传输侧,我们可以提供类似于Flex-e以及SPTN,软硬交叉、专有通道等不同的隔离方式。在核心网更容易实现,基于全虚拟化的架构,我们可以灵活的实现基于虚机容器等不同层级和颗粒的隔离体制。

最上面的一层需求是是来自于独立运维管理的需求,这个可能是电网作为一个大型的代表性垂直行业所具有的比较典型的差异化需求。简单来说,电网客户认为向运营商购买了对应的切片资源,那么我的资源当前应用的情况怎么样,是好是坏,KPI有没有达到承诺的能力,希望对所购买的切片资源做到可视化的透明管理。因此,我们也针对电网的需求进行了对应的切片模板快速设计,一键式的网元拉起,以及端到端业务质量KPI实时监控。在这三层需求之外,电网对安全和可靠提出了等同于准军事级别的要求,我们也对安全和可靠进行了针对性的定制开发。

正是基于上述的网络切片基本架构,以及电力行业特有的需求,我们最终勾勒出了5G网络切片未来使能智能电网的整体架构。总体来说,我们会用不同类型的切片承载不同的电网应用场景和需求。比如说,针对第一个低压信息采集的切片,它的特征是非常多的终端海量接入,只要在中心数据中心布置核心网来支持大容量海量接入即可。对于智能分布式的配电自动化,以及毫秒级的精准负荷控制,它的特征是超靠可靠性,以及毫秒级的超低时延,为了匹配这一类的需求,需要把核心网的CU进行分离,把U面下沉就近部署到用户终端侧的边缘数据中心,从而使能对应的超低时延的场景需求。

我们的联合项目组最终输出的解决方案其实很好的体现了5G的技术特征,可以从两个视角进行审视和总结。首先从场景层面来看,我们实现了3GPP所定义的三类标准切片场景的全覆盖,我们会用eMBB的切片支持类似于智能运检、无人机巡检等具有高清视频回传的超高带宽的场景。我们会用uRLLC切片支持智能分布式配电自动化、精准负荷控制等具有超低时延需求的场景。我们会用mMTC切片支持低压用电信息采集、智能汽车充电站/桩等海量接入的场景。而从技术视角来审视,我们广泛的应用到了多种5G关键的使能技术,包括5G空口原生的低时延、大带宽的能力,以及边缘计算的能力,网络切片的能力。

正是基于刚才的解决方案,我们认为5G的切片具有非常广泛的可复制和可推广的空间,这里没有针对5G电力切片做比较精准的市场空间预测,这里只是根据总的电信业务的市场空间做了粗略的估算,如果按照5%的网络部署切片来计算,预计到2026年整体的市场空间会高达674亿美金。这里我们主要有两个观点,第一个观点是,端到端的网络切片会是运营商未来面对不同行业应用碎片化的最佳应对解决方案之一。第二个观点,正是由于5G电力切片特有的高标准和严要求,我们认为只要能够在5G电力切片上验证技术方案可行性,那么原则上就可以覆盖90%以上的不同行业的不同应用需求。

最后看一下商业模式,未来影响5G网络切片部署成功的要素,不仅是技术方面的视角,还包括商业模式,这里给出联创项目组在前期的讨论和分析中所总结出来的三种潜在的商业模式。第一种模式,我们认为是标准的切片模式,也就是说运营商统一建设端到端的5G切片网络,电力企业也好,其他的企业也好,根据它的业务需求租用其中的一片或是多片的切片,运营商卖的是管道和增值服务。第二种模式是相对复杂一些的混合租赁模式,也就是公专网结合的模式。电力企业会从成本考虑选择租用最复杂的投入最大的,维护最困难的运营商的基础设施网络,包含基站和核心网。同时,为了满足它对于网络切片资源的可视化、可管理、可控制的诉求,会考虑自己新建独立的管理面。同时,因为电力企业已经具有非常良好的光纤传输专网的覆盖,从成本节约的视角考虑,会考虑尽可能的用现有的传输专网的资源,从而形成混合组网的切片组网架构。第三种是切片托管模式,简单来说,电力企业在拿到5G的频谱资源的前提下,出资自建自己独立专用、资源专享的5G专网,同时为了节省OPEX,把专业的事情交给专业的人来做,把5G专网托管给运营商进行运维管理和维护。这三种模式从上到下,运营商对网络的控制力是从强变弱的,未来到底哪一种模式可行,或者会不会产生新的商业模式,这是我们后续会持续探索的焦点。

事实上,我们这个联创项目成立至今差不多一年半的时间,在过去的一年时间主要侧重于软课题的研究,我们在业界第一个提出把5G网络切片应用于电力行业的idea,同时也是第一个把这个idea结合2017年的国家重大专项进行落地,通过组建联创项目团队保证持续的探索和研究。在今年一月份,我们第一个发布了业界首份“5G网络切片使能智能电网”产业报告,同时在上海小巴展期间还会推出首个电力网络切片的Demo演示,在过去一年中,我们在专利和标准方面有一些阶段性的输出结果,包括在国际、国内3GPP以及CCSA标准组织里面的标准主导,以及对应的研究报告立项工作。同时,我们也是IMT-2020(5G)应用组电力行业从需求到解决方案,到应用示范的报告人。我们针对这个项目输出了10个专利,从今年的Q1开始,项目转向实际测试验证阶段。目前phase1样机已经开发完成,Demo已经ready,我们会在上海小巴展搭建第一个基于真实设备和网络的实验室测试,欢迎大家到华为上海实验室参观。

社会效应,这里不再赘述。整体上,我们项目组的愿景就像今天选择的胶片的背景一样,我们希望能够通过比特和瓦特的合作,通过电力和通信两大基础民生行业的携手,保障万家灯火惠及于民。

整个电力切片的项目已经介绍结束了,再延伸展望一下我们对于5G网络切片的理解,理论和愿景。首先,我们认为未来在5G网络,切片是一种服务,也是一种商品,从租户的视角来看,它可以在运营商的切片商城里面通过非常简单、易懂的切片模板订阅他所需要的切片,他只需要简单的输入他需要多少带宽,多少时延,多少用户,在什么区域部署业务,购买了对应的切片之后,还能够清晰的实时的掌握他所订购的这部分资源的KPI的指标,真正做到像用水、用电一样简简单单的购买,明明白白的消费。而对于运营商来说,依托于切片管理系统,可以实现切片的全生命周期的管理,从切片模板的设计,整个切片实例的生成,业务的拉起,以及业务生命周期的结束,切片的下线,从而实现全生命周期的商业闭环和业务闭环。我们希望在5G时代,能够充分利用5G网络切片所带来的业务灵活性,真正实现全接入制式、全业务范畴的支撑,真正基于5G网络切片帮助运营商和行业伙伴一起实现一网千赢,使能万业。我今天的分享就到这里,谢谢大家!





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