中国电信夏旭:用比特驱动瓦特,电力切片成5G行业应用突破口

作者:程琳琳 责任编辑:甄清岚 2018.08.02 06:23 来源:通信世界全媒体

17世纪末,有一个小男孩无意中发现了沸腾水壶中的水不断顶起壶盖,从此开启了18世纪的工业革命时代。这个小男孩名叫瓦特。随着工业革命的开始,蒸汽机极大地提升了人类社会的生产力,瓦特也成为能源领域衡量功率的单位,在人类发展史上发挥了重大作用。

但是现如今,能源行业遇到了信息化发展的瓶颈。在信息领域,比特是信息技术的重要计量单位,是现代信息行业的基石。那么,比特能否驱动瓦特的发展?二者能否碰撞出火花?

据悉,能源行业信息化的尝试在电力领域率先展开。5G电力切片便是电力行业信息化的重要抓手。其中中国电信与国家电网在2017年开展了5G电力切片的合作,荣获2018年“绽放杯”5G应用征集大赛一等奖。在MWCS2018期间,双方还展示了业界首个基于5G网络和真实电力终端的智能电网切片业务演示。为了解该合作如何从概念到成形,未来还将如何发展,通信世界全媒体记者采访了中国IMT-2020 5G应用组副组长、CCSA TC5移动核心网组副组长、中国电信北京研究院网络技术与规划部标准副总监夏旭。

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以电力为切入点深耕垂直行业

《通信世界》:为什么会选择以电力作为5G网络切片的切入点?

夏旭:选择电力行业作为切入点的原因在于,电力行业存在刚需,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。早在2016年中国电信便开始探索未来5G网络如何切入和使能垂直行业。通过行业调研和交流,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,我们组建了多方协同的项目组,在这个项目组里有对电力运营企业国家电网,有丰富网络运营经验的运营商中国电信,也有5G端到端解决方案世界领先的设备商华为公司,还有支撑未来示范落地的政府代表北京未来科学城,打造了一支覆盖了产、学、研、政的强强合作小团队。

虽说隔行如隔山,但是电力通信网络也有其端到端的概念。电力系统通常分为发、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,而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。

《通信世界》:电力行业对于5G切片有哪些关键性的差异化需求?

夏旭:我们认为不同的垂直行业对于切片其实也都存在着三层不同的需求。

第一层需求是对QoS和SLA的保障需求,电力行业的要求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,可以提供基于区域/时域/频域的隔离方案;在传输侧,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;在核心网侧,基于全虚拟化的架构,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。

第三层是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,那么资源当前应用的情况怎么样,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。

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《通信世界》:运营商如何针对电力行业的差异化需求开展针对性的设计?

夏旭: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。比如针对低压信息采集的切片,其特征是非常多的终端海量接入,只要在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,其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,从而使能超低时延的场景需求。

《通信世界》:目前电力切片取得了哪些成果?

夏旭:在技术方面,联合项目组最终输出的解决方案很好的体现了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,实现了3GPP定义的三类标准切片场景的全覆盖,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。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。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。

联创项目成立至今差不多一年半,在过去的一年时间主要侧重于软课题的研究,业界第一个提出把5G网络切片应用于电力行业,同时也第一个把这个想法结合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2018年1月,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MWCS2018期间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,主导3GPP切片标准的切片管理、切片接入、切片编排;主导5G智能电网切片在3GPP CAV国际标准工作;主导CCSA面向工业的垂直行业通信研究报告;主导ETSI PoC智能电网端到端网络切片验证;担任IMT-2020(5G)应用组电力行业需求、解决方案及应用示范报告人;针对这个项目输出了10个专利。

从今年的第一季度开始,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,完成第一个基于真实设备和网络的实验室测试,验证了技术方案的可行性。

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切片的使用也许会像用水、用电一样方便

《通信世界》:5G电力切片的商业模式可能是怎样的?

夏旭:目前针对切片,项目组主要有两个观点,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。

未来影响5G网络切片部署成功的要素,不仅有技术还有商业模式,联创项目组在前期的讨论和分析中总结出来三种潜在的商业模式。

第一种模式是标准的切片模式,也就是运营商统一建设端到端的5G切片网络,电力企业或其他垂直行业根据业务需求租用其中的一片或是多片,运营商提供管道和增值服务。

第二种模式是混合租赁模式,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、投入最大、维护最困难的运营商基础设施网络,包含基站和核心网。同时,为了满足电力企业对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,电力企业在拿到5G的频谱资源的前提下,出资自建独立专用、资源专享的5G专网,同时为了节省OPEX把5G专网托管给运营商进行运维管理和维护。

未来到底哪一种模式可行,或者会不会产生新的商业模式,这是后续持续探索的焦点。

《通信世界》:未来5G电力切片有哪些发展规划?

夏旭:展望一下我们对于5G网络切片的理解,理论和愿景。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,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,只需要简单的输入需要多少带宽,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。


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