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摘 要：面向智能電網超低時延、超大帶寬、超精授時和超強安全的確定性網絡的通信需求，提出SMART綜合解決方案。該方案融合了網絡切片、MEC邊緣計算、3CC載波聚合、RedCap輕量化5G、TSN時間敏感網絡等技術。通過綜合運用5G/5G-A先進無線技術，為智能電網打造定制化資源與服務質量保障兼備的精品網絡解決方案。該方案支持業務隔離機制，能更精準地滿足電網業務對安全性、可靠性和靈活性的嚴格要求，實現差異化服務保障，助力智能電網的高效穩定運行。
關鍵詞：智能電網；5G專網；5G-A；無線通信；確定性網絡
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2025.02.012
概述
智能電網是實施新能源戰略和優化能源資源配置的重要平臺，涵蓋發電、輸電、變電、配電、用電、調度和通信信息平臺等各個環節。隨著大規模配電網自動化、低壓集抄、分布式能源接入、用戶雙向互動等業務的快速發展，各類電網設備、電力終端、用電客戶的通信需求爆發式增長，由于點多面廣，傳統光纖覆蓋建設成本高、業務開通時間長、運維難度大，難以有效支撐其“可觀、可管、可控”。同時輸配電線路無人機巡檢等移動性場景也對無線通信提出了剛需，因此迫切需要構建安全可信、接入靈活、雙向實時互動的通信接入網。面臨的主要挑戰如下。
a）超低時延能力挑戰。生產控制Ⅰ/Ⅱ區是智能電網的重要環節，對網絡有極低時延、抖動要求，同時具有嚴格的安全隔離和自助管控要求，如：配網差動保護、配電自動化等核心業務，需要[email protected]%以下的確定性低時延能力以及1μs以下的高精度授時能力。這對網絡的確定性時延提出巨大挑戰。
b）上行超寬帶能力挑戰。管理信息Ⅲ/Ⅳ區業務主要包括輸電線路無人機巡檢、配電房視頻綜合監視以及移動式現場施工作業管控等。此類業務的主要內容是視頻傳輸，對網絡帶寬要求很高。機器視覺應用的速率取決于像素和幀率，像素方面從500萬、1 000萬向2000萬以及更高像素發展，單攝像頭速率從幾十Mbit/s到幾百Mbit/s，采用壓縮模式也有100Mbit/s。海量數據回傳需求對網絡上行超寬帶的能力提出極大挑戰。
c）高精度授時能力挑戰。電力系統裝置如電源管理單元（Power Management Unit，PMU）、保護終端、數據傳輸單元（DataTransfer Unit，DTU）等都內置了時鐘，但這些時鐘之間由于時鐘初始值或時鐘計時精度等問題難以同步，導致其相應的采集數據也會出現時間偏差，進而影響電力業務的正確執行。在實際工程中，配網差動保護要求對時精度<10μs；配網PMU要求對時精度<1μs。目前NTP網絡授時精度在ms級，因此，需要通過衛星授時（授時精度在10ns級）等技術來實現全網設備的同步對時。如何利用GNSS衛星高精度授時，實現通信+授時一體化網絡部署，是配電自動化場景的一大挑戰。
d）安全防護能力挑戰。作為民生基礎行業，電力需要專屬網絡來保證其業務數據安全。電力監控系統安全防護的總體原則為“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”，為不同分區業務提供差異化的安全隔離服務，強化邊界防護，提高內部安全防護能力，保證電力生產控制系統及重要數據的安全。這對通信網絡的安全防護能力提出嚴格挑戰。
面向智能電網的確定性網絡通信需求，本文提出SMART綜合解決方案，融合網絡切片（Slicing）、MEC邊緣計算、3CC載波聚合、RedCap輕量化5G、TSN時間敏感網絡等先進技術，滿足電力行業超低時延、超大帶寬、超精授時、超強安全的確定性網絡通信需求，為智能電網提供具有定制化資源和服務質量保障、業務隔離的精品網絡解決方案，可以更好地滿足電網業務的安全性、可靠性和靈活性需求，實現差異化服務保障。方案在某電力公司進行落地測試驗證，通過綜合運用5G/5G-A技術，為客戶提供了良好的確定性網絡服務體驗，關鍵服務指標（如可用性、帶寬、時延、可靠性、抖動、安全隔離等）都得到良好保障。
