1.4 电力物联网建设面临的新形势与新挑战

1. 电力物联网面临的新形势

目前，我国电力物联网正处于欣欣向荣的发展潮流中，应用云计算、大数据、移动互联、人工智能等信息化新技术实现电力网络与通信网络的深度耦合，具有广阔的发展前景。

（1）万物互联新阶段

物联网将进入万物互联的发展新阶段。针对电力物联网，智能电表、智能巡检机器人、智能有序充电桩、电能计量器、智能家电、智能网联汽车等数以万计的海量终端设备接入网络，规模增长了数十倍，今后仍有爆发式增长的趋势，促使电力系统朝着智能化、自动化、信息化和网络化的方向转变。5G赋能电力物联网，为电网的人、机、物互联提供了强大的基础设施支撑能力。同时，利用电力数据网络、电力通信网络、公网运营商的有线网络和无线网络等多种通信资源，构建安全可靠的电力物联网。

（2）业务场景新需求

电网中智能分布式配电自动化、精准负控和分布式能源调控等控制类业务对时延的要求已达毫秒级，可靠性要求达99. 999%；低压集抄、配电房视频综合监控、分布式电源检测等采集类业务对终端接入数量和带宽提出了更高的要求；智能巡检、移动式智能管控、应急现场自组网综合应用等移动类业务需要满足高覆盖、高传输速率和低时延的通信需求。三大业务场景都需采用先进、稳定、高效的新兴通信技术，构建接入灵活、双向实时互动的“泛在化、全覆盖” 无线通信接入网，实现电力物联网业务端到端的自主管控。

（3）产业竞争新生态

电力物联网建设是电网企业的主要努力方向，我国正积极构建生态产业体系，开展产业布局，促使电力物联网应用步入低碳环保、低成本的发展轨道之中。5G是产业竞争的重点领域，国家电网联合中国电信集团有限公司 （以下简称中国电信）和华为技术有限公司（以下简称华为）成功完成全球首个基于最新3GPP （The 3rd Generation Partnership Project，第三代伙伴计划）标准5G独立组网的电力切片测试。中国移动通信集团有限公司 （以下简称中国移动）联合中国南方电网、华为和广东省电信规划设计院有限公司在深圳完成了5G电力应急通信测试。

2. 电力物联网中通信技术面临的新挑战

虽然电力物联网的稳步建设推动了信息通信技术的发展，但由于其具有设备数量多、分布广泛、数据突发性高以及业务场景复杂等特点，也为通信网络带来了众多挑战。

（1）接入网

接入网位于网络的边缘，可实现终端设备与核心网络的连接。首先，电力物联网不断增加的网络负载以及新的业务需求等给接入网带来了巨大的压力，如海量传感终端的并发接入会导致拥塞和过载等问题，高可靠、低时延业务需要更强大和更敏捷的数据处理能力等，而传统的接入网设备部署方式已经无法适应新的需求。其次，在传统的分布式无线接入网（Distributed Radio Access Network，DRAN）的架构下，电网公司需要租赁或建设大量的机房等基础设施，建设成本巨大，而在电力物联网部分设备部署密集区域，采用DRAN还存在末端站点寻址困难等问题。

（2）传输网

传输网是连接接入网与核心网的端到端网络，其在电力物联网的建设过程中面临诸多挑战。首先，电力物联网中的移动类业务对带宽有极高的需求，比如要求达到高清视频的实时回传，但是电网公司的建网投资不可能随着带宽线性增长，因此，如何以更高的性价比提高传输网的带宽能力，同时又能保持电网公司的平稳投资是一大难题。其次，由于传统电网在机房、光纤等物理资源上的差异性，传输网在基站的接入方式上存在多样性，组网场景也日趋复杂化，因此未来传输网需要满足多种接入介质、多样组网方式下基站的灵活、快速接入。最后，随着电力物联网接入网、核心网云化程度的不断加深，传输网将面临任意方向流量的复杂连接，包括基站与基站之间、基站与不同层核心网之间，以及不同层核心网之间的流量备份等。因此，未来传输网需要提供灵活的三层连接，并满足流量的就近转发。

（3）核心网

电力物联网体系庞大、结构复杂，目前网络中存在多种无线制式、多种接入技术长期共存的场景，如何高效运行和维护多张不同制式的网络，实现多种通信网络的融合，不断降低运维成本是电网公司需要解决的问题。除此之外，核心网络架构设计也是一大挑战，5G在电力物联网中的部署支持独立组网 （Standalone，SA）和非独立组网 （Non-Standalone，NSA）两种方式。在独立组网方式下，需要建设全新的通信网络，其核心网建设需要综合考虑核心网锚点的选择、网络改造升级的复杂度以及对现有网络的影响等；在非独立组网方式下，需要依托4G核心网进行5G网络的部署，而现有4G核心网架构却不能满足电力物联网业务对时延和传输可靠性等指标的要求。