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特约专栏|泛在电力物联网的无线网络策略浅析

时间:2019-04-02

  今年三月,泛在电力物联网无疑成为能源圈甚至投资圈的劲爆热点,实现C位出道。国家电网将加快推进泛在电力物联网的建设作为当前最紧迫、最重要的任务,泛在电力物联网与坚强智能电网两大基础设施相辅相成、融合发展,进而使能国家电网公司“三型两网、世界一流”的能源互联网转型战略落地。一时间,国家电网公司部门组织调整,A股市场相关概念股全线涨停。从全球视角看,中国这一轮的电网以及信息化投资也将进一步引领全球。

  泛在电力物联网首先是物联网,本质是由ICT技术构建的物联网在电力行业的具体应用落地,因此它的网络架构与典型的物联网架构没有本质区别,也是有感知层、网络层、平台层、应用层。泛在电力物联网理念的提出是继以往智能电网建设后,对电网信息化、智能化、互联网化下一阶段发展的系统构想,泛在电力物联网建设必将是一个长期的、复杂的系统工程。因此,建设泛在电力物联网,不是从零开始,一定会是继承已有的物联网基础;不会一蹴而就,一定会基于物联网的内在投资建设逻辑、同时结合电网生产经营不同历史阶段的特点,从实效和实用的角度逐次递进展开。物联网的四层架构中,如何率先解决数据和信息在感知层的全息生成、以及网络层的有效送达无疑是当下最根本的首要任务。有了数据的送达、统一和贯通,才可能有后续的开放共享与融合创新,所谓的大数据和人工智能才有发挥作用的前提和基础,而且物联网的价值会随着数据的增加呈指数级增长。

  泛在电力物联网概念的另一个关键词是“泛在”,要求连接无处在、信息及时送达、数据全面共享。而电力物联网走到今天,“泛在”就具有了非常鲜明的时代感。为什么说有时代感?首先,在电网的所有环节中,配用电领域的电力物联将会是未来提升电网安全经济运行水平以及催生智慧综合能源商业模式的战略要地所在。其次,配用电终端的无处不在、点多面广的地理分布特点,决定了配用电领域的物联从技术性考量到经济性考量都挑战巨大,最后一公里的泛在物联成为电力物联网发展到现在的最大一处留白,也只有通过海量终端的全时空连接,实现规模数据的统一、贯通,才可能真正发挥出电力物联网的“比特驱动瓦特”这一根本应用价值。

  简言之,电力物联网在配用电领域的最后一公里“泛在”物联既是战略重点,更是建设难点。在物联网四层架构中,如何解决网络层最后一公里的连接问题就显得尤为突出、尤为迫切。

  中国当前手机用户数超过15亿,固定电线亿,这个数据的对比演绎了“无线通信技术”在进行“人”的信息连接历史进程中的地位反转。其中一个根本原因是,“无线”即是“泛在”,只有无线通信能实现任何时间、任何地点、任何人的连接。而泛在电力物联网要连接的是所有能源生态圈内泛在分布的的人、机、物,显然这二者的定位有着异曲同工之妙。

  在物联网连接的技术选型研判要从技术实用性和经济可行性两方面开展,而决定“二性”的关键要素是连接对象的空间分布特点和连接性能的指标要求。那么,泛在电力物联网要连接的有发、输、变、配、用、调、经营管理所有环节甚至供应商和其设备。这些连接对象各自既有的物联基础差异巨大,各自点、线、面、移动等空间分布特点形态各异。因此作为物联网网络层的连接技术,他必将会是一个“网络连接”技术的集群。包括有线、无线、卫星、短距无线等所有成熟的和未来即登场的5G技术,一定会结合电力物联网的连接性能需求以及连接的地理分布特点,优势互补、相辅相成、各有所属,即一张“空、天、地”一体通信网,实现全时空的连接泛在性。现实角度来看,不存在一种可以包揽所有连接环节、承载所有业务的通信技术来完成泛在物联网的“网络层”使命。但是,不同连接技术在不同场景发挥价值的同时,特定场景不同连接技术的相互渗透甚至平滑取代会始终伴随着泛在电力物联网建设的整个历史进程。

  如第一节所述,泛在电力物联网的感知层、和网络层建设是首要任务;电力物联网发展至今,配用电领域的最后一公里“泛在”物联既是战略重点,更是建设难点,成为了电力物联网进一步发展的最大拦路虎。而配用电终端“点多面广”的天然地理分布特点,决定了无线通信技术必将闪亮登上电力物联网之“网络层”的舞台,而且,随着物联泛在化的持续走入深水区,无线通信技术在“泛在、经济、灵活”的优势会日益凸显,无线技术的地位势必会与日俱增,越来越重要。

  公众陆地移动通信技术的特长是连接最后一公里,可以充分发挥在“面状覆盖”连接场景的天然经济性,一个基站,连接一片。就电力物联网而言,其网络层的无线通信技术选型通常不外乎有两种,一种是用自有频率自建专网,另外一种是租用通信运营商的公网。针对当前的“泛在电力物联网”,实则是一个“广义”的物联,所谓广义是因为要连接所有能源生态圈的物和人。因此,从这个角度看,当前已经实现了人口良好覆盖的无线公网会天然有他的用武之地,比如电网公众客户的连接就天然会是公网承载,用户自费。这个观点前文已经提及,也不是本文论述重点。当下讨论比较多的还是,电力“物联”的重点和难点——配用电终端的连接,到底是公网还是专网,未来的5G又会对投资决策带来哪些影响。

  无线专网进入电力行业视野,是因为智能电网发展至今,公网在安全、可靠、经济、灵活、泛在等物联方面无法与电力物联网的进一步发展相适应,比如公网的覆盖投资逻辑是基于“公众”人的逻辑,哪里人多有流量就覆盖哪里,比如公网的安全可靠逻辑是要优先保障支撑主要收入来源的大流量变现,这些内在逻辑与电力物联网发展的要求存在天然的水土不服。然而5G的到来,又让这一场公专之争引入了新的变量和不确定性。而破解的钥匙就是5G的到来,能否改变公网、专网各自在技术可行和经济可行两方面较量,能否改变公网和专网在安全、可靠、经济、灵活、泛在五大特点上的角逐。

  5G元素对于电力物联网的网络层带来了三个新的可能的选项,第一是电网公司现有频谱部署5G专网,第二是5G公网,第三是电网公司申请新的5G通用频谱部署5G专网。其中,未见国家有为运营商以外的民生行业发放5G频谱计划;而在电网公司现有有频谱上部署标准的5G,由于频谱带宽有限、低频段无法支撑Massive MIMO技术的产业化,5G技术最重要的频谱大带宽和空口多天线G技术在低频段的全面应用效果和价值值得商榷。随着国内5G公网试点商用的到来,争辩的焦点就集中在了5G公网能否一改当前公网所具有的那些“缺憾”。

  首先,5G公网的部署进程可能难以适应泛在电力物联网的“加快建设、全面推进”战略

  从技术层面看,5G当前已经冻结的协议版本是解决大带宽eMBB场景的需求,而针对泛在电力物联网最为关切的mMTC和uRLLC物联网应用场景协议冻结要在2020年以后,5G的物联场景产品成熟、网络部署直到可以支撑“泛在”物联支撑全面业务承载,短时间内会比较难以达成。

  从商业层面看,5G当前商业前景最明朗的是MBB类业务,流量变现的商业逻辑是4G的惯性发展,商业模式相对成熟。同时,由于5G频段的高频属性,决定了5G的初期部署会是在人流密集、流量热区覆盖解决热点流量的吸纳变现。而普遍覆盖的“体验打底”“覆盖打底”功能,当下的公网会在相对比较长的时间内继续发挥作用并持续进行商业变现,行业泛在物联所需要的“广覆盖、低功耗、低速率”等特点恰恰是当下公网天然所具有的。

  安全、可靠是电网的生命线,电网从诞生之初就与安全息息相关。而随着政治经济环境的变化和电力生产与消费变革的到来,对电网安全和可靠性提出了更高的崭新要求。比如电力调度数据网要使用独立的网络设备组网,生产控制大区与管理信息大区之间要横向物理隔离等。5G技术在加密、切片隔离、认证、防DDOS攻击、安全证书等方面进行了全面的增强。问题在于,这些增强技术能否完全解决电力通信网的独立组网、安全隔离要求。如果针对高安全可靠要求的电力业务通信网络资源都是独占、预留分配。那意味着在5G公网里面要独立出来一个5G电力专网来独享并长期占用。这个课题就演变成为技术逻辑可行,商业逻辑能否闭环的问题,而且技术逻辑可行的前提是5G的覆盖已经能达到电力物联的无处不在的泛在要求。

  因此,5G元素的引入以及5G网络的商用化推进,能否改变当下电力无线专网的应用前景,让泛在电力无线物联网的技术选型研判、投资建网节奏决策变得清晰明了还有很多工作要深入开展,而且这些工作也将会影响包括电力在内的所有无线专网相关的千行万业。这个课题将会在很长一段时间内成为热点和焦点。

  泛在电力物联网概念的提出,让无线通信网络看到了史无前例的历史性机遇;5G元素的引入又给电力通信网的无线技术路线选取提出了新的课题。但一个基本面的判断是,当下的公网、专网以及未来的5G公网等无线网络都将会在“泛在电力物联网”的网络层找到各自的定位,并且随着公、专网各自的发展以及泛在电力物联网建设进程的推进,“空、天、地”一体化通信网中的各种无线网络必将呈现一个动态变化和持续调优的局面。总之,通过无线通信,把数字世界带入能源生态圈中的每个人、机、物,构建万物互联的智能世界、使能能源行业互联网转型的精彩大戏,必将会在全面推进、加快建设“泛在电力物联网”的带动下,大踏步跨入到一个崭新的华彩乐章。返回搜狐,查看更多

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