MEC

本案例项目研究的输电线路融合型智慧终端，通过综合运用边缘计算和人工智能技术，并结合5G通信技术，研究轻量化深度学习算法设计技术，实现输电线路通道状态监测的边端图像智能分析；通过研究设计智慧终端边缘计算框架，实现输电线路状态监测传感器的融合接入；通过研究5G通信融合应用技术，实现超高清视频及信息的高速安全传输；通过提升线路通道防护的技术水平，提高输电线路安全水平。输电线路融合型智慧终端整体方案如图1所示。项目所用方案按功能可分为以下几部分：基于AI模组的图像智能分析（即低功耗DPiM架构的人工智能算法）、动态虚拟运行环境、可支持eMBB切片配置及与MEC交互的5G通信，以及多状态监测传感器的接入。输电线路融合型智慧终端技术方案。

随着智能电网系统中移动终端的增加，其对传输数据低时延、大带宽和高可靠性的需求尤为紧迫。为解决其中无线传输、信息处理和可靠性不足等问题，文章采用“切片分组网(sliced packet network，SPN)+可信无线局域网(wireless local area network，WLAN)”通信新技术网络架构，建立多种移动终端设备安全无线传输和计算任务卸载的总时延优化卸载模型，提出一种基于交替优化技术的算法。仿真结果表明，该策略不仅保证设备安全高效地接入网络，还可显著降低传输时延，具有优异的成本效益。

第五代移动通信技术（5G通信）因具有高带宽、低时延、大连接等优势，可与电力物联网深度融合，为特高压站的运行维护提供新的技术手段。文章基于移动边缘计算（MEC）技术，以特高压站业务需求为基础，研究了基于MEC的特高压站5G部署模式，针对不同类型的电力业务，实现了数据路径的优化调整，提升了业务接入的灵活性与安全性，并对网络部署情况与业务应用效果进行了验证。

本案例立足于云计算、边缘计算、终端设备（云、边、端）推出的5GMEC （Multi - Access Edge Computing,移动边缘计算）解决方案以及包括5G边缘计算网关、MEC/边缘云、 边缘计算管理平台在内的一系列产品，通过将运营商5G核 心 网 （ 5GC） 的用户功能（UPF） 下沉到网络边缘，根据不同应用的具体需求灵活选择MEC的部署位置，将应用数据本地分流至边缘MEC处理，同时为第三方应用提供开放的平台与管理能力，从而可为运营商或垂直行业用户提供高效、实时、安全的边缘计算网络服务。伴随着5G网络大规模的建设，用户在5G场景下的高速交互能力得以大幅提升，从而促使了在网络边缘的大量应用需求，即在靠近用户的本地位置上进行计算与存储，以满足超高带宽、极低时延、万物互联的极致用户体验，5G移动边缘计算应运而生。5G MEC解决方案系统架构如图7 - 1 所示，主要由5G边缘计算网关（FlexEGW） 、 边缘计算平台（MEP） 及边缘计算管理平台（MEPM） 组成：①5G 边缘计算网关（FlexEGW） ：主要提供设备连接、数据接入、协议转换等功能；②边缘计算平台 （MEP） ：主要实现管理平台针对应用、资源、流量、域名等模块的微服务代理，提供计算、存储和网络服务，实现本地业务分流及能力交付；③边缘计算管理平台（MEPM） ：主要实现边缘计算与5G核心网的协调联动、边缘计算平台的发现、边缘网络拓扑发现、第三方能力平台开放及应用部署以及对应用、资源、流量、域名等策略的生命周期管理等功能。5G MEC解决方案充分发挥运营商网络资源优势，依据目标客户的不同需求特点进行分级部署，MEP节点通常部署在接入机房与汇聚机房部分，MEPM节点作为管理节点通常部署在核心DC或云化部署在大网内，如图7-2 所示。结合5G边缘计算网关，可为不同垂直行业客户提供预测维护、生产检测、交通检测、制造控制、环保检测等现场场景的交付。

5G网络为能源互联网业务提供高安全、高可靠、低时延的端到端电力专网服务。2020年，国家电网有限公司提出“数字新基建”建设规划，加快发展“5G + 能源互联网”。利用5G大速率、高可靠、低时延、广连接等技术优势，聚焦输变电智能运维、电网精准负控和能源互联网创新业务应用。电力通信网是支撑智能电网发展的重要基础设施，为智能电网与各类能源服务平台提供安全、可靠、高效的信息传送通道。电力行业面临点多面广、末端连接难、运维难度大、光纤专网成本高、4G公网承载能力弱等行业痛点，如图7-7所示。智能电网的业务场景需要电网公司采用全新的技术或业务来应对。目前电网主要的通信方式为公网GPRS/3G/4G.运营商宽带、PLC、各类现场总线类通信等，通信方案在应对越来越丰富的智能配电网业务时显现的弊端越来越明显，越来越不能满足电网末端连接需求。智能配电网技术的高速发展，给目前电网特别是配电网的调度、控制和管理带来巨大挑战，众多的业务场景对网络时延、带宽、可靠性等方面有着明确的要求，具体业务场景对网络的要求见表7-1。由此可见，通信是智能电网快速发展的关键因素，而具备大连接、大带宽、低时延等技术特征的5G技术十分契合智能电网的通信需求。在智能配电通信接入网中，通过5G网络发挥其超大规模连接、超低时延的优势，承载智能电网的终端与网络的交互，满足电网不同安全区的业务需求。 5G智能电网具有高安全、高可靠、低时延、实时、可控、灵活、经济等特点。①部署灵活。5G网络可为差动保护、精准控制等电力核心业务提供10ms以内的超低时延传 输、小于1RS的精确授时功能，相比较于光纤通信，具有很强的灵活性。②传输可靠。电网业务对通信网络的可靠性要求高，随着5G切片和TSN等技术的成熟商用，将为电网关键业务提供99. 999%的可靠性保障。③安全隔离。5G为电网不同安全区业务（如管理区、生产区）提供物理、逻辑资源等层次的隔离，实现安全分区、专网专用；通过5G切片，可实现端到端的安全通信，同时结合MEC本地分流，保障电网数据安全。④能力开放。电力企业可利用公网运营商提供的网络切片定制、规划部署、运行监控等功能，可利用公网运营商开放给用户的各类数据、通信终端或模组采集的各类数据，更好地支撑智能电网运维管理。

第五代移动通信技术（5G通信）因具有高带宽、低时延、大连接等优势，可与电力物联网深度融合，为特高压站的运行维护提供新的技术手段。文章基于移动边缘计算（MEC）技术，以特高压站业务需求为基础，研究了基于MEC的特高压站5G部署模式，针对不同类型的电力业务，实现了数据路径的优化调整，提升了业务接入的灵活性与安全性，并对网络部署情况与业务应用效果进行了验证。