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            【517世界電信日】5G 來了,泛在電力物聯網從理論走向現實要多久?

            作者:小能人   發布日期:2019-05-16 15:03   來源:iot科技物語   

            今年三月以來,泛在電力物聯網無疑成為能源圈甚至投資圈的勁爆熱點,實現 C 位出道。國家電網將加快推進泛在電力物聯網的建設作為當前最緊迫、最重要的任務,泛在電力物聯網與堅強智能電網兩大基礎設施相輔相成、融合發展,進而使能國家電網公司「三型兩網、世界一流」的能源互聯網轉型戰略落地。


            一時間,國家電網公司部門組織調整,A 股市場相關概念股全線漲停。從全球視角看,中國這一輪的電網以及信息化投資也將進一步引領全球。



             

             泛在電力物聯網


             泛在電力物聯網首先是物聯網,本質是由 ICT 技術構建的物聯網在電力行業的具體應用落地,因此它的網絡架構與典型的物聯網架構沒有本質區別,也是有感知層、網絡層、平臺層、應用層。


            泛在電力物聯網理念的提出是繼以往智能電網建設后,對電網信息化、智能化、互聯網化下一階段發展的系統構想,泛在電力物聯網建設必將是一個長期的、復雜的系統工程。


             因此,建設泛在電力物聯網,不是從零開始,一定會是繼承已有的物聯網基礎;不會一蹴而就,一定會基于物聯網的內在投資建設邏輯、同時結合電網生產經營不同歷史階段的特點,從實效和實用的角度逐次遞進展開。


             物聯網的四層架構中,如何率先解決數據和信息在感知層的全息生成、以及網絡層的有效送達無疑是當下最根本的首要任務。有了數據的送達、統一和貫通,才可能有后續的開放共享與融合創新,所謂的大數據和人工智能才有發揮作用的前提和基礎,而且物聯網的價值會隨著數據的增加呈指數級增長。


             泛在電力物聯網概念的另一個關鍵詞是「泛在」,要求連接無處在、信息及時送達、數據全面共享。而電力物聯網走到今天,「泛在」就具有了非常鮮明的時代感。為什么說有時代感?


             首先,在電網的所有環節中,配用電領域的電力物聯將會是未來提升電網安全經濟運行水平以及催生智慧綜合能源商業模式的戰略要地所在。


             其次,配用電終端的無處不在、點多面廣的地理分布特點,決定了配用電領域的物聯從技術性考量到經濟性考量都挑戰巨大,最后一公里的泛在物聯成為電力物聯網發展到現在的最大一處留白,也只有通過海量終端的全時空連接,實現規模數據的統一、貫通,才可能真正發揮出電力物聯網的「比特驅動瓦特」這一根本應用價值。


             簡言之,電力物聯網在配用電領域的最后一公里「泛在」物聯既是戰略重點,更是建設難點。在物聯網四層架構中,如何解決網絡層最后一公里的連接問題就顯得尤為突出、尤為迫切。




             泛在電力物聯網的網絡層


             中國當前手機用戶數超過 15 億,固定電話用戶數不到 2 億,這個數據的對比演繹了「無線通信技術」在進行「人」的信息連接歷史進程中的地位反轉。


             其中一個根本原因是,「無線」即是「泛在」,只有無線通信能實現任何時間、任何地點、任何人的連接。而泛在電力物聯網要連接的是所有能源生態圈內泛在分布的的人、機、物,顯然這二者的定位有著異曲同工之妙。


             在物聯網連接的技術選型研判要從技術實用性和經濟可行性兩方面開展,而決定「二性」的關鍵要素是連接對象的空間分布特點和連接性能的指標要求。那么,泛在電力物聯網要連接的有發、輸、變、配、用、調、經營管理所有環節甚至供應商和其設備。


             這些連接對象各自既有的物聯基礎差異巨大,各自點、線、面、移動等空間分布特點形態各異。因此作為物聯網網絡層的連接技術,他必將會是一個「網絡連接」技術的集群。包括有線、無線、衛星、短距無線等所有成熟的和未來即登場的 5G 技術,一定會結合電力物聯網的連接性能需求以及連接的地理分布特點,優勢互補、相輔相成、各有所屬,即一張「空、天、地」一體通信網,實現全時空的連接泛在性。


             現實角度來看,不存在一種可以包攬所有連接環節、承載所有業務的通信技術來完成泛在物聯網的「網絡層」使命。但是,不同連接技術在不同場景發揮價值的同時,特定場景不同連接技術的相互滲透甚至平滑取代會始終伴隨著泛在電力物聯網建設的整個歷史進程。


             如前所述,泛在電力物聯網的感知層、和網絡層建設是首要任務;電力物聯網發展至今,配用電領域的最后一公里「泛在」物聯既是戰略重點,更是建設難點,成為了電力物聯網進一步發展的最大攔路虎。而配用電終端「點多面廣」的天然地理分布特點,決定了無線通信技術必將閃亮登上電力物聯網之「網絡層」的舞臺,而且,隨著物聯泛在化的持續走入深水區,無線通信技術在「泛在、經濟、靈活」的優勢會日益凸顯,無線技術的地位勢必會與日俱增,越來越重要。


             電力無線物聯網的技術走向分析


             公眾陸地移動通信技術的特長是連接最后一公里,可以充分發揮在「面狀覆蓋」連接場景的天然經濟性,一個基站,連接一片。就電力物聯網而言,其網絡層的無線通信技術選型通常不外乎有兩種:


              一種是用自有頻率自建專網


              一種是租用通信運營商的公網


             針對當前的「泛在電力物聯網」,實則是一個「廣義」的物聯,所謂廣義是因為要連接所有能源生態圈的物和人。因此,從這個角度看,當前已經實現了人口良好覆蓋的無線公網會天然有他的用武之地,比如電網公眾客戶的連接就天然會是公網承載,用戶自費。


             當下討論比較多的還是,電力「物聯」的重點和難點——配用電終端的連接,到底是公網還是專網,未來的 5G 又會對投資決策帶來哪些影響。


            無線專網進入電力行業視野,是因為智能電網發展至今,公網在安全、可靠、經濟、靈活、泛在等物聯方面無法與電力物聯網的進一步發展相適應,比如公網的覆蓋投資邏輯是基于「公眾」人的邏輯,哪里人多有流量就覆蓋哪里,比如公網的安全可靠邏輯是要優先保障支撐主要收入來源的大流量變現,這些內在邏輯與電力物聯網發展的要求存在天然的水土不服。


             然而 5G 的到來,又讓這一場公專之爭引入了新的變量和不確定性。而破解的鑰匙就是 5G 的到來,能否改變公網、專網各自在技術可行和經濟可行兩方面較量,能否改變公網和專網在安全、可靠、經濟、靈活、泛在五大特點上的角逐。


             5G 元素對于電力物聯網的網絡層帶來了三個新的可能的選項:


             第一是電網公司現有頻譜部署 5G 專網,


             第二是 5G 公網,


             第三是電網公司申請新的 5G 通用頻譜部署 5G 專網。


             其中,未見國家有為運營商以外的民生行業發放 5G 頻譜計劃;而在電網公司現有有頻譜上部署標準的 5G,由于頻譜帶寬有限、低頻段無法支撐 Massive MIMO 技術的產業化,5G 技術最重要的頻譜大帶寬和空口多天線優勢無法發揮價值,5G 技術在低頻段的全面應用效果和價值值得商榷。隨著國內 5G 公網試點商用的到來,爭辯的焦點就集中在了 5G 公網能否一改當前公網所具有的那些「缺憾」。


             首先,5G 公網的部署進程可能難以適應泛在電力物聯網的「加快建設、全面推進」戰略。


             從技術層面看,5G 當前已經凍結的協議版本是解決大帶寬 eMBB 場景的需求,而針對泛在電力物聯網最為關切的 mMTC 和 uRLLC 物聯網應用場景協議凍結要在 2020 年以后,5G 的物聯場景產品成熟、網絡部署直到可以支撐「泛在」物聯支撐全面業務承載,短時間內會比較難以達成。


             從商業層面看,5G 當前商業前景最明朗的是 MBB 類業務,流量變現的商業邏輯是 4G 的慣性發展,商業模式相對成熟。同時,由于 5G 頻段的高頻屬性,決定了 5G 的初期部署會是在人流密集、流量熱區覆蓋解決熱點流量的吸納變現。而普遍覆蓋的「體驗打底」「覆蓋打底」功能,當下的公網會在相對比較長的時間內繼續發揮作用并持續進行商業變現,行業泛在物聯所需要的「廣覆蓋、低功耗、低速率」等特點恰恰是當下公網天然所具有的。


             其次,5G 公網的技術進步可能無法完全解決當下公網存在的所有缺憾。


             安全、可靠是電網的生命線,電網從誕生之初就與安全息息相關。而隨著政治經濟環境的變化和電力生產與消費變革的到來,對電網安全和可靠性提出了更高的嶄新要求。比如電力調度數據網要使用獨立的網絡設備組網,生產控制大區與管理信息大區之間要橫向物理隔離等。5G 技術在加密、切片隔離、認證、防 DDOS 攻擊、安全證書等方面進行了全面的增強。


             問題在于,這些增強技術能否完全解決電力通信網的獨立組網、安全隔離要求。如果針對高安全可靠要求的電力業務通信網絡資源都是獨占、預留分配。那意味著在 5G 公網里面要獨立出來一個 5G 電力專網來獨享并長期占用。這個課題就演變成為技術邏輯可行,商業邏輯能否閉環的問題,而且技術邏輯可行的前提是 5G 的覆蓋已經能達到電力物聯的無處不在的泛在要求。


             因此,5G 元素的引入以及 5G 網絡的商用化推進,能否改變當下電力無線專網的應用前景,讓泛在電力無線物聯網的技術選型研判、投資建網節奏決策變得清晰明了還有很多工作要深入開展,而且這些工作也將會影響包括電力在內的所有無線專網相關的千行萬業。這個課題將會在很長一段時間內成為熱點和焦點。



             

            泛在電力物聯網概念的提出,讓無線通信網絡看到了史無前例的歷史性機遇;5G 元素的引入又給電力通信網的無線技術路線選取提出了新的課題。


             但一個基本面的判斷是,當下的公網、專網以及未來的 5G 公網等無線網絡都將會在「泛在電力物聯網」的網絡層找到各自的定位,并且隨著公、專網各自的發展以及泛在電力物聯網建設進程的推進,「空、天、地」一體化通信網中的各種無線網絡必將呈現一個動態變化和持續調優的局面。


             總之,通過無線通信,把數字世界帶入能源生態圈中的每個人、機、物,構建萬物互聯的智能世界、使能能源行業互聯網轉型的精彩大戲,必將會在全面推進、加快建設「泛在電力物聯網」的帶動下,大踏步跨入到一個嶄新的華彩樂章。

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