石叶子

（国能大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 雅安 625304）

由于国家正大力推动5G 网络建设，同时5G 布网及应用特性均偏重能源和大型制造行业，可以预见未来相当长的一段时期，水电行业将是5G 应用需求的主要增长点之一。一方面，在水电站建设过程中，需要将先进的信息技术与工程管理技术深度融合，以“全生命周期管理、全方位风险预判、全要素智能调控”为建设目标，通过各智能单元的建设和应用，实现工程建设自动感知、自动预判、工程展示、辅助决策功能，全面提升工程建设展示和数据管控能力。另一方面，在水电站运营过程中，需要完成大量的数据采集工作，并通过5G 网络的特点完成数据快速传递、汇聚、分析；
该数据处理和利用往往是包括本地物联网的汇集，以及总部数据的再利用等层面，特别是在总部层面可通过多个水电站运营数据的集中积累水电行业的研究资源。

1.1 建设背景

近年来，全球5G 网络技术得到了快速的发展，其面向增强型移动宽带、大规模机器通信、高可靠低时延通信三大业务场景，以全新的网络架构，提供至少十倍于4G 的峰值速率、毫秒级的传输时延和千亿级的连接能力，开启万物广泛互联、人机深度交互的新时代。从全球范围来看，5G 当前处于技术标准形成和产业化培育的关键时期，全球各国在国家数字化战略中均把5G 作为优先发展领域，强化产业布局，塑造竞争新优势。我国《国家信息化发展战略纲要》指出，2020 年开始从国家战略层面提出实现5G 全面引领目标，通过5G 助推制造强国、网络强国建设，全面构筑经济社会数字化转型的关键基础设施，从线上到线下、从消费到生产，从平台到生态，推动我国数字经济发展迈上新台阶。助力“中国制造2025”和“互联网+”战略实施。

为了推广瀑布沟水电站5G+智慧电厂应用，向地灾、防汛、无人机实时监控、集团党校大渡河分校可视化教学等基于大宽带、高安全的信息化应用提供载体，为瀑、深两站生产现场、办公区域及集团党校大渡河分校提供高速、稳定的移动通信环境，对两站生产现场及办公区域开展5G 技术建设势在必行。

1.2 技术可行性分析

5G 是一个崭新的、颠覆性的起点，它以全新的网络架构提供至少十倍于4G 的峰值速率、毫秒级的传输时延和千亿级的连接能力，并将结合NFV、SDN、人工智能、云计算、物联网等技术构成新的信息基础设施，开启万物广泛互联、人机深度交互的新时代，成为经济社会数字化转型的关键使能器。

5G 标准中原4G 网络中的BBU 功能被重构为CU 和DU 两个新的功能实体，二者间接口为F1 接口。CU/DU 逻辑功能上的分离使无线基站架构相比3G 和4G 网络更为灵活，可基于不同业务场景差异化部署，更有效地满足各类业务的不同特性需求。

图1 网络架构对比

CU（集中单元）：主要包括非实时的无线高层协议栈功能，同时也支持部分核心网功能下沉和边缘应用业务的部署。

DU（分布单元）：主要处理物理层功能和实时性需求的层2 功能。考虑节省RRU 和DU 之间的传输资料，部分物理层功能也可上移至RRU 实现。

现阶段需要小区间深度协同场景和需提供超低时延业务场景需求不明显，CU/DU 合设产品成熟度较高，以CU/DU 合设方式为主。中远期宏微异构网场景、小站UDN（超密集组网）场景、双链接场景大量涌现，设备产品也趋向成熟，超低时延等新业务场景需求逐步旺盛，将引入CU/DU 分离式架构，如图2 所示。

图2 两种架构示意

按照部署位置和组网的差异，5G 无线基站组网模式包括D-RAN（Distributed Radio Access Network，分布式无线接入网）、C-RAN（Centralized Radio Access Network or Cloud Radio Access Network，集中化或云化无线接入网）两类。其中，C-RAN 包括CU 云化&DU 分布式部署、CU 云化&DU 集中部署两种。

图3 组网模式示意

C-RAN 是各通信运营商5G 无线网络的主要组网模式，它是基于集中化处理(Centralized Processing)、协作式无线电(Collaborative Radio) 和实时云计算架构(Real-time Cloud Infrastructure)的绿色无线接入网架构(Clean system)。其本质是通过实现减少基站机房数量，减少能耗，采用协作化、虚拟化技术，实现资源共享和动态调度，提高频谱效率，以实现低成本、高带宽和灵活度的运营。

5G 无线网络将采用立体组网方式满足各类场景覆盖和业务承载需求，主要包括基础覆盖容量层、容量体验层和价值场景室内覆盖层3 个部分，如图4 所示。

图4 立体组网示意

基础覆盖容量层（底层网）是以宏站为主的连续覆盖和容量网络，满足基本的覆盖和容量吸收，主要实现室外普遍的业务承载。

容量体验层（中层网）是以微站为主的非连续覆盖和容量网络，针对宏站边缘区域或流量高地等特定场景的盲点、弱点深度覆盖和大容量吸收，主要部署于道路、高层建筑、居民区、大型集会、风景区等区域。

价值场景：室内覆盖层（室内网）是以皮站、飞站等室分系统为主的室内价值场景覆盖和容量网络，提供优质的室内用户体验，主要面向交通枢纽、购物中心、医院、酒店/办公楼、园区等室内场景。

瀑布沟水电站需求为实现深溪沟电站、集团党校大渡河分校、瀑布沟电站室内、室外5G 网络信号的全覆盖，提供语音通话、短彩信等优质的基础通信服务，并为5G+智慧电厂应用提供通信网络载体。

整体组网架构见图5。

图5 整体组网架构

2.1 与集团公司及大渡河公司即时通信方面

与集团公司和大渡河公司建设一张统一的5G切片专网。5G 切片专网不仅具有高带宽、低时延、大连接的特性，还提供了电信运营商级别的安全防护。

（1）使得与集团公司和大渡河公司业务以及数据交互更加快速和可靠；

（2）可进一步促进集团公司、大渡河公司与瀑电总厂在办公、生产、管理上的远程互动；

（3）为远程办公、远程巡检、远程维护、远程协助等基于大带宽、高安全的信息化应用创造了条件。

2.2 在地灾、防汛等方面

通过5G 的大带宽、低延时、大连接的特性，可以将前端的视频图像、监测数据等极低延迟回传到后端平台。后端平台通过图像处理、精密算法对视频图像、监测数据进行处理和分析，及时发现潜在的危险和隐患。

2.3 无人机实时监控方面

依托5G 大带宽+低时延的特性，远程操控或预置路线，实现：

（1）整个厂区的定期无人机巡航；

（2）实时回传巡航画面；

（3）依托视频AI 技术在线辨识事故和设备故障；

（4）巡检机器人搭载多路高清视频摄像头及传感设备，将高清视频及传感信息回传至远程控制中心进行决策；

（5）可利用5G 低延时特性下发控制指令，实现实时运动控制机器人；

（6）可满足各类事故环境侦查、灭火降温等多功能的作业需求；

（7）全面掌握厂区的整体运行情况，保障安全生产。

2.4 集团党校大渡河分校培训中心可视化教学方面

基于5G 的高带宽、低时延等特性，实现远程教学的高清音视频数据实时传输、以及远端学员与近端老师的沉浸式、低时延互动，全面提升学员的学习效果。

（1）场景基于5G 网络，整合优质培训资源，旨在实现“一带一、一带多”的远程实时互动上课模式，解决培训师资紧张、课后服务模式单一、培训内容呈现难等问题。

（2）支持多终端视频全融合，满足同步上课，直播听课，老师和学员互动等功能，强大的音视频交互能力、超低时延，带来更好的互动教学体验。

（3）可以实时呈现直播教室老师的3D 图像。

（4）支持一对多模式（1 个主会场3 个分会场）。

（5）支持图像语音互动。

（6）支持使用黑板等传统教学方式。

3.1 财务效益

5G 服务项目的实施为瀑深两站生产现场、办公区域及集团党校黑马分校提供高速、稳定的移动通信环境，提高效率，降本增效，提升经济效益。

3.2 社会效益

本次5G 服务项目建设为推广瀑电总厂5G+智慧电厂应用，向地灾、防汛、无人机实时监控、集团党校可视化教学等基于大宽带、高安全的信息化应用提供载体。有力地促进了瀑电总厂的信息化发展，为智慧企业建设提供坚实的基础，提升了央企形象，也推动了行业的发展。

3.3 管理效益

提高工作效率：5G 与光纤宽带网络深度融合统一管理，搭配MOA 等应用程序，实现高效移动、自动办公。

提高管理水平：基于5G 网络基础，聚焦精细化运维和监控场景，实现全域实时可视化监控，提高管理效率。

3.4 风险分析

（1）组织风险

项目组内部人员以及项目组与关联部门人员交流和沟通顺畅，组织风险较低。

（2）技术风险

本项目采用国家已正式商用的5G 通信技术，且国内外已有大量的5G 网络建设覆盖项目成熟案例，技术风险较低。

（3）经济风险

本项目通过公开招标方式，项目成本可控，经济风险较低。

（4）社会风险

本项目采用成熟度高的5G 网络技术，实施经验丰富，对瀑电总厂业务系统运行，以及公众使用能源或者访问业务系统不会造成影响，社会风险较低。

（5）政策许可风险

5G 技术是国家和集团大力推进的方向，能够得到国家和集团政策的大力支持，故存在政策许可风险的可能性极低。

5G 技术在瀑电总厂的建设及应用为建设5G+智慧电厂提供了先进的技术保障；
为移动办公提供网络高速公路，为生产管理效率和生产安全赋能，为全域自动化、实时化、可视化监控赋能，为节能减排、降本增效提供创新可能；
对水电高效管理具有促进作用，也能提高电厂运行的经济效益。

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