CN112243228A - 基于5g接入网切片的能源互联网终端接入系统及方法 - Google Patents

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温亦浔
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Abstract

本发明公开了一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入系统及方法，解决了现有技术的不足，系统包括5G基站、5G回传网、5G核心网、电力专网核心网和电力专网回传网，5G基站与能源互联网终端通信连接，5G基站通过5G回传网与5G核心网通信连接，5G核心网设有边缘网关，边缘网关通过多接入边缘技术与电力专网回传网通信连接，电力专网回传网与电力专网核心网和通信连接。

Description

基于5G接入网切片的能源互联网终端接入系统及方法
技术领域
本发明涉及电力无线通信的网络资源分配领域，尤其是指基于5G接入网切片的能源互联网终端接入系统及方法。
背景技术
目前，eV2X(enhance Vehicle to everything)电动汽车等移动储能终端接入能源互联网尚无很好的解决方案，5G牌照的发放只有四大运营商，5G基站和频段资源不能直接被电力专网使用，而电力无线专网的230MHz频段的速率有限，1800MHz频段只能在局限的区域使用，而运营商PLMN(Publ ic Land Mobile Network)的5G切片接入技术，可以泛在连接能源互联网终端，为能源互联网终端的全接入提供了解决方案。中国专利公开号CN110471958A，名称为《一种能源互联网系统》的发明专利中公开了一种种能源互联网系统，包括燃气开采终端、储备系统终端、用气系统终端、虚拟燃气贸易终端、燃气流通区域、终端燃气管控装置和一体化系统终端，所述虚拟燃气贸易终端、燃气流通区域、终端燃气管控装置和一体化系统终端，分别通过各自的终端接入用气系统终端，所述用气系统终端包括数据统计模块，所述数据统计模块接入储备系统终端。不足之处在于，该专利设计不能满足移动储能终端等大规模移动端的通信需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的能源互联网终端接入电力专网过程较为复杂，效率较低的缺点，提供一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入系统及方法。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入系统，包括5G基站、5G回传网、5G核心网、电力专网核心网和电力专网回传网，5G基站与能源互联网终端通信连接，5G基站通过5G回传网与5G核心网通信连接，5G核心网设有边缘网关，边缘网关通过多接入边缘技术与电力专网回传网通信连接，电力专网回传网与电力专网核心网和通信连接。
采用5G接入网切片，可以减少能源互联网终端在电力专网的传输范围，能源互联网终端的通信标准是扩展IEC61850标准，便于能源互联网终端的泛在物联。
作为一种优选方案，能源互联网终端与两个5G基站通信连接，两个5G基站均通过5G回传网与5G核心网通信连接。两个5G基站可以实现定位校验，防止伪终端、伪基站的接入。具体的校验方式有采用GPS位置信息校验、还有5G基站与能源互联网终端之间的公钥和私钥校验方式。
作为一种优选方案，所述的5G基站设有至少两个APN，每个APN均通过5G回传网与5G核心网通信连接。多APN代表切片的独立资源，满足电网业务端到端的完全独立的物理通道需求。
作为一种优选方案，所述的能源互联网终端包括电动汽车、充电桩、高清显示屏和智能巡检机器人。
一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入方法，基于一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入系统，能源互联网终端接入5G基站，电力专网核心网的AMF(接入和移动性管理模块)按照业务的QoS(服务质量)进行切片选择策略(NSSP)的决策和更新，然后基于能源互联网终端的业务数据在5G核心网和电力专网核心网之间实现切片分离。
作为一种优选方案，所述的切片选择策略的决策和更新具体为定制5G公网切片写入电力专网核心网的策略控制器，在网络切片的选择，采用定制切片，不与其他5G公网业务共享，采用订购专用频率、时隙和符号方式。
作为一种优选方案，在电力专网核心网中信令流与业务流承载分离，业务流通过边缘网关进入5G核心网，信令留不进入5G核心网。
作为一种优选方案，电力专网核心网的AMF实现不同场景的切片功能定制，具体为：
1)物理层的隔离：在电力专网传输设备上配置的OTN的独立波长、独立子载波Och、独立的ODUk颗粒；SDH独立光端口、SDH上独立的VC颗粒或VC颗粒捆绑；PON设备上独立的子波长，都属于端到端的物理独立管道；2)链路层隔离：在专网的数据网，MPLS/L3P独立的VPN、交换机独立的VLAN；3)逻辑隔离：网关过滤、配置QoS策略、ACL策略。
作为一种优选方案，切片采用NSSI标识与管道绑定方式，所NSSI标识包括内层切片标识和外层切片标识，分别对应5G核心网和电力专网核心网，内层标识与APN、VLAN ID及VPN的捆绑，实现切片的隔离。内层切片标识映射隐藏网络拓扑，保证了网络的安全。
作为一种优选方案，电力专网回传网设置有保护管道，保护管道采用通道保护策略，包括SDH的SNCP、OTN的波道保护和路由器的双路由设计。
本发明的有益效果是：采用5G接入网切片，可以减少能源互联网终端在电力专网的传输范围，方便能源互联网终端与电力专网直接的通信需求。同时，切片定制的策略满足了使用需求的同时保证了切片的私密及安全，提高了能源互联网终端与电力专网之间的通信安全。
附图说明
图1是本发明的一种通信连接示意图。
其中：1、5G基站，2、5G回传网，3、5G核心网，4、电力专网核心网，5、电力专网回传网，6、能源互联网终端，7、边缘网关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
实施例：
一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入系统，如图1所示，包括5G基站1、5G回传网2、5G核心网3、电力专网核心网4和电力专网回传网5，5G基站与能源互联网终端6通信连接，5G基站通过5G回传网与5G核心网通信连接，5G核心网设有边缘网关7，边缘网关通过多接入边缘技术与电力专网回传网通信连接，电力专网回传网与电力专网核心网和通信连接。
采用5G接入网切片，可以减少能源互联网终端在电力专网的传输范围，能源互联网终端的通信标准是扩展IEC61850标准，便于能源互联网终端的泛在物联。
能源互联网终端与两个5G基站通信连接，两个5G基站均通过5G回传网与5G核心网通信连接。两个5G基站可以实现定位校验，防止伪终端、伪基站的接入。具体的校验方式有采用GPS位置信息校验、还有5G基站与能源互联网终端之间的公钥和私钥校验方式。
所述的5G基站设有至少两个APN，每个APN均通过5G回传网与5G核心网通信连接。多APN代表切片的独立资源，满足电网业务端到端的完全独立的物理通道需求。
所述的能源互联网终端包括电动汽车、充电桩、高清显示屏和智能巡检机器人。
一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入方法，基于一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入系统，能源互联网终端接入5G基站，电力专网核心网的AMF(接入和移动性管理模块)按照业务的QoS(服务质量)进行切片选择策略(NSSP)的决策和更新，然后基于能源互联网终端的业务数据在5G核心网和电力专网核心网之间实现切片分离。
所述的切片选择策略的决策和更新具体为定制5G公网切片写入电力专网核心网的策略控制器，在网络切片的选择，采用定制切片，不与其他5G公网业务共享，采用订购专用频率、时隙和符号方式。
在电力专网核心网中信令流与业务流承载分离，业务流通过边缘网关进入5G核心网，信令留不进入5G核心网。
电力专网核心网的AMF实现不同场景的切片功能定制，具体为：
1)物理层的隔离：在电力专网传输设备上配置的OTN的独立波长、独立子载波Och、独立的ODUk颗粒；SDH独立光端口、SDH上独立的VC颗粒或VC颗粒捆绑；PON设备上独立的子波长，都属于端到端的物理独立管道；2)链路层隔离：在专网的数据网，MPLS/L3P独立的VPN、交换机独立的VLAN；3)逻辑隔离：网关过滤、配置QoS策略、ACL策略。
切片采用NSSI标识与管道绑定方式，所NSSI标识包括内层切片标识和外层切片标识，分别对应5G核心网和电力专网核心网，内层标识与APN、VLAN ID及VPN的捆绑，实现切片的隔离。内层切片标识映射隐藏网络拓扑，保证了网络的安全。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入系统，其特征是，包括5G基站、5G回传网、5G核心网、电力专网核心网和电力专网回传网，5G基站与能源互联网终端通信连接，5G基站通过5G回传网与5G核心网通信连接，5G核心网设有边缘网关，边缘网关通过多接入边缘技术与电力专网回传网通信连接，电力专网回传网与电力专网核心网和通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入系统，其特征是，能源互联网终端与两个5G基站通信连接，两个5G基站均通过5G回传网与5G核心网通信连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入系统，其特征是，所述的5G基站设有至少两个APN，每个APN均通过5G回传网与5G核心网通信连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入系统，其特征是，所述的能源互联网终端包括电动汽车、充电桩、高清显示屏和智能巡检机器人。
5.一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入方法，基于一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入系统，其特征是，能源互联网终端接入5G基站，电力专网核心网的AMF按照业务的QoS进行切片选择策略的决策和更新，然后基于能源互联网终端的业务数据在5G核心网和电力专网核心网之间实现切片分离。
6.根据权利要求5所述的一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入方法，其特征是，所述的切片选择策略的决策和更新具体为定制5G公网切片写入电力专网核心网的策略控制器，在网络切片的选择，采用定制切片，不与其他5G公网业务共享，采用订购专用频率、时隙和符号方式。
7.根据权利要求5所述的一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入方法，其特征是，在电力专网核心网中信令流与业务流承载分离，业务流通过边缘网关进入5G核心网，信令留不进入5G核心网。
8.根据权利要求5所述的一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入方法，其特征是，电力专网核心网的AMF实现不同场景的切片功能定制，具体为：
1）物理层的隔离：在电力专网传输设备上配置的OTN的独立波长、独立子载波Och、独立的ODUk颗粒；SDH独立光端口、SDH上独立的VC颗粒或VC颗粒捆绑；PON设备上独立的子波长，都属于端到端的物理独立管道；2）链路层隔离：在专网的数据网，MPLS/L3P独立的VPN、交换机独立的VLAN；3）逻辑隔离：网关过滤、配置QoS策略、ACL策略。
9.根据权利要求8所述的一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入方法，其特征是，切片采用NSSI标识与管道绑定方式，所述NSSI标识包括内层切片标识和外层切片标识，分别对应5G核心网和电力专网核心网，内层标识与APN、VLAN ID 及VPN的捆绑，实现切片的隔离。
10.根据权利要求5所述的一种基于5G接入网切片的能源互联网终端接入方法，其特征是，电力专网回传网设置有保护管道，保护管道采用通道保护策略，包括SDH的SNCP、OTN的波道保护和路由器的双路由设计。
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