一种面向电力的5G短切片和4G短复用融合的通信系统的制作方法

本发明属于电力通信领域，更具体地，涉及一种面向电力的5g短切片和4g短复用融合的通信系统。

背景技术：

1、随着我国经济社会的高速发展，对电力安全稳定运行要求越来越高。在电力系统实际运行中，一旦通信失灵，就很容易造成电力系统的瘫痪和异常。传统的远距离电力通信采用的是架设光纤的方式，费用高且后期维护工作量也比较大，一旦在局部区域内发生了自然灾害，传统的通信网路就会中断，因此无线通信因其成本低，通信信号覆盖面大的优势，在具体应用中逐渐取代了有线通信。

2、无线通信技术主要分为微波通信和卫星通信两种。在通常的情况下，微波通信的距离比较短，只有几千米，需要依靠中继站才能进行更远距离的通信。卫星通信属于中继通信的一种，是在传统微波通信技术之上发展起来的，但其通信质量受气候、电离层、对流层、空气、电磁波等因素的影响会存在偏差，不利于对配电网的精准控制。随着5g切片技术的逐渐成熟，5g技术超低时延、安全性、可靠性高的特点逐渐开始与其他行业有机结合。

3、在5g赋能电力的过程中，电力系统因其分布原因，自建5g无线基站组网成本高、见效慢，如果有效利用现有通信网络或加强与通信运行商的合作，结合5g的技术优势和4g的应用优势，为5g技术在垂直行业应用提供广阔的发展前景，是当前电力部门和通信运行商需协同布局的热点问题。

4、基于5g切片技术以及创新型的切片分类理论，可以实现无线通信网络为电力数据开展定制化服务，结合4g网络无线侧资源的特点，将4g和5g网络进行融合构建，最终实现以5g切片分类理论为基础，实现4g/5g电力无线融合专网，提出基于5g短切片、4g短复用的技术优势，使5g技术更好支撑新型电力系统构建，进一步推进国家5g新基建事业发展。

5、目前虽有报道提及“该场景依托‘5g短切片﹢4g短复用’的电力无线专网，分别通过5g、4g电力物联网卡，将台区配电智能融合终端以及全省32.6万台集中器、18.8万台负控终端数据传输至物联平台，解析并接入相应的主站系统，实现台区负荷精准控制、低压数据的统一采集和共享融合”，但是具体技术实现细节均未提及。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种面向电力的5g短切片和4g短复用融合的通信系统，旨在解决以往微波通信与卫星通信中的种种弊端，包括：电力载波通信易受线路负载和干扰影响，卫星通信易受地域、气候环境影响且成本较高。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种面向电力的5g短切片和4g短复用融合的通信系统，

3、该通信系统包括：运营商部分、电力部分与运营商连接的光纤；所述光纤，用于作为运营商部分和5g电力核心网的传输媒介，将5g基站通过承载网连接至upf设备；所述运营商部分包括：若干4g基站和若干5g基站，均已共享至电力5g核心网；所述电力部分包括：电力5g核心网、若干电力upf设备、电力承载网、若干电力基础设备；其中，

4、所述电力基础设备，用于在装配有电力4g卡和5g卡的前提下，将电力运行数据通过无线通信传递给5g基站；

5、所述5g基站采用5g短切片技术，用于将收到的电力数据通过互联光纤和stn设备，传递至电力承载网；

6、所述4g基站采用4g短复用技术，用于对于4g和5g融合的区域，在接入5g承载网前提下，将收到的电力数据直接通过5g承载网汇聚设备和stn设备传递至电力承载网，在未接入5g承载网前提下，将收到的电力数据通过4g承载网汇聚设备传递至5g承载网汇聚设备后，再通过stn设备传递至电力承载网；对于4g和5g未融合的区域，将收到的电力数据直接通过4g承载网汇聚设备和ipran设备传递至电力承载网；

7、所述若干电力upf设备，部署于电力目标区域各分区，用于接收电力5g核心网的控制，将电力数据从电力专用承载网转发至电力业务系统；

8、所述电力5g核心网，部署于电力目标区域，同时配置全量网元，用于接收运营商4g/5g基站的注册，控制电力upf设备，以实现数据、信令、路由转发功能。

9、优选地，所述电力5g核心网确定接入基站清单，分配基站接入地址，完成承载链路互联和基站数据配置。

10、优选地，所述电力5g核心网支持全部3gpp标准架构和网元，支持4g、5g融合，兼容国内所有运营商4g/5g频谱，具备符合3gpp协议标准接口的4g/5g基站接入能力。

11、优选地，所述电力5g核心网部署于电力自有机房，通过电力承载网与各地区部署的电力业务专用upf n2/4接口互联；所述电力upf通过n6接口与电力业务系统互联；所述电力业务系统包含电力系统所有物联终端业务。

12、优选地，所述电力4g卡和5g卡只受电力5g核心网的控制，运营商无法获取与电力数据相关数据。

13、优选地，所述5g基站空口侧分配电力专用固定rb资源，用于电力数据专用切片资源，以实现电力数据资源专用，保障电力数据优先级和安全性。

14、优选地，电力机房敷设双光纤至运营商局前光交箱，用于连通电力承载网设备与运营商无线接入网汇聚设备光路，在电力承载网设备与运营商无线接入网汇聚设备之间部署防火墙或安全防护设备，所述防火墙或安全防护设备通过以太网接口与电力承载网设备互联，通过以太网接口与运营商无线接入网汇聚设备互联，并开启二层端口聚合。

15、优选地，5g短切片引流互联时，信令/数据流向方式如下：5g基站—已有5g bbu—已有stn a设备—已有stn b设备—电信侧新增stn设备—电力承载网—电力5g核心网。

16、优选地，对于运营商4g和5g网络已融合的区域，4g短复用的引流互联时，信令/数据流向方式分为两种情形：

17、情形1：已接入5g承载网的4g基站-bbu-已有5g承载网汇聚设备-新增电力专用汇聚设备stn-电力承载网-电力5g核心网；

18、情形2：未接入5g承载网的4g基站-bbu-已有4g承载网汇聚设备-已有5g承载网汇聚设备-新增电力专用汇聚设备stn-电力承载网-电力5g核心网。

19、优选地，对于运营商4g和5g网络未融合的区域，4g短复用的引流互联时，信令/数据流向方式如下：4g基站-bbu-已有4g承载网汇聚设备-新增电力专用汇聚设备ipran-电力承载网-电力5g核心网。

20、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

21、本发明提供一种面向电力的5g短切片和4g短复用融合的通信系统，包括：(1)电力5g核心网的部署。在电力公司部署融合4g/5g的5g核心网，同时配置全量网元(amf/mme、upf/sgw-u/pgw-u、smf/sgw-c/pgw-c、ausf/udm/hss、pcf/pcrf、nssf、nrf)，可按需加载及扩展，并支持4g和5g融合；(2)电力upf设备的部署。针对电力数据分区要求，在各地区部署相应业务大区的电力专用upf设备，用于电力数据系统数据转发，通过电力专用承载网接入至电力5g核心网，实现电力5g核心网对upf的控制；(3)自建电力与运营商共享的互联光纤，实现运营商4g/5g基站与电力5g核心网的通信，确定接入基站清单，分配基站接入地址，完成承载链路互联和基站数据配置。基于上述架构，通过自建5g核心网(含用户面)、配置电力专属物联卡、自建互联光纤、共享基站数据配置、电力与运营商承载链路互联、配置切片资源预留等具体实施步骤予以实现。本发明中电力基础设备上安装电力4g和5g卡，通过无线传到5g基站，5g基站通过光纤传输到电力upf，只需要搭建5g基站到电力upf的光纤，提高经济性；减少有线通信的部分，提高可靠性；部署方式更简单，节省人力和物力。相对于5g长切片，本发明为5g短接片，提高经济性。该架构最大限度利用电力自有通信资源、最方便电网业务应用。