一种基于5G网络切片技术的场景管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于5G网络切片技术的场景管理系统及方法，属于场景管理技术领域。该场景管理系统包括传感设备、5G网络切片管理模块、中心控制台、管理终端和数据库；传感设备用于与5G网络相连，并且将传感设备中的数据实时发送给中心控制台；5G网络切片管理模块用于切分网络切片；中心控制台用于远程监测数据；管理终端用于与5G网络和中心控制台通信，用中心控制台反馈回来的内容对网络切片进行管理；数据库用于存储场景中各类数据以及网络切片的配置情况。本发明专利技术应用于配网差动保护场景下的网络切片技术，使得物理网络可以虚拟化成多个逻辑子网络，并且按照场景的需求，划分出多种网络切片来满足需求，实现更加贴合场景的网络资源的配置。络资源的配置。络资源的配置。

【技术实现步骤摘要】
一种基于5G网络切片技术的场景管理系统及方法


[0001]本专利技术涉及场景管理
，具体为一种基于5G网络切片技术的场景管理系统及方法。

技术介绍

[0002]随着科技不断的进步，电能在社会中得到普遍使用，为了满足人们的生活、工作和生产等一系列要求，电力行业存在多种业务的场景，应对场景下的不同需求的情况，现有技术依靠传统公共接入方式来解决这类问题，然而这种方式的缺点是不能够实现合理的网络资源的分配，常常出现网络拥堵和信息反馈不及时的现象。相较于现有技术而言，5G网络切片技术具有能够针对场景中的各类需求实现网络资源的合理配置的优势。
[0003]所以现在需要一种可以处理电力行业场景中应用需求不同的一种基于5G网络切片技术的场景管理系统及方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于5G网络切片技术的场景管理系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于5G网络切片技术的场景管理系统，该系统包括传感设备、5G网络切片管理模块、中心控制台、管理终端和数据库。
[0006]所述传感设备用于与5G网络相连，并且将传感设备中产生的数据实时地发送给中心控制台；所述5G网络切片管理模块用于针对场景中的不同需求，将物理资源虚拟化并切分成若干与需求所对应的网络切片；所述中心控制台用于实时获取场景中的各类信息数据和资源配置情况并进行远程控制和监测；所述管理终端用于与5G网络切片管理模块和中心控制台通信，反馈中心控制台所监测的数据和网络切片的配置情况，根据反馈回来的内容来对网络切片进行管理；所述数据库用于存储场景中各类数据以及网络切片的配置情况，并为网络切片的优化提供参考。
[0007]所述传感设备包括传感单元和通信单元；所述传感单元用于将当前场景中的物理量转化成模拟电信号或数字信号，物理量包括电压和电流；所述通信单元用于与5G网络相连接，以及支持不同类型的网络接入。
[0008]所述5G网络切片管理模块包括网络虚拟化单元和网络切片划分单元；所述网络虚拟化单元用于进行软硬件解耦；所述网络切片划分单元用于针对需求划分出若干的网络功能单元来满足需求，再将网络功能单元集成形成网络切片。
[0009]所述中心控制台包括实时信息获取单元和远程控制单元；所述实时信息获取单元用于实时地获取场景中的电压、电流和数据量的信息；所述远程控制单元用于对场景中的不同需求进行远程的网络切片的配置和控制。
[0010]所述数据库包括数据存储单元、数据管理单元和数据查询单元；所述数据存储单
元用于存储场景中的各类信息；所述数据管理单元用于管理数据库的创建、修改、备份和恢复；所述数据查询单元用于查询数据库中存储的信息。
[0011]所述管理终端包括终端设备和网络通信单元；所述终端设备用于与中心控制台建立5G网络连接来对场景进行管理；所述网络通信单元用于实现与中心控制台之间的实时交互和数据共享。
[0012]一种基于5G网络切片技术的场景管理方法，步骤如下：
[0013]S1、通过网络虚拟化技术将软硬件解耦，使得物理资源抽象化，形成可以供上层应用的虚拟资源，来达到对网络功能的虚拟化；
[0014]S2、分析场景中的各项需求，并按照需求进行切分；
[0015]S3、基于场景需求进行网络切片的设计，分为通信传输类切片、算力资源类切片、安全切片和系统管理切片；
[0016]S4、搭建5G网络切片系统，通过网络构架对不同场景切片进行有效管理，实现场景资源的有效调度和管理。
[0017]在S1中，网络虚拟化是指在共享底层物理网络基础设施之上，构建彼此隔离的多重异构虚拟网络，能够实现动态资源分配。网络虚拟化技术是运用SDN和NFV来实现，通过软件定义网络(SDN)将路由器中的路由决策等控制功能从设备中分离出来，统一由中心控制器通过软件来进行控制，实现控制和转发的分离。在软件定义网络中，分成应用层、控制层、基础设施层。其中控制层通过接口与基础设施层中的网络设施进行交互,从而实现对网络节点的控制。因此,路由不再是分布式实现的，而是集中由控制器定义的。NFV主要实现传统电信设备的软硬件解耦、网元动态创建和提供虚拟资源，运用虚拟化技术将物理资源抽象化，形成可以供上层应用的虚拟资源，实现对网络功能的虚拟化。
[0018]在S2中，配网差动保护是电力系统保护的一种重要方式。应用于电力系统中的配电网中，其主要作用是实现对系统故障的快速检测和隔离，以避免电力系统供电中断和事故的发生，进而保障系统的供电可靠性、质量和稳定性。因此，配网差动保护业务的需求包括快速可靠的通信、充足的算力资源、可靠的数据信息安全保障和高效的对系统进行配置。
[0019]在S3中，根据不同的业务需求分成四个切片：通信传输类切片、算力资源类切片、安全切片和系统管理切片。5G网络有如下三个经典场景：eMBB(增强移动宽带)、uRLLC(提供超可靠低延迟通信)和mMTC(支持海量机器类通信)。
[0020]针对配网差动保护的业务需求，需要在通信传输类切片中实现高可靠性和低时延的保障。因此，在考虑传输和计算延迟的基础上，可以分别运用uRLLC、mMTC和eMBB来实现该需求。对于算力资源类切片，则需要针对真实场景确定切片的频带和带宽，以实现对差动电流的准确测量和分析计算。在不同层次间合理分配切片资源，可以提高运算效率，并保证差动保护设备的稳定可靠。对于安全切片而言，需要在访问控制、设备安全和通讯安全等方面设置相应的安全保障措施。此部分的切片运用uRLLC、mMTC和eMBB，以实现对数据信息的高效、安全监控和保护。对于系统管理切片，在考虑不同终端传输速率和连接数的基础之上，可以运用uRLLC和mMTC为差动保护提供可靠的通信支持。同时，在部署过程中结合5G小型基站和设备模块的特点，提高系统覆盖范围和部署效率。
[0021]在业务需求和功能运用场景匹配的基础上，需要对各种切片进行资源配置。针对配网差动保护的特殊需求，需要划分横向时延低于5ms，纵向时延低于2ms的切片。在分配切
片带宽时，保障电流和电压信号采集的数据量约为1GB/s，并设定高质量服务的优先级较高的切片，以满足配网差动保护的性能需求。
[0022]在S4中，对配网差动保护业务的管理是利用5G网络切片的软件定义无线网络架构来实现，主要分为三层：底层网络为物理基础设施层，是网络数据传输的实际载体；中间层为虚拟化后的网络资源，为网络运行提供了整体的虚拟资源池，实现了资源集中管理和高效分配；上层为用户面向的实际业务层，不同类型的网络业务将会形成不同的网络切片，各层功能的实现以及各层间进行相互交互都需要通过SDN控制器进行管理和控制。
[0023]在底层网络，需要使用5G基站、天线、传输设备等硬件设施。这些设施由通信设备厂商或运营商提供，以确保网络的高速和稳定。
[0024]在虚拟化后的网络资源层部署时，需要使用SDN控制器、虚拟交换机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G网络切片技术的场景管理系统，其特征在于：该系统包括传感设备、5G网络切片管理模块、中心控制台、管理终端和数据库；所述传感设备用于与5G网络相连，并且将传感设备中产生的数据实时地发送给中心控制台；所述5G网络切片管理模块用于针对场景中的不同需求，将物理资源虚拟化并切分成若干与需求所对应的网络切片；所述中心控制台用于实时获取场景中的各类信息数据和资源配置情况并进行远程控制和监测；所述管理终端用于与5G网络和中心控制台通信，反馈中心控制台所监测的数据和网络切片的配置情况，根据反馈回来的内容来对网络切片进行管理；所述数据库用于存储场景中各类数据以及网络切片的配置情况，并为网络切片的优化提供参考。2.根据权利要求1所述的一种基于5G网络切片技术的场景管理系统，其特征在于：所述传感设备包括传感单元和通信单元；所述传感单元用于将当前场景中的物理量转化成模拟电信号或数字信号，物理量包括电压和电流；所述通信单元用于与5G网络相连接，以及支持不同类型的网络接入。3.根据权利要求2所述的一种基于5G网络切片技术的场景管理系统，其特征在于：所述5G网络切片管理模块包括网络虚拟化单元和网络切片划分单元；所述网络虚拟化单元用于进行软硬件之间的解耦；所述网络切片划分单元用于针对需求划分出若干的网络功能单元来满足需求，再将网络功能单元集成形成网络切片。4.根据权利要求3所述的一种基于5G网络切片技术的场景管理系统，其特征在于：所述中心控制台包括实时信息获取单元和远程控制单元；所述实时信息获取单元用于实时地获取场景中的电压、电流和数据量的信息；所述远程控制单元用于对场景中的不同需求进行远程的网络切片的配置和控制。5.根据权利要求4所述的一种基于5G网络切片技术的场景管理系统，其特征在于：所述数据库包括数据存储单元、数据管理单元和数据查询单元；所述数据存储单元用于存储场景中的各类信息；所述数据管理单元用于管理数据库的创建、修改、备份和恢复；所述数据查询单元用于查询数据库中存储的信息。6.根据权利要求5所述的一种基于5G网络切片技术的场景管理系统，其特征在于：所述管理终端包括终端设备和网络通信单元；所述终端设备用于与中心控制台建立5G网络连接来对场景进行管理；所述网络通信单元用于实现与中心控制台之间的实时交互和数据共享。7.一种基于5G网络切片技术的场景管理方法，其特征在于：S1、通过网络虚拟化技术将软硬件解耦，使得物理资...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志钦，赵一明，穆春宇，张娜，刘文昭，赵津，刘辛彤，陈方正，苏萌，谢丛瑞，纪春华，孟显，张磊，蔡硕，李毅超，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：