书名：短切片专网——融合电力无线专网理论与实践
书号：978-7-5239-0499-2
定价：198元
作者：周想凌
出版时间：2025-12-19
出版社：中国电力出版社
页码： 608    字数(千字)：895
开本：16开    版次：1    印次：1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

产品特色

填补电力通信专网关键技术——段切片专网的研究空白

作者介绍

周想凌，1965年出生，湖北黄冈人，双硕士研究生学历，华中科技大学电力系统自动化专业和武汉大学经济法专业。

内容介绍

“短切片专网”突破公网定制技术在公网内部虚拟专网和虚拟确定性通道中的局限,融合电力光纤资源与公网无线优势以满足电力自主管控通信业务的需求,首次实现由公网客户(电网)提出广域定制网和确定性通道的新技术模式。 本书围绕“短切片专网”的构建原理,阐述了相关的无线与数字通信技术原理、新型电力系统的多维要素、应用方案和工程实践,内容包括短切片专网概念与核心网技术、封闭性独立短切片专网的构建、基于公网无线资源的确定性短切片专用通道、短切片专网的架构与数字通信、光储充以及智能配电网等短切片专网的应用场景、短切片专网融通分布式电网的典型平台七个环节。 本书主题突出,内容知识性与前沿性并重,语言通俗易懂,适合从事新型电力系统建设及公网通信、电力通信和其他有自主广域物联通信需求等领域的工程技术与管理人员使用,也适合高等院校和研究机构通信、信息与电气工程专业的师生参阅。
本书适用于本书主题突出,内容知识性与前沿性并重,语言通俗易懂,适合从事新型电力系统建设及公网通信、电力通信和其他有自主广域物联通信需求等领域的工程技术与管理人员使用,也适合高等院校和研究机构通信、信息与电气工程专业的师生参阅。

前言

前言 4G/5G/6G甚至卫星通信均可实现短复用， 且短复用可实现广域经济灵活的封闭性独立无线专网覆盖，加上5G/6G均可预制时延低且稳定的短切片确定性专用通道，这种专网与通道相融合的架构，称为短切片专网。一方面，它可以全口径融通新型电力系统分布式通信业务，实现其安全可靠灵活高效的通信目标；另一方面，待未来电力系统获批优质频谱资源后，可以根据业务覆盖的需求，有选择地自建部分无线基站，实现租用公网无线基站和自建无线基站的长期融合应用（当然，自建无线基站应当适应公网无线技术标准，才能利用好公网无线产业规模化发展的红利，这也是未来实现融合的前提条件）。基于这些融合特征，本书定名为《短切片专网——融合电力无线专网理论与实践》。 《短切片专网——融合电力无线专网理论与实践》，是基于不断深入的实践和集思广益，系统性地归纳提炼出短切片专网的概念、特征、原理、意义和应用逻辑而成书的。为方便大家参阅，现就重点内容列举如下： 第一，短切片专网新路径。安全可靠、灵活高效的广域无线网络，是传统电力系统的运行支撑，更是新型电力系统的刚需，其现有实现路径一是纯自建，二是纯利用公网（含在公网中定制的各种无线虚拟专网），而短切片专网则是完全不同的第三条新路径，它以强大的广域公共无线基站网“嫁接”广域覆盖的电力光纤通信网，可有效克服现有两条路径的局限性，无论在理论上还是实践上，均体现出公专合作共赢带来的良好社会效益。 第二，短切片专网的“短”。“短”是短切片专网与公网分网在物理上尽量缩短共享通信行程的一种价值追求，而实际的对接点是在就近、地市还是省级，可以结合各省市的实际情况灵活选择。机械式地追求“短”这一概念并无必要，只要采用电力自备核心网和专用无线网网号，都属于短切片专网模式，不过就近对接模式电力投入大，回报也多，而其他对接模式虽简单易行，但独立自主性、可靠灵活性等自然较弱。 第三，短切片专网的物理基础。无线资源预留与复用的方式不同，带来的效果也有所差异。短切片对应空口资源预留，而短复用对应空口资源复用。原来坚持在广域范围连续地在公网5G无线基站上进行资源块（resource block，RB）预留，但随着实践的深入，认识到RB资源预留不可能在广域范围内普遍展开，只能根据电力终端设备间时延低且稳定的传输通道需求，有选择地展开。因为采用广域预留组建专网，会占用太多的公网无线资源，且涉电控制业务需求尚未在广域形成，因此RB资源预留目前只适用于有明确涉控业务需求的局部。4G/5G/6G 采用短复用，广域广播电力专用网号，组建可移动、封闭独立的电力无线专网，可满足海量时延不敏感的涉控业务和一般非涉控业务的数据传输需求，且因无须资源预留，无须支付昂贵的资源占用费，只需支付打折的流量费，在经济上也有了实现的可能。另外，对公网运营商来说，不用在广域大量预留固定的时频资源给电力专用，可优化利用无线资源。这为短切片融合短复用，形成短切片专网提供了物理基础。 第四，短切片专网的独立性。网号和核心网的独立是短切片专网独立的前提。不同于“公共无线移动网（号）及公网定制网只能由运营商专营专管”的一般虚拟专网模式，要部署好短切片专网，应持“只要模式科学合理、结果利国利民、公专双赢，网（号）及运行管理模式便是一个形式问题”的观念，达成对“电力可以将专用网号在公网无线基站上广播，拥有制卡、开卡、管卡和自管自配置上线业务以及自加密等用卡的基本专网权利；同时，要严格实行短切片专网只承载涉电业务，公网运营商拥有及时监测和按协议处置权利”的独立性共识，实现与电力自建无线专网近乎同等的独立程度。 第五，短切片专网的封闭性。短切片专网共享方式与不同运营商之间共享基站有显著差异，该差异体现的就是短切片专网的封闭性。验证网使用的95598并不属于公共陆地移动网（public land network，PLMN）号序列，因为PLMN号是各大公网运营商互联互通、与互联网相连、与陆基公共固定电话网相连的无线网网号，而95598支撑的短切片专网不需要与上述三者相连，它是一个专用孤网，只需要实现电网内部终端之间以及与业务平台的互联，不进入公共通信市场，所以短切片专网在公网基站上广播的网号95598等应称为自有网络识别号（private network code，PNC）。 第六，短切片专网的“网络专用”性。管理操作权利与业务和数据归属权利要统一。如果电力业务和数据掌握在别人手中，则难以对自己的客户和工作负责。短切片专网建成后，所有分布式终端的在运情况，可以通过自有核心网实现全天候在线监控，改变了纯公网（含在其内部建设的虚拟无线专网）的电力不可知、不可管的盲目局面。传输方式应尽量掌控在电网公司自己手中，实现责权统一，这即是“网络专用”的管理内涵。所有的公网定制方式中，唯有短切片专网能从卡号、网号、IP、空口、承载传输、用户面到控制面全环节全边界满足“网络专用”的要求。这也是短切片专网与一般无线虚拟专网的显著区别。 第七，短切片专网的核心网模式。以核心网为中心的短切片专网体系中，作为前提的公网无线解耦，是基于多运营商核心网共享架构（multi-operator core network，MOCN）、互联网协议/多协议标记交换（internet protocol/multi-protocol label switching，IP/MPLS）和虚拟局域网（virtual local area network，VLAN）等技术的，各部分之间有机高效的数字联系离不开专用IP地址的规划与管理。这也说明，短切片专网的网号、卡号、IP号等需要顶层设计优化，而核心网采用与公网同一等级的大核心网架构，有利于顶层设计的落地优化，以及与公网核心网技术的同步发展与演进，而在地市部署的小核心网则有明显的短板。 第八，短切片专网的加密鉴权认证优势。我们开始并没有意识到独立自用的核心网构网模式，比与公网共用核心网的构网模式更能带来意想不到的加密优势。在不断深入的验证实践中，我们发现短切片专网的独立性不仅体现在制卡、开卡和用卡等业务运营环节，更体现在专网卡的加密、鉴权和认证等加密认证环节，由于公共管理的要求，一般公网和虚拟专网是不允许通道加密的，而短切片专网因网络资源的独立封闭性，是可以实现IPSec加密的。短切片专网的网络资源专用性保障实现了网络隔离，使可信根鉴权过程可以完全脱离公网制约，确保鉴权数据在专网资源中处理，以避免共享网络资源池的动态分配风险。这为电力行业统一鉴权中心和实施自主可控的eSIM芯片模组可信根鉴权机制提供了物理基础。 第九，短切片专网服务对象（分布式电网）的特征。随着短切片专网部署应用工作的推进，从分析公网无线、短切片专网与分布式电网的“广、多、小、变、移”五个时空分布契合点中才能准确理解其中的潜在道理，进而认识到短切片专网之所以能够全口径承载分布式电力通信需求的潜在原因。 第十，短切片专网融通分布式电网全业务口径的适配能力。该专网架构既有资源预留的短切片通道低时延特性，又能融合网络专用、独立自主的电力通信专业归口管理和灵活经济的短复用特性，能够全口径承载各类分布式终端业务。采用普通公网和一般无线虚拟专网时，海量终端是否时刻在线，所传数据是否到位正常，只有业务应用系统才感知得到，而待到业务应用系统感知到数据异常失传，不好的结果已经发生了。要解决这个问题，应采用短切片专网，因其有专用核心网和网卡号，其注册上线管理与拨测功能，使应用大数据大模型的智能化监测、实时告警甚至预警都成为可能。 其实，关于短切片专网的理解与创新，远远不止上述十个方面，还有很多看似细节但很重要的内容。例如，5G短切片与4G短复用的分网隔离，公、专网信号在基带信号中、在基站分汇集（承载）网上的分流，短切片数据流和短复用数据流在通道中的呈现关系和状态，与电力同步数字体系（synchronous digital hierarchy，SDH）/光传送网（optical transport network，OTN）设备对接的防火墙的作用，无线终端与业务终端的适配性（3GPP标准下RedCap和5G LAN终端的局限性及当下的有效替代方案），采用区块链技术构建专网管理系统接入区的重要意义，卡号管理模式，等等。 短切片专网这种源自架构的系统性创新来自国家电网有限公司系统内外长期的工程应用实践，作者期待本书的出版问世，能够在推广应用这一新技术、新模式上起到一定的推动作用。饮水思源，对在技术演进过程中大力支持和帮助过短切片专网部署及拓展应用的相关单位和机构，包括国家电网有限公司（以国家电力调度控制中心和数字化工作部为代表的相关部门），中国南方电网有限责任公司，国网湖北省电力有限公司（包括以武汉供电公司为代表的地市供电公司、以信息通信公司为代表的相关直属单位），国家电网有限公司信息通信中心、中国电力科学研究院有限公司、国网经济技术研究院有限公司、国网能源研究院有限公司、国网信息通信产业集团有限公司、南瑞集团有限公司、中国信息通信研究院、国家信息技术安全研究中心、湖北省通信管理局、华中科技大学、武汉大学、武汉工商学院、华北电力大学、北京邮电大学、南京邮电大学、中国移动通信集团有限公司、中国电信集团有限公司、中国联合网络通信集团有限公司、中国广播电视网络集团有限公司、中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、烽火通信科技股份有限公司、武汉鑫炀科技发展有限责任公司、成都鼎桥通信技术有限公司、武汉市豪迈电力自动化技术有限责任公司、北京腾凌科技有限公司、杭州盈瓴科技有限公司、杭州迪普科技股份有限公司、武汉电动汽车技术开发有限公司、武汉金宏威电力工程有限公司、武汉希文科技股份有限公司、武汉新电电气股份有限公司、湖北复可科技有限公司、湖北汉若普电气设备有限公司、厦门四信通信科技有限公司、国网湖北省电力有限公司电力科学研究院、湖北思极科技有限公司、国网湖北综合能源服务有限公司、国网电动汽车服务湖北有限公司、湖北华中电力科技开发有限责任公司、南京南瑞信息通信科技有限公司、北京智芯微电子科技有限公司、北京科东电力控制系统有限责任公司、北京中电飞华通信有限公司、5G确定性网络产业联盟短切片专网工作组等，以及其相关技术人员表示衷心感谢。 全书共分七章，第1章为短切片专网概述及核心网技术，第2章为封闭独立的短切片专网的构建，第3章为基于公网无线的确定性短切片专用通道，第4章为短切片专网接入的终端（卡）技术，第5章为短切片专网的架构与数字通信，第6章为光储充等短切片专网的应用场景，第7章为短切片专网融通分布式电网的典型平台。其中，第1章由国网湖北省电力有限公司信息通信公司刘昕、周正、金虎、周智睿、胡晨、庄严、乔子璨，湖北思极科技有限公司何涛、赵锦辉、焦饶毅、贾敏负责审校；第2章由国网湖北省电力有限公司武汉供电公司石一辉、邢俊、张海宽、肖思昌、丰金浩、刘紫南、朱程雯、杨逸、陈立、肖澜清、郭敬之，中国电信股份有限公司湖北分公司宋毅、雷华、朱仪负责审校；第3章由国网湖北省电力有限公司电力调度控制中心詹学磊、李大虎、金石、张明昭、张晓、汪红波、严冰俊、钱汝佳负责审校；第4章由国网湖北省电力有限公司市场营销部李晖照、周鸿雁、刘恒、何远成，国网湖北省电力有限公司营销服务中心张成、蔡文嘉、余鹤， 国网湖北综合能源服务有限公司张运贵、余红、杨逸夫， 湖北华中电力科技开发有限责任公司朱银军、审校；第5章由国网湖北省电力有限公司配电部戴金、李进杨、张俊、李升、陈波，国网湖北省电力有限公司发展策划部王枫、邢杰、武强，国网湖北省电力有限公司电力科学研究院饶伟、孙金莉、胡畔，国网湖北省电力有限公司经济技术研究院严道波、杨东俊、邱丹负责审校；第6章由国网湖北省电力有限公司数字化工作部夏勇军、饶强、彭祥礼、万磊、余飞、吕苏、李晶、朱国威、代荡荡，武汉鑫炀科技发展有限责任公司江立、皇甫鹏、胡鹏飞，中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司胡涵、黄贻煜负责审校；第7章由湖北信通通信有限公司戴俊峰、郭兆丰、张勇、胡丽娜、徐杰、曾铮、罗旋、赵婷、冯浩、李想，华为技术有限公司李楠、邴烁、李劲草、任明楷，南京南瑞信息通信科技有限公司胡阳、张影、刘彬彬，中国电力科学研究院有限公司段均保、刘恒、孟萨出拉，国网经济技术研究院有限公司王玉东、辛培哲，国网能源研究院有限公司王智敏，中国移动通信集团湖北有限公司沈鹏飞、樊莉、刘姗姗、朱帅，湖北省广播电视信息网络股份有限公司高坡、哈冰负责审校。全书由中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司智能工程公司通信室陈岳主任，华中科技大学电子信息与通信学院尹海帆教授（荣获“中国青年五四奖章”、博士生导师），浙江大学电气工程学院曹一家教授（长江学者、博士生导师）负责通稿复审。对以上参与本书审校的各位同志，在此一并表示感谢。 由于短切片专网是国内外首创的一种专网部署方式，本人对其认识也在不断地加深提高之中，书中不当之处在所难免，希望读者谅解并将意见或建议用电子邮件（zhouxl1992@sina.cn） 发我， 不胜感激！ 作者　谨识 2025年9月

目录

目录
序一
序二
前言
第1章　短切片专网概述及核心网技术 1
11 短切片专网的概念、内涵及演进 2
12 短切片专网的核心网技术路线 28
13 短切片专网的核心网网元功能 46
第2章　封闭独立的短切片专网的构建 61
21 短切片专网核心网部署方案 62
22 短切片专网的网号与卡号 80
23 短切片专网的选网分网技术 100
24 专网架构安全隔离技术 122
25 IPSec加载及检测方法 155
26 基于区块链的专网独立性支撑技术 164
第3章　基于公网无线的确定性短切片专用通道 177
31 确定性专用网络通道 178
32 无线通道的形成 194
33 融通多基站多天线技术的确定性应用 219
34 短切片专网上构建稳定低时延通道 238
35 运营商基站分汇网与电网对接光设备 251
36 短切片专网与独立可靠涉控通道 270
37 短切片专网通道效果测试 311
第4章　短切片专网接入的终端（卡）技术 320
41 公网无线终端基础 321
42 短切片专网电力物联卡 327
43 典型无线终端模组技术 340
44 无源低功耗物联终端技术 353
45 无线终端运行监控平台技术 368
第5章　短切片专网的架构与数字通信 379
51 短切片专网数字通信设备配置及作用 380
52 专网本体的数字通信技术原理 384
53 短切片专网数字通信设备 (交换机) 421
54 短切片专网数字通信设备 (路由器) 430
55 短切片专网数字通信设备 (防火墙) 438
56 短切片专网电力侧数字通信设备监控系统 447
第6章　光储充等短切片专网的应用场景 454
61 短切片专网与分布式电网契合性分析 455
62 分布式光伏发电技术 479
63 分布式储能技术 493
64 充电桩与电动汽车 501
第7章　短切片专网融通分布式电网的典型平台 510
71 短切片专网融通的分布式电源 (风光储)实时调控平台 511
72 短切片专网虚拟电厂平台及接入应用 522
73 短切片专网与大电网稳控技术 538
74 短切片专网融通配电网自动化系统 546
75 基于短切片专网的配电网差动保护 566
76 短切片专网与营配智能化融合 577
参考文献 585
后记 586