為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》《關(guān)于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，助力高等教育強國建設(shè)。

目前電力行業(yè)高度關(guān)注5G在電力行業(yè)的應(yīng)用，復(fù)旦大學(xué)也在積極研究這個領(lǐng)域，通過產(chǎn)學(xué)研用助力5G+電力應(yīng)用發(fā)展。

復(fù)旦大學(xué)多領(lǐng)域研究合作，助推行業(yè)發(fā)展

復(fù)旦大學(xué)依托多學(xué)科基礎(chǔ)研究的優(yōu)勢，系統(tǒng)化、集成化開展跨學(xué)科多領(lǐng)域合作，開展了面向國家重大需求的前瞻性、關(guān)鍵性、創(chuàng)造性工程與應(yīng)用技術(shù)研發(fā)。

復(fù)旦大學(xué)智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究中心以智能計算、智能芯片、智能機器人及智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)前沿技術(shù)與應(yīng)用工程的交叉為突破點，聚焦新一代人工智能與移動通信網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新深度融合產(chǎn)生的萬物智聯(lián)（智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)，Networking Systems of AI），變傳統(tǒng)集中式的人工智能為分布式的龐大智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)體，形成自組織、自進化的實時智聯(lián)系統(tǒng)，借助移動通信的演進實現(xiàn)面向消費者、政府、企業(yè)的無處不在的智能服務(wù)，提供實時智能的顛覆式用戶體驗。

復(fù)旦大學(xué)智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究中心針對5G商用等重大應(yīng)用需求，立足智能計算的大交叉學(xué)科創(chuàng)新，融合通信網(wǎng)絡(luò)并面向應(yīng)用系統(tǒng)開展生態(tài)共性技術(shù)研究。其中，復(fù)旦大學(xué)智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究中心團隊在3GPP 5G和未來6G萬物智聯(lián)應(yīng)用研究中提出未來城市智能終端基礎(chǔ)架構(gòu)、連接方式等獲國際主流運營商和設(shè)備商認可；在物理信息多網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)中提出強化學(xué)習(xí)與對抗網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)等深度學(xué)習(xí)算法，網(wǎng)絡(luò)切片滿足3GPP定義的eMBB、uRLLC、mIoT及V2X多業(yè)務(wù)場景的客戶移動網(wǎng)絡(luò)需求；在《IEEE Trans. on Vehicular Technology》《IEEE Trans. on Wireless Communications》《Applied Energy》等能源、通信、安全領(lǐng)域權(quán)威刊物發(fā)表多篇具有原創(chuàng)性的高水平論文，積累了豐富的5G+AI原創(chuàng)性成果。

特別值得一提的是，復(fù)旦大學(xué)智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究中心團隊近期圍繞5G的智能電網(wǎng)多業(yè)務(wù)、多網(wǎng)絡(luò)、多接入融合、配電網(wǎng)通信與計算資源需求和動態(tài)差異化特征研究。重點聚焦配電網(wǎng)廣義負荷的高效調(diào)度及安全控制，分場景提供超高帶寬、超高可靠性、超低時延等網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量可保障的5G融合網(wǎng)絡(luò)，提供不同業(yè)務(wù)的QoS保障和更大范圍的移動性，實現(xiàn)各個5G+智慧能源的精細化運營和個性化服務(wù)。同時構(gòu)建資源動態(tài)配置的5G智能電網(wǎng)切片方案，面向點多面廣全程全域全覆蓋的配用電環(huán)節(jié)構(gòu)建5G電力廣域?qū)＞W(wǎng)，利用5G網(wǎng)絡(luò)切片靈活經(jīng)濟、安全可靠的優(yōu)勢，面向特定區(qū)域，研究設(shè)計5G電力局域（園區(qū)）專網(wǎng)切片，使能最后一公里移動化廣泛化接入需求。

此外，復(fù)旦大學(xué)智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究中心團隊還開展了5G智能電網(wǎng)切片的端到端多量級的安全和隔離機制研究。通過5G基礎(chǔ)設(shè)施與智能電網(wǎng)的典型業(yè)務(wù)特征相結(jié)合，以網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備為中心，以可視性與可控性為基本框架，充分利用切片定制、能力開放等打造與電網(wǎng)行業(yè)緊密融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，完成對5G行業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的安全性和隔離性的深層次加固，為電網(wǎng)提供了更健壯的業(yè)務(wù)安全、更嚴密的數(shù)據(jù)保護及更強的用戶數(shù)據(jù)保護。

堅實的國際標準體系基礎(chǔ)促進5G應(yīng)用全面鋪開

2020年7月初國際標準組織3GPP宣布R16標準凍結(jié)，標志著5G第一個演進版本標準完成。R16實現(xiàn)了從能用到好用，圍繞“新能力拓展”“已有能力挖潛”和“運維降本增效”三方面，進一步增強了5G更好服務(wù)行業(yè)應(yīng)用的能力，提高了5G的效率。3GPP R16的新需求不僅包括ITU IMT-2020（5G）所定義的eMBB、mMTC、uRLLC 3個典型應(yīng)用場景，支持原有4G所有功能及場景，還包括對垂直行業(yè)的5G創(chuàng)新應(yīng)用。垂直行業(yè)的參與對5G的成功至關(guān)重要，目前最重要的應(yīng)用場景包括智慧能源、車聯(lián)網(wǎng)、智慧物流、智慧工廠、智慧醫(yī)療等。

智慧能源是5G創(chuàng)新應(yīng)用的重要方向之一。2020年5月，3GPP在R18的需求研究SA1專業(yè)組聯(lián)合多家運營商、服務(wù)提供商、高校研究所成功立項了“5G智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施”項目。意圖從5G的標準階段即考慮智慧能源的應(yīng)用需求，構(gòu)建更加符合智慧能源業(yè)務(wù)應(yīng)用的5G網(wǎng)絡(luò)框架。這也為智慧能源領(lǐng)域應(yīng)用5G新技術(shù)提供了最前沿的國際標準研究平臺，是無線通信與智慧能源的跨專業(yè)、跨學(xué)科合作的創(chuàng)新嘗試。

近年來，我國做出大力發(fā)展建設(shè)新型基礎(chǔ)設(shè)施的戰(zhàn)略布局規(guī)劃，新型基礎(chǔ)設(shè)施主要包括三方面內(nèi)容：一是以5G、人工智能、數(shù)據(jù)中心等為代表的信息基礎(chǔ)設(shè)施；二是以智慧能源、智能交通等為代表的融合基礎(chǔ)設(shè)施；三是以產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新設(shè)施、重大科技實驗室等為代表創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施。

此次3GPP在R18的需求研究SA1專業(yè)組推進的5G智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施國際標準不僅對智慧能源應(yīng)用5G提供了跨行業(yè)的標準規(guī)范，為其它領(lǐng)域的5G應(yīng)用標準提供了標桿性的作用，更為基于“新基建”的5G應(yīng)用的全面鋪開奠定了堅實的國際標準體系基礎(chǔ)。

產(chǎn)學(xué)研多方合作，推進5G智能電網(wǎng)應(yīng)用

國家電網(wǎng)也做出了打造能源領(lǐng)域新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，推動能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，服務(wù)能源轉(zhuǎn)型升級的戰(zhàn)略部署，確定了十大建設(shè)任務(wù)包括電力物聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)5G應(yīng)用和電力人工智能應(yīng)用等重點方向。

2019年底，由國家自然科學(xué)基金委員會與國家電網(wǎng)共同設(shè)立的智能電網(wǎng)聯(lián)合基金圍繞能源互聯(lián)網(wǎng)的5G應(yīng)用和關(guān)鍵技術(shù)的亟需解決的創(chuàng)新性問題和關(guān)鍵理論問題開展專題立項。2020年3月復(fù)旦大學(xué)智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究中心團隊聯(lián)合中國電信、國家電網(wǎng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、華北電力大學(xué)、上海電力大學(xué)研究機構(gòu)等的行業(yè)專家，依照指南要求并結(jié)合智慧能源對5G的需求、3GPP R16定義的垂直行業(yè)的新需求提交了基于5G技術(shù)的智慧能源“廣義負荷智能認知及高效調(diào)控研究”項目。剖析了5G技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)領(lǐng)域已經(jīng)成為電力行業(yè)“新基建”的趨勢和共識，5G通信系統(tǒng)所提供的確定性低延遲和網(wǎng)絡(luò)資源彈性配置為“更實時”的系統(tǒng)響應(yīng)提供保障，結(jié)合分布式AI基于區(qū)域及場景數(shù)據(jù)構(gòu)成更精確的可在線訓(xùn)練智能模型，達到“更智能”的調(diào)度與控制。將廣義負荷終端特性融入5G智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可充分體現(xiàn)更實時、更智能的系統(tǒng)特性，為新型廣義負荷網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的智能調(diào)度優(yōu)化與實時安全控制提供創(chuàng)新手段。同時針對電力行業(yè)對業(yè)務(wù)可用、安全可信、可管可控的需求，基于5G網(wǎng)絡(luò)三大原生能力，以及網(wǎng)絡(luò)切片、MEC多接入邊緣計算等創(chuàng)新技術(shù)，打造5G智慧電網(wǎng)行業(yè)解決方案，成為當(dāng)前智能電網(wǎng)發(fā)展的重大機遇。

同時，南方電網(wǎng)與華為、中興通訊等單位也在大力推進5G智能電網(wǎng)應(yīng)用“新基建”示范區(qū)建設(shè)，并從頂層設(shè)計、國際標準、關(guān)鍵技術(shù)、線網(wǎng)測試、工業(yè)驗證等方面開展了5G承載電網(wǎng)控制類業(yè)務(wù)測試，5G網(wǎng)絡(luò)切片功能驗證和切片管理平臺預(yù)研等工作。可以說智慧能源已經(jīng)成為5G、人工智能等前沿技術(shù)的重點應(yīng)用方向。

綜上，5G是構(gòu)建電力物聯(lián)網(wǎng)云、管、邊、端智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是電網(wǎng)感知測控邊界向電源側(cè)、電網(wǎng)末端、客戶側(cè)和供應(yīng)鏈的延伸，也是全面提升電網(wǎng)、設(shè)備、客戶的泛在互聯(lián)和全息感知能力連接的關(guān)鍵技術(shù)。5G的大速率、高可靠、低時延、廣連接、切片等技術(shù)優(yōu)勢，將在輸變電智能運維、電網(wǎng)精準控制和能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新業(yè)務(wù)應(yīng)用等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

在此基礎(chǔ)上，R18專項關(guān)注的智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施是我國電力行業(yè)央企、三大運營商、復(fù)旦大學(xué)等高校與國際領(lǐng)軍企業(yè)聯(lián)手打造，將針對面向“新基建”的5G智慧能源應(yīng)用形成全球亮點和國際標準，從而進一步引領(lǐng)該領(lǐng)域的全球技術(shù)革新與科技進步。

作者簡介

宋梁，加拿大國家工程院院士、復(fù)旦大學(xué)教授、中國特聘專家、多家上市公司首席科學(xué)家，兼任上海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院首席專家、加拿大多倫多大學(xué)教授、上海浦東物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟常務(wù)理事、上海5G云VR產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長等職務(wù)。

龐成鑫，2008年獲得法國國家研究中心博士，上海市特聘專家、上海市青年東方學(xué)者特聘教授、上海市浦江學(xué)者、國網(wǎng)電力科學(xué)院科技項目專家。龐成鑫分別在法國Bell實驗室、法國巴黎11大學(xué)IEF研究所、法國電信Orange-Labs研究所、法國巴黎11大學(xué)LCF研究所從事科研工作。
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