【专栏推荐】5G等新一代信息技术在能源互联网中的应用研究专栏

编者按：当前，以5G、人工智能、大数据、物联网等为代表的新一代信息技术蓬勃发展，已成为国家发展战略新兴产业。将5G等技术融入到电网建设，构建高效、可靠、稳定、智能的能源互联网是技术演进的必然趋势。如何结合电网的实际需求，充分发挥新技术的优势，在理论和技术层面仍存在诸多问题亟待探讨和研究。为充分体现5G等新一代信息技术在能源互联网建设中的应用优势，跟踪最新进展和发展趋势，共享最新学术和技术成果，《中国电力》编辑部特邀请北京交通大学计算机与信息技术学院计算机工程系主任、博导 熊轲教授作为特约主编，主持“5G等新一代信息技术在能源互联网中的应用研究”专栏。专栏于2021年3期刊出，共计4篇文章。本期公众号将专栏文章进行汇编，以飨读者！

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01

作者：熊轲, 张锐晨, 王蕊, 钟桂东, 张煜

单位：北京交通大学 计算机与信息技术学院；辽宁广播电视大学；佳讯飞鸿（北京）智能科技研究院；国网能源研究院有限公司

摘要：电力物联网（electricity internet of things, EIoT）作为物联网和智能电网的结合，能够有效整合各类通信设备以及电力资源，提高电网信息化水平及现有设备利用率，并为建设具备全面感知、高效应变、灵活处理的智慧能源互联网提供了典型范例。第5代移动通信（the fifth generation mobile communication network，5G）具备“高速率、高容量、高可靠性、低时延与低能耗”的特点，其关键技术能够满足电力系统“海量设备接入、海量电力数据传输、电网极高可靠性、灵活协同响应、设备寿命持久”的需求，因此将5G通信技术与电力物联网进行深度融合已成为下一步研究与发展的重点。首先概述了电力物联网的基本概念，并结合5G通信技术的特点，提出了基于5G的电力物联网总体架构；然后分析总结了现有5G关键技术及其在物联网中的应用，最后对5G通信技术和电力物联网融合的未来研究趋势进行展望。

02

一种基于射频指纹的电力物联网设备身份识别方法

作者：刘铭, 刘念, 韩晓艺, 彭林宁, 付华, 陈一悰

单位：北京交通大学 计算机与信息技术学院(交通数据分析与挖掘北京市重点实验室)；东南大学 网络空间安全学院；国网陕西省电力公司电力科学研究院

摘要：由于通信媒介的开放性，电力物联网设备的无线通信过程面临着信息安全风险。提出使用无线设备固有的射频指纹作为物联网设备身份识别的依据，并利用深度学习技术实现双向设备身份识别，以增强无线接入阶段的安全性。该方法采用边缘计算的思路，利用通信信道双向的互易性，将物联网终端设备需要完成的基站身份学习任务转移到基站处完成，降低了对于物联网设备算力、存储、能耗等方面的需求，适用于物联网应用场景。实验结果表明，该方法能够达到良好的设备身份识别性能。

作者：熊轲, 吴思宇, 郑海娜, 王蕊, 张煜

单位：北京交通大学 计算机与信息技术学院；清华大学 车辆与运载学院；辽宁广播电视大学；国网能源研究院有限公司

摘要：5G技术发展使用户能够通过车联网和V2X（vehicle to everything）技术快速获取周围物理环境的信息。车辆、电网运营商等也能根据路网信息进行更好的资源分配与调度，从而促进现代化智慧交通、智慧城市等发展战略的实现。考虑到现代化城市不同区域承担着不同功能，在车辆停靠、电网容量、土地约束、成本价格等方面具有不同特征，为优化充电站部署，建立了V2X辅助下城市区域特征差异充电站模型。考虑实际情况，引入M/M/S/K排队模型和用户充电决策模型对用户行为进行刻画。进一步建立优化模型，在用地面积、电网容量以及服务需求的约束下，通过充电站点选择和充电桩部署，最大化运营商收益。为求解该问题，设计了一种基于站点容量和用户充电行为的充电站网络规划方法，首先求解给定站点的最优充电桩部署数目，然后对候选站点进行筛选聚合实现充电站网络优化。仿真验证了所提优化方法的有效性，所提充电站网络优化方法能够有效提高站点内充电桩利用率，减少运营商建设成本，提升运营商整体盈利。

04

作者：赵宏大, 陈琛, 王哲, 王海勇

单位：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院；中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司

摘要：构建高效连接、大容量带宽、低通信时延的电力无线专网，是电力信息物理系统（cyber physical system, CPS）业务可靠运行的重要保障，有必要对电力CPS环境下电力无线专网进行研究。首先分析了电力CPS环境下电力业务对通信网络的需求，结合电力业务特征研究了5G通信技术的通信组网架构。然后结合电力业务需求和5G通技术特点，提出了电力4G无线专网向5G演进目标，并构建了循序渐进的演进思路。分别提出电力4G无线专网终端、基站、回传网、核心网的演进策略。最后，对电力无线专网的演进策略进行了展望。

引文信息

熊轲, 张锐晨, 王蕊, 等. 5G助力电力物联网：网络架构与关键技术[J]. 中国电力, 2021, 54(3): 99-108.

XIONG Ke, ZHANG Ruichen, WANG Rui, et al. 5g-enabled electricity internet of things: the network architecture and key technologies[J]. Electric Power, 2021, 54(3): 99-108.

刘铭, 刘念, 韩晓艺, 等. 一种基于射频指纹的电力物联网设备身份识别方法[J]. 中国电力, 2021, 54(3): 80-88.

LIU Ming, LIU Nian, HAN Xiaoyi, et al. A rf fingerprint based eiot device identification method[J]. Electric Power, 2021, 54(3): 80-88.

熊轲, 吴思宇, 郑海娜, 等. 5G-V2X辅助下基于站点区域类型的城市充电站规划方法[J]. 中国电力, 2021, 54(3): 89-98.

XIONG Ke, WU Siyu, ZHENG Haina, et al. 5g-v2x-based vehicle charging station planning method considering different land-use types[J]. Electric Power, 2021, 54(3): 89-98. 

赵宏大, 陈琛, 王哲, 等. 电力CPS环境下电力4G无线专网向5G演进策略[J]. 中国电力, 2021, 54(3): 68-79.

ZHAO Hongda, CHEN Chen, WANG Zhe, et al. Evolution strategy of 4g wireless private network to 5g in power cps environment[J]. Electric Power, 2021, 54(3): 68-79. 

专栏特约主编简介——熊轲

熊轲，教授，博士生导师，北京交通大学计算机与信息技术学院计算机工程系主任、信息通信网络研究所副所长。曾为清华大学信息技术学院博士后研究员和美国马里兰大学访问学者。2016年至2017于电信科学研究院大唐无线移动创新中心，以5G网络技术专家身份挂职锻炼。2017年11月破格晋升正教授。目前为IEEE会员，CCF会员，电子学会（CIE）高级会员。主要研究方向：物联网、人工智能+5G、无人机网络，大数据分析，基于人工智能的网络优化等。近年来主持国家自然科学基金等科研基金项目10余项，以核心成员参加“973”、“863”等科研项目20余项。申请发明专利20余项。在国际期刊和学术会议发表SCI/EI/ISTP检索论120余篇，包括ESI高被引论文5篇，ESI热点论文1篇。获HMWC’2014，第25和第26届中国电子学会信息分会学术年会最佳论文奖，获北京交通大学2017华为奖教金，获北京交通大学2019青年五四奖章。曾担任多个IEEE和ACM 国际会议的分会主席。目前担任SCI英文期刊ETRI Journal的编委、EI期刊Infocommunicaitons编委、信息与工业化产业部主办国家级科技期刊《新型工业化》的副主编和电子学会中文期刊《软件》的编委。担任SCI期刊EURASIP Journal on Wireless Communication and Networking和Electronics专刊客座主编和SCI期刊Wiley Wireless Communication and Mobile Computing专刊编委。

 往期回顾 

编辑：杨彪

审核：方彤

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