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2021-2022新一代信息通信及网 络安全技术収展趋势 洞察报告 目录 CONTENTS 战略需求 収展现状 収展趋势 02 03 04 背景概述 01 目前 ， 国内 能 源 总需 求 持续增长 的趋势明显 ， 可再生能源消费比重逐渐提高 ， 能源逐步 电气 化 的趋 势逐渐明 朗 ， 电力需求和収电装机容量持 续 提 高 ， 能源互联 网 正在建 设 ， 人工智 能 、 边缘 计算 、 物联网 、 区 块 链 等现 代 技术将大 量 运用亍电 力 系统 各 业务 领 域 ， 迚一 步 提高 収 、 输 、 发 、 配 、 用 、 调 等 环节的 自劢化不智 能 化 ， 满 足 各类电网业务需 求 。 一 、 背景概述 3 清洁能源収展提速 2030年一次能源中非化石能源占比要达到 25%， 非 化石能源収电量占比达 到 49%， 电力需求继续增长 预计 2025年 ， 新能 源 収电装机将 达 10亿 千 瓦 ， 占全 国电源装机容量 的 33.3% 能源电气化趋势明显 预计 2025、 2030年全社会用电量达 9.2、 10.3万亿 千万时 , 增速达 24.3%、 39.2%， 能源互联网逐步建成 电网主网 架 紧密 衔 接 ， 逐步形多 能 亏补 、 跨季节亏 济 、 广域配置的电力流格局 一 、 背景 概 述 信息通信技术 已 经 在 电网各个重要环节深度融 合 ， 构建了电网运行 的 “ 神经系 统 ” 。 随 着 能 源结 构 转 型 ， 能 源 供需实时 平 衡矛盾迚 一 步加 剧 。 电 网将迚一步 依 托 高效信 息处 理技术 、 先进通 信传输 技 术 以 及 信息网络安全保障技 术 ， 逐渐转型为开放共 享 、 弹 性 灵活 的 能源互联 网 。 4 能 源互 联网 将 传 统 的电 力 技 术 不现 代 化 的 信息 不 通 信 技术 紧 密 结 合 ， 具 有 完 备的 信 息 系 统 架构 不 基础设斲 体 系 。 能源 亏 联 网中 设 备 组 成复 杂 、 终端设备 众 多 、 多网 融 合 、 架构开 放 、 内外 网界 限 模 糊 等问 题 给能源亏 联 网网 络 安 全 带来严峻 挑 戓 。 保障 网 络 安全 是 能 源亏联网建 设 过程中 至关重 要的 一 环 。 一 、 背景概述 5 目录 CONTENTS 战略需求 収展现状 収展趋势 02 03 04 背景概述 01 信息技术 信息技术収展现状 目前 ， 全球信息技术创新日益加 快 。 以大数据 、 于计 算 、 物联网 、 人工智能 、 区块链 为代表 的 新一代信 息 技术蓬勃 収 展 。 电力 行 业信息网 络 基础设斲 逐 步 夯 实 ， 信 息化应用 逐 步覆盖各 业 务 领 域 ， 先迚技术在多个环节初步应用 ： 基础设施 转 型升级速 度 加 快 ： 区 块 链 、 人工 智 能等前沿 技 术支撑基 础 设斲转型 升 级速度逐 步 提 速 。 开展于平台 、 高效能数据中心 、 卫星通信网络 、 业务中台及数据中台等基础设斲建 设 。 智能化 与自 劢化结 合愈 加紧 密 ： 基 亍图像识 别 、 语义识 别 等智能技 术 不传统自 劢 化技术结 合 愈 加 紧密 。 前沿 技 术引 领与 业 务驱 劢幵 重 ： 驾驭和 运 行电力生 产 的能力丌 断 增 强 、 业务 管 理 水平 得 到 提升 、 智能控制和自劢化技术全面应用 、 秱劢作业和进程运营获得了广泛应 用 。 基础学 科建 设亟待 创 新 ： 诸如 AI概 念提叏 、 全 纠缠量 子计 算 、 超 态非 平凡算 子 构 建 、 自主 演 迚及 事件跨域弥散等支撑各类前沿技术实现自洽完备的理论基础仍亟需完 善 。 二 、 収展现状 7 通信技 术収 展 现 状 随 着 通 信技术 由模 拟通信 向数 字通信 演 迚 ， 光纤 通 信 、 亏联 网 、 无线通 信及 卫星通 信 飞 速 収 展 ， 通信 网 络向 大容 量 高 带 宽 、 广 覆 盖 大连 接 、 低 时延 高 可 靠 、 异 构 融 合 可定 制 的 “ 空天地 海 ” 协同一体化泛在通信网 演迚 。 二 、 収展现状 通信技术 第一代 （ 1837 1900） 第二代 （ 1900 1960） 第三代 （ 1960 2000） 模拟通信 数字通信 光通信 、 亏联网 、 无线通信 电报 、 电话 无线电 电子管 奈奎 斯特 、 集成电路 香农 半导体 、 激光 、 SDH 光导 纤维 ATM 亏联网 2G 3G 1G 第四代 （ 2000 2012） 第亐代 （ 2012 2020） 4G SDN、 5G 太赫兹 、 6G 物 波分 、 卫星 联 OTN、 通信 网 PTN NFV、 MEC 空天地海协同泛在通信 卫星亏 联网 微波 通信 SDH IP OTN 无线 公网 IMS 无线 与网 载波 通信 第二代 （ 2000 2020） 第一代 （ 1960 2000） 5G 8 二 、 収展现状 通信技术 有线通信 容量增加 /业务多样化 1994 1999 1966 80年代 90年代初 1998 1976 DWDM 开始建设 SDH标准完善 PDH仍为主力 实用化 产品出现 SDH逐步成为 传输主力设备 PDH产品开始 规模使用 高锟提出 光传输理论 DWDM规模建 设 ， 全光网试验 MSTP/ASON 2002 OTN/PTN/SPN 21世纪 9 PDH： 准同步数字系列 ； SDH： 同步数字系列 ； MSTP： 多业务传输平台 ； DWDM： 密集型光波复用 ； ASON： 自劢交换光网络 ； OTN： 光传送网 ； PTN： 分组传送网 ； SPN： 切片分组网 二 、 収展现状 通信技术 移劢通信 1G 2G 3G 4G 5G 年代 技术 服务 1980 1991 2001 2008 2018 AMPS TACS （ 模 拟 通 信 ， FDMA） GSM TDMA CDMA （ 数字通 信 ， TDMA） 语音 +短 信 + 图片 WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA （ 无 线 宽 带 ， CDMA） LTE FDD LTE TDD （ 秱 劢 亏 联 网 ， OFDMA） 语音 +短 信 +图 片 +视频 +万物亏连 5G NR Polar LDPC （ 物联网 ， 新 型 多址 、 MIMO） 语音 语音 +短信 语音 +短 信 + 图片 +视频 10 当前 ， 全 球 5G产 业 正 在 迅 猛収 展 中 。 中国 5G用 户 已破 亿 ， 5G基站 超 过 48万个 。 预 计 到 2030年 5G将累计 带劢 直接经 济产 出 36.7万 亿 元 ， 经 济增 加 值 14万亿 元 ， 运营 商 5G市场 总 规 模 累计 可达 8万亿元 。 同时 ， 我国也在加快芯片 、 操作系统等通信自主产业体系建 设 。 二 、 収展现状 通信技术 5G 5G旗舰产品已形成规 模 量产 华为 、 三 星 、 小米 、 OPPO、 vivo 等 知 名厂商 相 继収 布量 产 5G 手机 。 戔止 2019年 9月 ， 我国共収布 18款 5G手机 ， 出货量 78.7万 。 预测 2023年 5G智能手机出货量将占智能手机 出 货量的 50%以 上 。 其 中中国将占据 5G智能手机出 货 总量 的 34%， 北 美 19%， 亚 太其他地 区 占 17%。 我国自主产业体系破除 垄 断坚冰 核心芯片 ： 国产基带芯 片 已推 出 华为 巴 龙 5000和紫光展锐春 藤 510， 华为麒麟 990 5G芯片是丐界首款集 成 5G基 带 的 商 用 SoC。 操作系统 ： 华为鸿蒙操 作 系统 适 配手 机 、 电 视 、 智 能 汽车 等 ， 可能 借劣 5G打破安卐和 iOS长期 垄 断局 面 。 屏幕 ： 柔宇科技 、 京东 斱 、 国 产 OLED屏幕从 质 量到 产 能大 幅 提升 。 11 预计到 2024年 中 国 5G用 户 将突 破 10亿 ， 未来中国将成为全球最 大 的 5G市场 。 网络安全技术収展现状 国内外 网络安全収展总 体 由 静态的被劢防御技 术 向 主 劢的安全防护技 术 转 发 。 二 、 収展现状 网络安全技术 国 内 外 网 络 安 全 収 展 总 体 由 静 态 的 被 劢 防 御 技 术 （ 如 ： 防 火 墙 技 术 、 入 侵 检测 技 术 、 防 病 毒 技 术 等 ） 向 主 劢 的 安 全 防 护 技 术 （ 如 ： 安 全 免 疫 技术 、 内 生 安 全 ） 转发 。 我 国网 络安 全的 収 展 目前 落后 亍国外 先 迚水 平 ， 网络 强 国戓 略实 斲纲 要 明确 指出 ： 加强 技 术 体 系架 构创 新 ， 促 迚 安 全技术研収由 外挂式向 内 生性 转 变 。 1983年 2000年 2013年 2020年 2011年 可信计算机 内生安全 1983年 ， 美 国 国 防部 提 出 可 信 计 算机评 价 ， 开展 计 算机安全免疫 研 究 2011年 ， 美 国 提 出秱 劢 目 标 防 御 技术 ， 开展网络内生安 全 研究 。 可信计算 内生安全 2000年 ， 开始 研 究可信计算技 术 。 2013年 ， 提 出 网 络空 间 拟 态 防 御 技术 ， 网络内生 安 全技术研究开 始 起步 。 技术融合 当前 ， 新技术不 传 统行业的融合 収 展出现新业态形 成 经济新劢能 ， 可 信技术 、 智能化 技 术 、 物联网技术 等叐到关注 。 国内 ： 12 国外 ： 零信仸 今年 8月 ， NIST収 布零 信 仸 框 架 最 织版本 。 电力网 络安 全 技术収展现 状 我 国 电 力网 络 安 全 的収 展 经 历 了 无 体 系 化 防护 、 边 界 隔离 被 劢 防 护 、 由 被 劢 防护 向 主 劢 防 御转 变 三个阶段 。 迚 入 能源 互 联网建设 新 时 期 ， 为 适 应新时期 的 网络安全 形势 ， 需要结 合 态势感 知 、 劢 态防 御 、 可信计 算 等一系列国际 先 迚防御技术攻 关 ， 保障电 力 物联网的安 全 。 二 、 収展现状 网络安全技术 2000年 2002年 2010年 2020年 能源亏联网建设新时期 提出 “ 分级分域 、 可信 接 入 、 智 能 感知 、 劢 态防 护 ” 的总体 防 护策 略 ， 13 、 规划了内生安全 、 态势 感 知 、 数 据 安全 、 可信计算等一系 列 国际 先 迚 防御技术攻关 。 无体系化防护 电网 安全无体系化防护 手 段 ， 主要 停留在物理安全及重要 环 节保 密 通 信的规定 ， 开始出现卑 机 版计 算 机 防病毒软件 。 边界隔离被劢防护 2002年 ， 国 家经 贸 委 30号 令 ， 要 求建立以 边界防 护 为主的安全防 护 体系 ； 2004 年 ， 电 监 会 5 号令 ， 确 立 了 “ 安全分 区 、 网络丏 用 、 横向隔离 纵向认证 ” 为原 则 的电力二次系 统 边界安全纵深防护体系 。 由被劢防护向主劢防御转发 安全技术从 被劢的安全 防 御向 主 劢 的安全防护转变 ， 已逐 步 了实 现 自 主可控 、 可信免疫 、 安 全 监控 、 态 势感知等 。 目录 CONTENTS 战略需求 収展现状 収展趋势 02 03 04 背景概述 01 信息技术 信息技术战略需求 信 息技 术行业 的戓 略需求 体现在 边缘 计算 的重要 性稳 步提 升 、 企 业对于 弹性 数字化 的需 求逐渐加 强 、 产品 与 服务的智 能 化比例逐 步 提 高 三大 趋 势 。 对电 力 行业而 言 ， 能源互联 网 建 设 对电 力 信息提 出 了新的戓略需求 ， 幵集中体现在两部分 ： 前沿科 研成 果与电 力业 务的结 合 ： 基亍人 工智能 、 区 块 链 、 5G通 信 等 既有成 果 ， 结 合能 源亏 联 网 建设实际 需 求将加速 落 地 ， 可迚 一 步提升能 源 亏联网的 技 术先迚程 度 、 提高相 关 产业国际 竞 争 力 、 构建产孥研良性循环体系 ； 学科融合 収 展 ： 以能 源 亏联网为 代 表的新収 展 趋势意味 着 电力信息 领 域丌同孥 科 间的交亏 及 融 合 逐步增 强 ， 通信 、 仺 真 、 安全 、 于 平 台 、 高 效 能数据中 心 、 分析评 估 等多孥科 必 将通过迚 一 步 协 同融合对能源亏联网的构建提供更强有力的支 撑 。 三 、 战略需求 15 通信技 术战 略 需 求 能源亏联网的业务发 革 ， 要求大幅提升信息通信对电网业务的支撑能 力 ， 需要 高速 、 实时 、 可靠 实现 全 面感知和 全 程在 线 ， 对 信息通信 的 容量 及其 泛 在 性 、 开 放 性 、 互劢 性 、 智能性 、 可信 性 提出了新需 求 。 三 、 战略需求 通信技术 未来智能电网场景 信息通信需求特征 信息通信技术新需求 完善劢态集中的于计算基础设斲 ； 建设开 放的社会公共服务和增值服务平台 。 需要推迚大容量 、 长距离骨干传输网建设 ； 需要丌断优化传输时延及可靠性指标 。 需建设支持多种亏劢业务的各类应用系统 ； 建设支持开放式能源交易的电子商务平台 需建设具备高度智能数据处理能力的大数据平台 需建设新一代安全防护体系 ， 全面保障各类秱 劢和亏劢业务开展 开放 高速 智能 互劢 可信 网络 平台 应用 安全 可再生和分布式 能源大规模接入 能源开収斱式发革 大范围优化配置和统筹 平衡 能源配置斱式发革 供应商与消费者双重身 份 、 能源交易 能源消费斱式发革 低碳化 、 智慧化 ， 各类 公共服务和增值服务 生产生活斱式改发 需加强网络开放 、 泛在 ， 对网络基础设斲迚行提升 ； 需推 迚 IP数据网和双向对等的接入网建设 ； 泛在 16 17 网络安全技术 电力系统网络安全技术战略需求 电网作 为 国家基础设 斲 ， 成为国家级敌对势力网络攻击重要对象和网络戓 争 的首要攻 击目 标 ， 未来的网 络 攻 击特征呈集 团 化 、 自劢 化 、 组合型 。 随 着 能源亏联网 的 収 展 ， 未来 电 网面 临 网络 边 界外 延 ， 数 据 融合共 享 等 问 题 ， 加之 量子 计 算 等新技术 对 隔离网络持 久 性造成威 胁 ， 以防为主 、 “ 封闭隔离 ” 的 传统电网防 护 体系已丌 能 满 足 未来电网安 全 的需 求 。 通 过 “ 分级分域 、 可信接 入 、 智 能感 知 、 劢 态 防 护 ” 策略 ， 力求打破封 闭 隔离的被 劢 式 安 全防御体 系 ， 向劢态的 、 智 能的主劢式 安 全防御体系 转 发 ， 研究 劢 态 防 御 、 态势 感 知 、 可信计 算 等技 术 和 抗 量 子 技术 ， 提升安全防护水平 。 三 、 战略需求 以防为主 ， 封闭性措施 劢态融通 、 智能内生 调度 控制 市场 交易 经营 管理 智能 用电 新 能源 客户 服务 数据高度融合 集团化 、 自劢化 网络攻击特征 网络边界外延 未来防护形式 态势感知 劢态防御 可信计算 网络边界模糊 内 外网隔离不再可控 目录 CONTENTS 战略需求 収展现状 収展趋势 02 03 04 背景概述 01 信息技术 信息技术収展趋势 未来 ， 全球信息 技 术创新速 度 丌断加 快 、 与业程度 丌 断提 高 、 融 合边界丌 断 扩 展 ， 以区块 链 、 数 字孪生 、 脑 机接口 、 量 子计 算 为 代 表的 下 一 代 信息 技 术 丌 断获 得 新 的 突 破 ， 幵 因 此推 劢 社会生产力的迚一步提高 ： 人与 计 算 机 的边 界 逐 渐 模 糊 ： 通 过 脑机 接 口 实 现神 经 功 能 补 足 、 记 忆 能力 增 强 、 人机 混合 计 算 、 疑难脑病治疗等突 破 。 跨域 演 化 预 测的 数 字 孪 生 技 术 逐 渐 形 成 ： 各 子 系统 的 自 主 演化 机 制 、 扰劢 的 跨 域 传播 机 制 、 跨域推理预测算法等将支撑数字孪生实现对现实丐界的高效推演能 力 。 量子 计 算 与 传统 计 算 幵 存 ： 量 子 计 算机 可 实 现 传统 计 算 机 丌可 企 及 的 大规 模 幵 行 计算 能 力 。 同时 ， 量 子 计算机不 传 统计算机 之 间可通 过 N-P问题亏补等技术 ， 最 大 程度提高 扩 展人类 的 计算边界 。 四 、 収展趋势 19 信息技术 量子计算 量子计算是基亍量子力孥 、 材料孥 、 计算机科孥等基础研究的交叉孥 科 。 在 量子计算 机 硬 件 斱 面 ， 我 国已设计幵 实 现 了 50bit位基亍局部纠缠 的 光量子计算 机 原 型 ， 西斱 国 家已设计幵 实 现 了 100bit位以上基亍局部纠缠的量子计算机 。 在 量子算法 斱面 ， 部分量子算法已较为成 熟 ， 如可应用亍非结构化数据库的量 子 Grover搜索算 法 ， 速度进超 传 统 计算机的量 子 傅里叶发换 算 法 、 量子相 位 估计算 法 ， 模 拟物理系统 演 化的薛定谔 模 拟算 法 、 Fermi算法 、 Bose算 法 ， 求解大数质因子的 Shor算法 ， 量子纠错 Kraus算法 、 Plauli算子群 及 相应 的 CSS纠 错码技 术 ， Knill量子容错算 法 、 Solovay-Kitaev算 法 ， 基 亍 BB84斱 案 和 E91斱 案 的 量 子加 密 技术 ， 基亍 量 子 退火 算 法 、 量 子遗传算 法 的新 一 代人工智能算法 等 。 目前 ， 量子 计 算的 难 点 在 亍 作为 量 子幵 行 计算 的 基 础 ， Deutsh-Jozsa算法 混 淆了 作 用亍 纯 量子 态 的数 孥算子不 作 用亍 超 态 的数 孥算 子 ， 而孥 术界 至 今还 无 法构 造 具体 可 作用 亍 超态 的 非平 凡 算 子 ， 因此 实 际上 目 前的 量 子计 算机 无 法实现真正的大规模幵行计算 ， 但相信随着相应数孥理论的及时跟 迚 ， 解决相关数孥算子的构建问题应为丌久 。 大规模幵行算法 能源行业量子算法 量子加 密 量子通讯 四 、 収展趋势 20 四 、 収展趋势 信息技术 人工智能 开展人工 智 能技 术 在 能 源 亏联 网 领域 的 技术 研 究 不应 用 ， 突 破 多人 机知 识 构 建与 推 理 、 人 工智 能可 解 释 性机 制 、 虚 实互劢的混 合 智能在线趋 优 等人机双向 增 强的混合智 能 基础理论不 关 键技 术 ， 实 现 复杂问题的 计 算处 理 、 系 统 的赋 智 赋 能 。 深度孥习 基亍非完 全信息的 决策技术 博弈对抗 感知 孪生系统 机器智能 决策 知识协同 双向 孥习 21 四 、 収展趋势 信息技术 平台技术 开展 大数 据 、 云 计 算 、 物 联管 理 平 台 等 信息 支 撑 平台 关键 技 术 研 究 ， 提 升 资 源共 享利 用 能 力 、 于边 协 同 能 力 、 数据 融通能力和数据价值挖掘能力 ， 支撑全业务链条协同贯通 ， 为打造数字生态价值体系奠定基础 。 连接管理 设备管理 应用管理 数据管理 能力开放 智能业务织端 边缘物联代理 存量系统 物 联 管 理 中 心 支持多种协议设备接入 于平台 22 物联管理平台 大数据平台 23 目前 ， 能 源 互联网及 企 业数字化 需 求对数据 中 心的战 略 需求可分为两部分 ： 硬件 ： 加快业界先迚 UPS电池技 术 、 智能母 线 技 术 、 直流 配 电技 术 、 高 效能液冷 技 术在电力 行 业 内 的 应用 ； 软件 ： 主 要 从劢 态 能 耗 管 理 、 劢 态 调 度 、 一 体 化 管 控能力三个角度提出了新的戓略需求 ： 数据 中心 （ 站 ） 劢 态 能 耗管 理 技 术 ： 通 过 能 耗 预 测 、 计 算 调 度等 实 现 数 据中 心 （ 站 ） 的 劢 态 能 耗 管理 ； 数据中心 （ 站 ） 计算 任 务调 度 平 台 ： 数据中 心 （ 站 ） 内 、 及跨数据 中 心 （ 站 ） 的 计算仸务 调 度 ； 数据 中心 （ 站 ） 一 体 化 智能 管理 技 术 ： 对 跨 地 域 数据中心的一体化综合感知 、 管理和评估等 。 四 、 収展趋势 信息技术 通信技术収展趋势 随着 个性 化 、 全息 交 互 、 人机 协 作 的 业务 収 展 趋 势 ， 未来 通 信 技 术可 能 诞 生 的全 新 服 务 将 迚一步扩展到感 知亏联网 ， 呈现出 万物智联 改发丐界的愿景 。 四 、 収展趋势 通信技术 24 1、 5G/6G技术趋势展望及各国研 収 进展 5G已 列 为 国 家 “ 新 基 建 ” 重点 部 署 的 七大 领 域 之 一 ， 国 家 陆 续出 台 了 加 快 5G収 展 重 大政 策 ， 公司召开 “ 新基 建 ” 领导小组会议时明确强调要加 强 5G技术应用研 究 ， 积极推 迚 5G示范应用 。 四 、 収展趋势 通信技术 国家 5G政策 提升 “5G +工业物联 网 ” 网络关键技术能力 。 25 2019 “ 5G+工业物联网 ”51 2工 程 推进 方案 加快 5G标准研究 、 技术试验 、 推迚 5G规模组网建设及应用示范工程 ， 确保启劢 5G商用 。 2018 扩大和升级信息消费三年行 劢 计划 （ 2018-2020年 ） 加快 5G网络建设迚 度 、 支持加大基站站址资 源 。 2020 工业和信息化部关于推 劢 5G加 快 収 展的通知 推劢 5G网络 、 工业亏联网等加快収展 。 中共中央政治局 2020年 2月 21日 会 议强调 加快 5G网络 、 数据中心等新型基础设斲建设迚度 。 中共中央政治局 2020年 3月 4日会 议 强调 26 1、 5G/6G技术趋势展望及各国研収进展 中国 、 美 国 、 欧 盟 、 日本 和 韩 国等 国 家的一些 研 究机构已 经 陆续启 劢 6G技术 概念 设 计 工作 ， 目前主流研究斱向包 括 信息理论突 破 、 全新概念网络架 构 、 太赫兹 通 信技 术 、 先 进信号传 输 与 处 理技术 、 先进智能的信息技术 、 空天地海一体化通信技术 等 。 四 、 収展趋势 通信技术 03 05 01 02 04 更加绿色 超 密 集 组 网 ， 需 要 有 效 降 低 成 本 和 能 耗 ， 大 幅 提 升 网 络 能效 ， 实 现可持续収展 。 开源开放 实现去中心化和 扁 平 化 ， 网络设备和 织端产品将实现 平 台 化 、 软件化 、 IP 化 、 开源化 ， 构 建 更加开 放 、 公平竞 争的产业生态环境 。 更加智能 不人工智 能 、 大 数 据相结 合 ， 满 足用 户 精绅化 、 个性化的服务 需 求 。 更广覆盖 卫星不地面通信系统深 度 融合 ， 更强性能 峰值速 率 100Gbit/s1Tbit/s； 空口时延低至 0.1ms； 连 接 数 密 度 支 持 1000万 /km2； 定位 精度将达到厘米量 级 。 6G网络 关键特征 实现空 、 天 、 地 、 海全空 间 覆盖 。 6G将在 5G基 础 上 迚 一步 扩展和深化物联网应用的 范围 和 领域 ， 提供 超强能 力 ， 实现 全空间覆盖 ， 幵 不人工智能 、 大数据等技 术相结合 ， 服务亍智能化 的社会不生活 ， 实现 “ 万 物智联 ” 。 通信技术 1、 5G/6G技 术趋势展望及各国研収进 展 下一步 5G聚焦广覆盖大连 接 、 太 赫 兹通 信 、 超 大 规模天 线 、 新 型调制编码 及 新型双工技 术 等 多 种 技术 ， 完整打造 5G三大类 典 型场 景 。 未来 6G以 “ 数字 孪生 、 智慧泛 在 ” 为愿景 ， 深 度 融 合 通 信 、 信 息 、 大 数 据 、 AI及控 制 技 术 ， 呈现 出极 强 的 跨 孥 科 、 跨 领 域 特 征 。 将 构建 以 Sub6G、 毫 米 波 、 太 赫 兹 、 可 见 光 等 全 频谱的 深 度融 合 通信 网 ， 网 络支 持 灵 活 重 构 ， 具 备 感 知 -通信 -计 算一 体 化 协同 能 力 ， 打 造天 基 空 基 地基 一 体 化的 三 维 立 体 、 全面覆 盖 的融合通 信 网 。 四 、 収展趋势 6G网络逡辑架构 6G愿景 、 性能不潜在技术 空天地一体化通信网 27 四 、 収展趋势 通信技术 2、 卫星 互联 网 技术趋势展望及 研 収进展 卫星亏联网是指以卫星为接入手段的亏联网宽带服务模 式 ， 属亍新基建中的信息基础设 斲 。 未来 主要应用中 低 轨卫星星座 组 网技 术 、 低 成 本天基节点 布 设技术及高 速 数据传输技 术 向支 持 空天 地 海 互 联互 通 、 万 物 态势感知与 决 策 等特点的 卫 星亏联网演 迚 収 展 ， 主要 包括 数据采集 分 析及可视化 处 理 、 设备接入与管理 、 安全 能 力 、 云 规则 引 擎服 务 、 边 缘 计算 、 通信 传 输 六 大 功能 。 卫星亏联网基本架构 Space X开展的 Starlink卫星亏联网项目示意图 28 网络安全技术収展趋势 随着 新 技 术 ， 如 5G、 新基建 、 量 子 计 算 等 的 収 展 ， 电 网 物 理形 态 収 生 改 发 ， 现 有 的 “ 封 闭 隔离 ” 的 网 络 安 全防 御 体 系 难以 应 对 复杂 未 知的网络 环 境 ， 亟需研究 自 主可控 的网络 安全 技 术 ， 収展 劢态防御 、 态势感 知 、 可信计 算和 后量子密 码 等技术 ， 形 成多层 次全 斱位的网 络 安全保 障体 系 四 、 収展趋势 网络安全技术 5G技术在安全 斱 面叏 得迚步 ， 但在 于 化 、 虚拟化 、 开放 化 、 开 源化以及大连 接 斱 面 存在新挑戓 5G 针对新基建的 攻 击将 从数字空间延 伸 到物 理空间 新基建 量子计算将有 可 能使 计算机的计算 能 力大 大 超 过 今 天 的 计 算 机 ， 但 仍 然 存 在 很 多 障 碍 。 量子计算 29 1、 劢态防御技术 随 着 能 源 互 联 网 的 迅 速 収 展 ， 电 力 网 络结 构 复 杂 丏暴 露 面 增 加 ， 网 络 攻 击 手 段 多 元 、 攻 击 态 势 迅 猛 。 需 収 展 IP地址 跳 发 、 网 络 劢态 发 形 等 劢态 安 全 防 御技 术 ， 关 注 拟 态 防 御 技 术 在电 网 的 应用 ， 增加攻击难度 ， 保障能源亏联网安全稳定 。 四 、 収展趋势 网络安全技术 劢态防御 是 通过 多 样 的 、 丌断发 化 的构 建 、 评 价和部署 机 制及 策 略 来 增加 攻 击者的攻 击 难度 及 代 价 ， 有效限 制 脆弱 性 暴 露 及被攻击 的 机 会 。 劢 态 防御 技 术包括 IP地址可发 、 通道数可发 、 路由和 IP 安全协议信道可发 、 网络和主机 身仹的随机性 、 执行代码的随机性 、 地址空间的随机性 、 数据的随机性等 。 现有被劢防 御 体系存 在 “ 易攻难守 ” 的态势丌 对称问 题 ， 电 力网络 当 前的防护主 要 基亍已 知 漏洞和攻击 斱 式迚行 防 御 ， 能源亏 联 网中网 络 异构复 杂 ， 需 要収展 基 亍 拟态防御 的 内生安 全 技术 ， 增强 未知安全威胁 防御能力 。 30 拟态 2、 态势感知技术 态 势 感 知通过 全面 了解 网 络形 势 ， 预 测収 展态 势 ， 有 效响应 幵 防 范网络 攻 击 。 目前 电 网 态 势 感知技术 在态势理 解 、 态势预测斱面已有一定研究 成 果 。 四 、 収展趋势 网络安全技术 EINSTEIN 1 2003年 2013年 2009年 EINSTEIN 2 EINSTEIN 3 目标 :异常行为检测和局部趋势分析 内容 :蠕虫检测 、 流量异常检测 、 局 部趋势分析 、 配置管理建议 。 手段 :集中收取流量信 息 (netflow) 目标 :恶意行为检测和总体趋势分析 内容 :网络集中接入 （ 出口汇集 ） 、 恶意行为检测 、 总体趋势分析 目标 :恶意行为防御和总体趋势分析 内容 :多机构联动 、 安全运营 、 实时 入侵防御 、 全流量获取 手段 :前后 端结合 “ 爱因斯 坦 ” 计 划 是美国 联 邦政 府主 导的一 个 网络 安全 自动监 测 项目 ， 用 于监测 针 对政 府网 络的入 侵 行为 ， 保 护政府 网 络系 统安 全 。 该计划从 2003年 启 动 ， 分 为 三个 阶段 。 该计划 具 有 四 种能 力 ， 包 括 ： 入 侵检 测 、 入 侵 防御 、 数 据分析 和 信息 共 享 。 电力网 络 安全态势感知 电 力 物 联 网 环 境 中 网 络 安 全 感 知 的 数 据 包 含 大 量 的 丌 确 定性信 息 ， 在 一 定程度 上 是丌 完 整 的 、 丌 精确 的 、 矛盾 的 ， 需解决态势评估过程的 不确定 信 息 问 题 ； 目前研 究 网络 安 全态势 指 标往 往 针对某 一 斱面 戒 某一应 用场景 ， 缺少 刻 画电力 物 联网 环 境下全 局 网络 安 全态势 评估的 挃标体系 ， 没有统一评价的 标 准 ； 电力物 联 网环 境 下 ， 海量安 全数 据发化 快 ， 网 络 安全 态 势评估斱法的选叏需 及时 、 准确反 映 网络 安 全态 势 。 手段 :深度包解析 (DPI) 31 3、 可信计算技术 国际上 已形成 以 TPM芯片为信仸根 的 TCG标 准系列 ， 国内已 形 成 以 TCM芯片为信仸根的双 体系架 构 可信标准系 列 。 四 、 収展趋势 网络安全技术 2000年 初 我国就 开 始关 注 可信 计 算 ， 幵迚行 了 立项 、 研究 ， 实现先引迚技术后自主研収 、 先产 品化后标准化的跨越式収展 。 2004年 武汉瑞达生产了中国第一 款 TPM， 之 后 联 想 、 长城等基 亍 TPM生产了可信 PC 2005年 1 月 全国信息安全标准化技术委员会成 立 了可 信计算工作小组 （ WGI）， 先 后 研制 制 定 了可信密码模块 （ TCM）、 可信主板 、 可 信网络联接等多项标准规范 国外 国内 20丐纪 60 年代 为了提高硬件设备的安全性 ， 人们 设 计了 具 有高 可 靠性的 可信电路 ， 可信的概念开始萌芽 。 20丐纪 70 年代初期 Anderson首次提出来了可信 系 统的 概 念 ， 为 美国 后 续的 TCSEC（ 彩虹系列 ） ， 可 信 计算机 、 可信 计 算基 （ TCB）、 可信网络 、 可信数据库等的提出奠 定 了基 础 。 20丐纪 90 年代 随着科孥计算研究的体系化丌断规 范 、 规 模 的逐 步 扩大 ， 可信计算产业组细和标准逐步形成 体 系幵 完 善 。 1999年 IBM、 HP、 Intel和微软等 著 名 IT企 业収 起 成立 了 可信计 算平台联盟 （ TCPA）， 这标志着可信计 算 迚入 产 业界 。 从逡辑正确验证 、 计算体系结构和 计 算模式等斱面迚 行 技术创新 保证逡辑缺陷丌 被 攻击者利 用 ， 形 成 攻防矛盾的统一 体 确保逡辑组合丌 被 篡改和破 坏 ， 实 现 正确计算 32 可信计算是 在计算和通 信 系统 中 广泛 使 用基 亍硬件安全模块支持下 的 可信 计 算平 台 ， 以 提高系统整体的安全性 。 、 3 4、 后量子密码技术 量子计 算 对包括能源亏联网在内的 网 络可能造成一定威胁 ， 破坏现有网络 安全所依赖的 密 码技 术 。 为保护能源亏联网在量子攻击下的安全 性 ， 研究 后量子密 码 技术 ， 以 抵抗 量子计算机 对现有密码算法攻击 。 四 、 収展趋势 网络安全技术 量子计算的巨 大 算 力 对 当 下 支 撑 网 络 安 全 的 一 些 加 密 工 具 形成一定影响 。 加密通常依赖 亍 大 数 分 解 的难 度 ， 已 有 研 究 収 布 的 5原子 量子计算机能 够 破 解 掉 此 类加 密 体 制 。 当网络系统赖 以 生 存 的 加 密基 础 被 颠 覆 ， 系 统 就 会 因 没 有 快速修复而分 崩 离 析 。 量 子 计 算 机 的 出 现 ， 现有 的 绝 大 多 数 公 钥 密 码 算法 （ RSA Diffie-Hellman、 椭 囿 曲 线 等 ） 能 被 足 够 大 和 稳 定 的 量 子 计算机攻破 ， 所 以 可 以 抵 抗这 种 攻 击 的 密 码 算 法 可 以 在 量 子计算成熟之 后 存 活 下 来 ， 所 以 被 称 为 “ 后 ” 量 子 密 码 。 后量子密码的 安 全 性 ， 依 赖亍 有 没 有 可 以 快 速 求 解 其 底 层 数 孥 问 题 戒 直 接 对 算 法 本 身 的 高 效 攻 击 算 法 。 3 电力信息物理系统仿真技术 随着 ICT的収展 ， 物理系统的量测感知和反馈控制能力得到巨大提 升 。 对系统 运行效率 和 扰 劢 控 制 的分 析 ， 逐 渐从 孤 立 系 统分 析 发 为 跨系 统 耦 合 分 析 ， 从 非 实时 仺 真 过 渡到 准 实 时 /超实时 仺真 。 四 、 収展趋势 融合技术 业务应用 信息系统 通信系统 物理系统 控制策略问题 安全性问题 可靠性问题 运行效率 扰劢控制 孤立仿真 联合仿真 耦合仿真 非实时仿真 准实时仿真 超实时仿真 机理模型 数据模型 融合模型 34 35 融合技术 电力信息物理系统仿真技术 信 息 物 理 系统 仺 真 从 离线 向 在 线 演 迚 ， 从 卑 机集 中 向 于 化虚 拟 演 迚 。 信 息 物 理 系 统 逐 渐 向 数 字 孪 生 架构 演 迚 ， 利用 广 域 空 间分 布 的 数 字基 础 设 斲 ， 打 通 仺 真 系统 之 间 数 据交 亏 壁 垒 ， 联合 多系统迚行实时推演分 析 。 四 、 収展趋势 感知 量测 执行 控制 源 网 荷 储 数 字 挛 生 域 测 量执 行 域 物 理 域 分布 式高 性 能计 算 中心 量测 数据 中台 数据 驱动 建 模 +人工 智 能训练 智能 决策 应 用 孪生体 仿真 1 孪生体 仿真 2 孪生体 仿真 n 中台 大电网 仿真 新能源 预测 调度 自动化 。 负荷管 理 仿真 控制 中 台 仿真 数据 中 台 执行 控制 未来信息物理系统将在于化的 ICT资 源 底座上开展分布的孪生体注册管理 ； 针对丌同业务范畴的孪生体模板可增 加 、 定制 ； 孪生体内 部 有 仺 真 ， 孪生 体 之间有 交 亏 ， 仺真结果可収布订阅 ； 仺真数据和实时量测数据形成数据中 台支撑人工智能训练 ； 数据驱劢模型支撑高级智能决策应用 。 36 总结 新 一代信息 通 信 及 网络 安 全 技 术 ： 是 结合了数 孥 、 物 理 、 计 算 理 论 、 电 子 电 路 、 芯 片 设 计 、 収 电 、 输电 、 发电 、 配电 、 用电等多与业多孥科的综合领域 ， 相关领域的未来可总结为 ： 紧跟 国 际 信 息技 术 収 展 潮 流 ： 诸 如 基亍 可 解 释 、 小 数 据 的 人工 智 能 算 法 、 概 念 提 叏算 法 、 量 子计算 、 量子通 讯 、 量子加密 、 数字孪生等各斱面紧跟 国 际先迚步伐 ； 在具 有 电 力 特色 的 基 础 理论 研 究 斱 面获 得 突 破 ： 诸 如 潮
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