面向新型电力系统的天空地一体化网络架构设计

左浩然; 孟建; 周飞飞; 朱云飞; 姜沁汝; 梁伟; 蔡垚森

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2025032

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面向新型电力系统的天空地一体化网络架构设计

应用 | 更新时间：2025-10-27

- 面向新型电力系统的天空地一体化网络架构设计
- Design of Space-Air-Ground Integrated Network Architecture for New Power System
- 天地一体化信息网络 2025年6卷第3期页码：100-109
- 作者机构：
  
  1.国网电力科学研究院有限公司，江苏南京 211106
  2.南京南瑞信息通信科技有限公司，江苏南京 211106
  3.国网山东省电力公司，山东济南 250001
- 作者简介：
  
  [ "左浩然（1995- ），男，助理工程师，主要研究方向为低轨卫星通信、无线通信等。" ]
  [ "孟建（1986- ），男，高级工程师，主要研究方向为电力系统通信、5G电力应用。" ]
  [ "周飞飞（1986- ），男，高级工程师，主要研究方向为新型电力通信系统、时间敏感网络、柔性以太网技术等。" ]
  [ "朱云飞（1997- ），男，助理工程师，主要研究方向为时间敏感网络、算力网络、确定性网络等。" ]
  [ "姜沁汝（2000- ），女，助理工程师，主要研究方向为时间敏感网络、低轨卫星通信等。" ]
  [ "梁伟（1990- ），女，工程师，主要研究方向为电力通信技术、网络安全防护技术等。" ]
  [ "蔡垚森（1996- ），男，软件研发工程师，主要研究方向为低轨卫星通信、确定性网络等。" ]
- 基金信息：
  
  国家电网有限公司总部科技项目(5700-202455369A-3-1-DG)
- DOI：10.11959/j.issn.1000-0801.2025032
  中图分类号： TP393
- 收稿：2015-01-03，
  
  修回：2025-04-30，
  
  纸质出版：2025-09-20
- 稿件说明：
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左浩然,孟建,周飞飞等.面向新型电力系统的天空地一体化网络架构设计[J].天地一体化信息网络,2025,06(03):100-109.

ZUO Haoran,MENG Jian,ZHOU Feifei,et al.Design of Space-Air-Ground Integrated Network Architecture for New Power System[J].Space-Integrated-Ground Information Networks,2025,06(03):100-109.
左浩然,孟建,周飞飞等.面向新型电力系统的天空地一体化网络架构设计[J].天地一体化信息网络,2025,06(03):100-109. DOI： 10.11959/j.issn.1000-0801.2025032.

ZUO Haoran,MENG Jian,ZHOU Feifei,et al.Design of Space-Air-Ground Integrated Network Architecture for New Power System[J].Space-Integrated-Ground Information Networks,2025,06(03):100-109. DOI： 10.11959/j.issn.1000-0801.2025032.

摘要

随着新型电力系统源网荷储高效互动需求和控制类业务急剧增加，传统电力通信网逐渐难以满足新型电力系统业务需求，为此，提出一个综合天基、空基和地基通信资源的电力天空地一体化网络架构。在此基础上，基于强化学习设计了智能资源调度与编排算法，以实现全时全域无缝覆盖。仿真实验结果表明，该架构和算法能够显著提高资源利用率、降低业务调度时延，并提升网络的吞吐量和可靠性，从而有效应对电力通信网络的需求。

Abstract

With the rapid increase in the demand for efficient interaction between source

grid

load

and storage in the new power system

as well as control related services

traditional power communication networks are gradually unable to meet the business needs of the new power system. Therefore

this paper proposes a power space-air-ground integrated network architecture that integrates space-based

space-based

and ground-based communication resources. On this basis

an intelligent resource scheduling and orchestration algorithm was designed based on reinforcement learning to achieve seamless coverage of all time and all domain. Simulation experiments show that this architecture and algorithm can significantly improve resource utilization

reduce business scheduling delays

and enhance network throughput and reliability

thereby effectively addressing the needs of power communication networks.

关键词

Keywords

references

袁家海 , 彭可欣 , 张浩楠 , 等 . 电力系统气候适应性的探索、挑战与展望 [J ] . 气候变化研究进展 , 2025 , 21 ( 2 ): 256 - 272 .

YUAN J H , PENG K X , ZHANG H N , et al . Exploration, challenge and prospect of cimate adaptability of power system [J ] . Progress in Climate Change Research , 2025 , 21 ( 2 ): 256 - 272 .

袁铁江 , 张文达 . 新型电力系统源-储-荷协同规划研究综述 [J ] . 中国电机工程学报 , 2024 .

YUAN T J , ZHANG W D . Summary of the research on source-storage-load collaborative planning of new power system [J ] . Journal of China Electrical Engineering , 2024 .

山博轩 , 杨郁 . 新型电力系统通信技术应用及研究综述 [J ] . 智能电网 , 2023 ( 6 ): 93 - 101 .

SHAN B X , YANG Y . Overview of application and research of new power system communication technology [J ] . Smart Grid , 2023 ( 6 ): 93 - 101 .

周继国 . 光纤通信技术在电力系统自动化调度中的应用 [J ] . 通信电源技术 , 2024 , 41 ( 15 ): 64 - 66 .

ZHOU J G . Application of optical fiber communication technology in power system automation dispatching [J ] . Telecom Power Technology , 2024 , 41 ( 15 ): 64 - 66 .

杨传勇 . 基于电力通信的光纤通信技术应用分析 [J ] . 无线互联科技 , 2020 , 17 ( 12 ): 1 - 2 .

YANG C Y . Application analysis of optical fiber communication technology based on power communication [J ] . Wireless Internet Technology , 2020 , 17 ( 12 ): 1 - 2 .

周全 , 周柯 , 金庆忍 , 等 . 卫星互联网赋能新型电力系统创新应用 [J ] . 电力系统自动化 , 2024 , 48 ( 6 ): 42 - 61 .

ZHOU Q , ZHOU K , JIN Q R , et al . Novel applications of satellite Internet enabling new power system [J ] . Automation of Electric Power Systems , 2024 , 48 ( 6 ): 42 - 61 .

沈学民 , 承楠 , 周海波 , 等 . 空天地一体化网络技术: 探索与展望 [J ] . 物联网学报 , 2020 ( 3 ): 3 - 19 .

SHEN X M , CHENG N , ZHOU H B , et al . Space-air-ground integrated networks: review and prospect [J ] . Chinese Journal on Internet of Things , 2020 ( 3 ): 3 - 19 .

王臻 , 刘东 , 徐重酉 , 等 . 新型电力系统多源异构数据融合技术研究现状及展望 [J ] . 中国电力 , 2023 , 56 ( 4 ): 1 - 15 .

WANG Z , LIU D , XU C Y , et al . Status quo and prospect of multi-source heterogeneous data fusion technology for new power system [J ] . Electric Power , 2023 , 56 ( 4 ): 1 - 15 .

李新 , 李曦 , 彭雄根 . 天地一体化网络应用及组网方案研究 [J ] . 电信快报 , 2024 ( 3 ): 1 - 4 .

LI X , LI X , PENG X G . Research on the application and networking solutions of the integrated network of heaven and earth [J ] . Telecommunications Information , 2024 ( 3 ): 1 - 4 .

周颖 , 施倩 , 李瑞瑜 , 等 . 天地一体化网络发展及关键技术概述 [J ] . 空间电子技术 , 2025 , 22 ( 1 ): 28 - 39 .

ZHOU Y , SHI Q , LI R Y , et al . The overview of development and key technologies of the space-ground integrated network [J ] . Space Electronic Technology , 2025 , 22 ( 1 ): 28 - 39 .

范珂欣 , 安丽荣 , 张钦宇 . 业务驱动的空天地海一体化网络技术研究 [J ] . 电信科学 , 2024 , 40 ( 6 ): 25 - 37 .

FAN K X , AN L R , ZHANG Q Y . Research on service-driven network technologies for space-air-ground-sea integration [J ] . Telecommunications Science , 2024 , 40 ( 6 ): 25 - 37 .

孙凡清 , 肖贝利 . 空天地海一体化网络在雨林场景的应用研究 [J ] . 广东通信技术 , 2024 , 44 ( 5 ): 65 - 69 .

SUN F Q , XIAO B L . Research on the application of air-space-sea integrated network in rainforest scene [J ] . Guangdong Communication Technology , 2024 , 44 ( 5 ): 65 - 69 .

张雪菲 , 何瑞懋 , 夏宇 , 等 . 面向空天地一体化网络的抗干扰技术研究 [J ] . 移动通信 , 2024 , 48 ( 9 ): 88 - 93 .

ZHANG X F , HE R M , XIA Y , et al . Anti-jamming techniques for space-air-ground integrated networks [J ] . Mobile Communications , 2024 , 48 ( 9 ): 88 - 93 .

吴健 , 贾敏 , 郭庆 . 基于软件定义网络的天空地一体化网络架构 [J ] . 电信科学 , 2024 , 40 ( 7 ): 45 - 56 .

WU J , JIA M , GUO Q . Space-ground integrated network architecture based on software-defined network [J ] . Telecommunication Science , 2024 , 40 ( 7 ): 45 - 56 .

刘雪芳 , 毛伟灏 , 杨清海 . 天空地一体化网络在智能电网中的应用研究 [J ] . 电力系统自动化 , 2024 , 48 ( 8 ): 56 - 67 .

LIU X F , MAO W H , YANG Q H . Research on the application of sky-ground integrated network in smart grid [J ] . Power System Automation , 2024 , 48 ( 8 ): 56 - 67 .

陈明 , 张伟 , 李强 . 天空地一体化网络在分布式能源管理中的应用 [J ] . 电力系统自动化 , 2024 , 48 ( 10 ): 78 - 89 .

CHEN M , ZHANG W , LI Q . Application of sky-ground integrated network in distributed energy management [J ] . Electric Power System Automation , 2024 , 48 ( 10 ): 78 - 89 .

王晓明 , 李晓光 , 张伟 . 基于机器学习的天空地一体化网络资源管理方法 [J ] . 通信学报 , 2024 , 45 ( 9 ): 123 - 134 .

WANG X M , LI X G , ZHANG W . A method of space-earth integrated network resource management based on machine learning [J ] . Journal of Communication , 2024 , 45 ( 9 ): 123 - 134 .

武艳 , 潘广川 , 姚明伟 , 等 . 基于深度强化学习的空天地一体化网络信息物理系统垂直切换策略 [J ] . 通信学报 , 2024 , 45 ( 8 ): 180 - 191 .

WU Y , PAN G C , YAO M W , et al . Vertical handover policy for cyber-physical systems aided by SAGIN based on deep reinforcement learning [J ] . Journal on Communications , 2024 , 45 ( 8 ): 180 - 191 .

吴健 , 贾敏 , 郭庆 . 基于移动边缘计算的空天地一体化网络架构 [J ] . 天地一体化信息网络 , 2024 , 5 ( 1 ): 24 - 31 .

WU J , JIA M , GUO Q . Space-air-ground integrated network architecture based on mobile edge computing [J ] . Space-Integrated-Ground Information Networks , 2024 , 5 ( 1 ): 24 - 31 .

刘雪芳 , 毛伟灏 , 杨清海 . 基于深度强化学习的空天地一体化网络资源分配算法 [J ] . 电子与信息学报 , 2024 , 46 ( 7 ): 2831 - 2841 .

LIU X F , MAO W H , YANG Q H . A resource allocation algorithm for space-air-ground integrated network based on deep reinforcement learning [J ] . Journal of Electronics & Information Technology , 2024 , 46 ( 7 ): 2831 - 2841 .

MNIH V , KAVUKCUOGLU K , SILVER D , et al . Human-level control through deep reinforcement learning [J ] . Nature , 2015 , 518 ( 7540 ): 529 - 533 .

WANG R , CHEN X , ZHANG J . Deep reinforcement learning for dynamic resource allocation in heterogeneous wireless networks [J ] . IEEE Transactions on Wireless Communications , 2020 , 19 ( 10 ): 6701 - 6714 .

ZHANG Y , ZHOU S . A survey on reinforcement learning for wireless networks [J ] . IEEE Communications Surveys & Tutorials , 2019 , 21 ( 4 ): 3207 - 3230 .

LIANG Y , PEI Q . Reinforcement learning-based resource scheduling for 5G and beyond [J ] . IEEE Communications Magazine , 2021 , 59 ( 9 ): 88 - 98

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