一、前言
随着新基建对5G应用的大力推进,5G已基本满足C端用户使用需求,5G的最大价值在于B端,工信部前部长苗圩曾表示,5G的应用场景中约20%是ToC,80%是ToB,而5G ToB市场的突破点在于“先为各行业部署5G专网”。GSMA预测2025年5G连接将达到17亿,占连接总数的20%,而行业应用将占整个蜂窝连接的54%,行业专网部署预计达25%—40%。因此,5G专网与垂直行业的融合应用将成为运营商和行业未来发展的业务蓝海和新经济增长点。
二、5G专网概念
5G专网本义在于特定区域实现网络信号覆盖,并为特定用户提供通信服务,满足特定内容服务商(SP)的商业模式的专业网络。区别于公共网络,5G专网具有差异化的本地服务、可定制化的建网成本、灵活的安全管控、个性化的自服务等诸多特点,5G专网可以通过以下两种方式来实现:第一种是部署物理隔离的5G专网(孤岛),该网络独立于电信运营商的5G公网;第二种是通过共享电信运营商的5G公网资源来构建5G专网,由运营商来为企业建立专用的5G网络。
为此,有多种出发点来构建5G专网方案:
① 企业基于专网频段独立自建,与公网完全隔离
企业通过独立申请频段、独立建设一整套独立的5G核心网、5G基站等网络的组网模式,在保障数据安全的同时可控性高,时延低,但是部署成本高,后期还需要一些专业的运维人员来维护网络,一般小企业基本无法承担。
② 集成专网功能的公共网络(非切片)
与第一种模式类似,不同的是由企业采用运营商5G公网的授权频谱(采用租用频谱等方式),建设一个完全与5G公网隔开的网络,包括核心网、基站和MEC的完整的5G专网。缺点依旧是成本过高。
③ 集成专网功能的公共网络(切片)
5G专网与公网共享RAN侧的gNB。在这种部署方式下,业务数据流量在gNB上实现了分流。分流的实现是通过5G网络切片来完成的,属于私有切片(专网)的业务数据流量被传送到私有UPF,而属于公共切片(公网)的业务数据流量交付给电源运营商的公网UPF。
④ 完全共享5G公网资源
5G专网从核心网到基站完全共享5G公网资源,一个完全端到端的“虚拟专网”。
5G专网的多种方案比较分析
三、5G专网优势
现有行业无线专网的实现方式主要基于窄带物联网、Wi-Fi网络、专有频段LTE局域网。其中,窄带物联网设备移动性受限,不方便实际应用;工业级Wi-Fi由于技术原理的限制,导致稳定性和安全性较差,无法满足实际行业需求;LTE专有频段终端模组在实际应用中需要定制开发,无规模化优势,会导致成本非常高;此外,部分无线专网使用非3GPP标准,限制颇多、技术更新缓慢,跟不上行业应用的演进。
5G专网具有大带宽、广连接、低时延、安全性高等诸多优势。同时,5G专网具备适用部署区域化、网络需求个性化、行业应用场景化等特点。5G专网有以下4大优势:
部署范围区域化,可面向封闭式的使用场景,如制造业园区、港口、矿山等;
网络需求个性化,对时延要求严苛、可靠性要求高、上行速率需求高、数据安全和隔离要求严格等,5G专网中的网络切片、边缘计算、NFV/SDN实现园区网络灵活部署;
行业应用场景化,5G网络将为不同的行业场景就近部署算力并提供能力开放;
可与现有IT网络实现兼容互通,网络能力、网络技术也将不断演进升级。
四、5G专网相关政策
1.国外政策:为非运营商企业提供5G专网频谱
德国:2019.11,德国联邦网络管理局发布《3700-3800MHz频段用于区域无线网络的频率指配管理规定》,提出将3.7GHz-3.8GHz之间的100MHz带宽划分为“本地频段”,用于分配给垂直行业,部署园区和工厂本地5G专网。
日本:2019.12,日本提出“5G公网+Local 5G”双轨发展战略,宣布垂直行业可申请Local 5G频率牌照。
韩国:2021.1,韩国信息通信技术部表示将投资1655亿韩元(1.5亿美元)用于开发融合5G的新业务技术,并在今年向电信运营商以外的公司提供5G专网频谱。
2.国家层面:推进5G专网技术研究与试点发展,探索5G专网建设及运营模式
工信部:2020.03发布《关于推动5G加快发展的通知》,提出要组织开展5G行业虚拟专网研究和试点,实现标准、技术、应用、部署等关键环节衔接畅通。
工业互联网专项工作组:2021.01发布《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》,提出探索5G专网建设及运营模式,规划5G工业互联网专用频率,开展工业5G专网试点。
3.省市层面:探索5G专网在政务、车联网、工业、应急、能源、港口等行业覆盖
北京市:2020.06,加强5G专网基础设施建设,提升政务专网覆盖和承载能力;完善1.4G专网覆盖,提高宽带数字集群服务能力
合肥市:2020.08,在生产制造、公共安全、能源联网、应急管理、医疗教育、专业园区等重点行业和领域建设5G专网;
深圳市:2020.12,围绕特定行业用户需求,面向工业园区、港口以及安防、电网、政务、应急等领域的局域和广域范围,建设一批服务质量高、经济效益优、安全保障能力强的行业专网。2021.01,在实现5G城市级独立组网的基础上,构建覆盖“5G+千兆光网+智慧专网+卫星网+物联网”的通信网络基础设施体系,加快建成5G政务专网、1.4GHz无线宽带专网和1.8GHz行业专网。
广州省:2021.01,在政务服务、电网、公安、应急管理、船舶、石化、轨道交通、专业园区等重点行业和领域建设5G专网,开展 5G 专网实验网建设。
五、三大运营商5G专网建设模式
1.中国电信:“致远”、“比邻”、“如翼”云网协同的5G定制网
中国电信提供“致远”、“比邻”、“如翼”三类定制网服务模式,其中“致远”为虚拟专网、“比邻”为混合专网、“如翼”为物理专网,实现方式。通过定制化的“5G+边+云+X”融合服务,全面满足不同行业客户信息化转型升级过程中端到端的数字化需求
致远:广域接入、云网一体。基于5G网络资源,通过QoS、DNN定制、切片等技术,面向广域优先型行业客户提供端到端差异化保障的网络连接、行业应用等服务。
比邻:本地处理、云边协同。通过多频协同、载波聚合、超级上行、边缘节点、无线资源预留等技术,面向时延敏感型政企客户提供带宽增强、低时延、数据本地卸载的专有网络服务,配合MEC、天翼云,最大化发挥云边协同优势。
如翼:区域专属、安全可信。面向高安全、高隔离的安全敏感型政企客户,通过定制基站、频率、园区级UPF等专用网络设备及网络服务,并全面匹配MEC、云、行业能力、行业应用等关键组件,为行业客户提供端到端的、定制化的专属解决方案。
中国电信5G专网部署方式图片
图片来源:中国电信5G定制网产品手册
2.中国移动:打造“优享、专享、尊享”5G专网产品体系
中国移动采用“核心网独立部署(分别面向ToC和ToB),无线共用为主按需专用,共用传输资源按需隔离”的方式组网,划分为优享、专享和尊享三个等级。并推出边缘计算、超级上行、网络服务等多项5G专网能力,以及5G专网运营平台,形成了产品、技术、运营三大体系。
优享——公网公用:采用虚拟专网方案,通过网络切片+QoS保障,提供业务加速与业务隔离两类网络服务,满足客户对网络速率、时延以及可靠性优先保障需求。
专享——公网专用:采用混合专网方案,基于增强覆盖和边缘计算技术,实现本地流量卸载、边缘数据处理,满足客户对于数据不出厂、超低时延等业务需求。
尊享——专网专用:采用物理专网方案,通过对基站、频率等专建专享,满足高安全性、高隔离性的建网需求。
中国移动5G专网部署方式
图片来源:中国移动5G行业专网技术白皮书
3.中国联通:“专建专维·专用专享”5G专有网络
中国联通5G专网则分为虚拟专网、混合专网、独立专网三种部署方式。提供以5G 为核心技术的综合型专网,融合切片、MEC等技术,为行业用户提供具有定制化资源和服务质量保障、业务隔离的精品安全网络。
虚拟专网:基于5G公众网络覆盖,为客户提供一张时延和带宽有保障的、数据可隔离的专有网络,适用于广域安全需求场景,具有广域组网、优先保障、客户自助和即开即用等特点。
混合专网:部分资源独享的5G专用网络,将用户面网元下沉部署,适用于局域开放场景,具有量身定制、资源共享、数据不出园等特点。
独立专网:适用于局域封闭场景,网元设备私有服务,具有物理隔离、独立运转、灵活自管等特点,可提供超级上行带宽的网络能力。
中国联通5G专网部署方式
图片来源:中国联通5G行业专网白皮书