5G产业和市场发展报告产业和市场发展报告2023年第三季度年第三季度2023TD产业联盟产业联盟Telecommunication Development Industry Alliance本期热点工信部许可中国电信将现网用于2G/3G/4G系统的800MHz频段频率重耕用于5G公众移动通信系统；批复中铁集团5G-R试验频率，支持其开展5G-R系统外场技术试验。5G NTN技术验证加速进行，多款支持NTN芯片及终端产品发布。5G RedCap政策发布，技术测试加速推进，多城市启动应用试点。“5G 工业互联网”项目累计超7000个，利好政策助推规模化应用持续升级。全球5G网络建设加速进行，5G基站达到481万，5G用户达到14.2亿。1/15最新5G相关政策工信部 关于推进5G轻量化（RedCap）技术演进和应用创新发展的通知2023.10工信部 批复中铁集团5G-R试验频率，支持其开展5G-R系统外场技术试验到2025年，5G RedCap产业综合能力显著提升，标准持续演进，应用规模持续增长；全国县级以上城市实现5G RedCap规模覆盖；5G RedCap在工业、能源、物流、车联网、公共安全、智慧城市等领域的应用场景更加丰富。在六个月过渡期内，手机生产企业需按照5G消息相关行业标准及进网检测规范，完成计划上市的5G 手机系统设计和功能升级。在过渡期后，手机生产企业新申请进网许可的5G手机需支持 5G 消息，并随附提供相关进网检测报告有利于加快5G-R系统在铁路行业的推广应用，有效解决目前基于2G技术的铁路无线通信系统（GSM-R）面临的诸多现实困难和技术难题；有利于加快形成完整成熟的5G-R产业链，进一步提升我国铁路信息化、智能化水平，提高我国铁路自主创新能力，拓展行业应用边界。2023.8上海市 5G网络近海覆盖和融合应用“5G揽海”行动计划（2023-2024年）。提出依托5G-A通感一体、50GPON（无源光纤网络）等前沿技术，赋能上海国际航运中心的高质量发展。加快打造5G赋能智慧海洋细分行业“样板间”，推进标杆项目的落地转化和规模化推广，加快实现5G融合应用“样板间”向可规模复制“商品房”转变，持续为航运业数实融合、创新发展提供新动力。2023.7工信部 关于加强端网协同助力5G消息规模发展的通知2/15全球5G频谱资源：超99个国家地区完成分配，超141个国家地区正计划分配非洲-乌干达 2023年8月底已完成5G频谱拍卖sub 1GHz700 MHz,800 MHz1-6GHz2.3 GHz,2.6 GHz,3.3 GHz,3.5 GHz,5 GHzabove 6G71 GHz,81 GHz欧洲-奥地利 计划分配5G频谱资源1-6GHz3.6 GHz(3410-3470 MHz)above 6G26 GHz(26.5-27.5 GHz)欧洲-波兰 计划分配5G频谱资源1-6GHz3.48-3.8GHz美洲-哥斯达黎加 2023年下半年计划分配5G频谱资源sub 1GHz700MHz1-6GHz2.3 GHz，3.3 GHzabove 6G26 GHz and 28 GHzn 截至2023年三季度，全球已有超过141个国家和地区计划进行5G频谱拍卖/分配，超过99个国家和地区的监管机构已完成部分或全部5G频谱拍卖/分配。3/155G NTN：进入技术研发、产品测试以及网络验证阶段n 3GPP从R15开始启动5G NTN（Non-Terrestrial Networks，非地面网络)研究，并在R17标准中正式引入NR-NTN以及IoT-NTN两项非地面网络技术内容，解决了基于5G卫星的移动宽带和低复杂性物联网用例。n 其中，NR-NTN支持5G手机与R17兼容卫星直接连接，为大众手机及行业终端用户提供手机卫星宽带业务；IoT-NTN则主要为低复杂性eMTC和NB-IoT设备提供卫星支持。运营商中国移动完成5G IoT-NTN 技术外场验证、5G IoT-NTN 手机终端直连卫星实验室验证、NR-NTN低轨卫星实验室模拟验证中国电信完成现网环境下的NR-NTN终端直连卫星测试芯片高通面向物联网场景发布两款支持3GPP R17标准的IoT-NTN芯片高通212 S以及高通9205S紫光展锐基于其5G NTN芯片V8821联合产业伙伴完成5G NTN数据传输、短消息、通话、位置共享等多种功能和性能测试联发科MT6825 IoT-NTN芯片组已在摩托罗拉等手机中实现商用终端中兴发布终端Axon 50 Ultra摩托罗拉发布搭载了MTK NTN芯片组的摩托罗拉defy 2和CAT S75移远通信发布符合3GPP R17 IoT-NTN标准的卫星通信模组CC950U-LS芯讯通发布三款支持IoT-NTN卫星通信技术的模组SIM7070G-S、SIM7080G-S、SIM7022S4/155G-Advanced：全球13家运营商联合发布首波5G-A试点商用网络n 2023年10月，中国移动、中国联通、中国电信、中国移动香港、澳门电讯、香港电讯、和记电讯、STC集团、阿联酋du，阿曼电信，沙特Zain、科威特Zain，科威特Ooredoo等13家运营商联合发布首波5G-A试点网络，5G-A从技术验证阶段逐步进入试商用部署阶段。预计全球将有多家运营商在2024年推出5G-A商用服务。5/155G RedCap：技术测试加速推进，在全球已具备规模商用条件n 截至2023年三季度，全球已有8个国家超过12家运营商完成RedCap技术验证或商用试点，包括中国移动、中国电信、中国联通、阿联酋E&、沙特STC、沙特Zain、科威特STC、科威特Zain、巴林STC、泰国AIS、澳大利亚Telstra、印度巴帝电信等，连接数有望在未来三年突破1亿。n 我国三家运营商已经在上海、杭州、宁波、深圳、佛山、宁德、济南、苏州等超过10个地市实现RedCap端到端商用部署，覆盖工业、电力、车联等多个行业。运营商中国移动发布Redcap白皮书，联合多家企业开展端到端测试验证发布5G RedCap“1 5 5”创新示范之城，建设“1”个RedCap产业集群创新中心、“5”个RedCap技术创新之城以及“5”个RedCap应用示范之城中国联通启动“5G RedCap轻联万物2025”行动计划，拟在2025年前完成150个行业客户项目的商用落地中国电信在深圳进行“RedCap城市”试点芯片高通发布5G调制解调器骁龙X35以及X32智联安发布支持3GPP R17 的5G RedCap高精度低功耗定位芯片MK8510紫光展锐完成其RedCap芯片平台V517性能测试新基讯发布商用RedCap ModemIP云豹平台，完成5G RedCap终端射频芯片测试无锡摩罗发布5G RedCap单模芯片Moru100模组与终端中国联通发布通用型5G RedCap商用模组雁飞NX307移远通信发布轻量化5G RedCap模组Rx255C系列广和通发布5G RedCap模组FG131及FG132系列中移物联发布MR880A模组利尔达发布3款NR90系列RedCap模组计讯物联发布轻量级、低功耗、低成本的5G RedCap工业智能网关四信发布支持5G RedCap的AIoT摄像机以及F-NR120、F-NR130等工业路由器产品宏电股份推出五款轻量化5G RedCap工业通信终端系列产品6/15全球5G发展：网络建设持续推进，终端市场多元化发展，手机市场持续低迷商用5G国家/地区 5G商用网络5G SA商用网络5G用户5G基站建设5G基带芯片5G SoC芯片 5G终端厂商5G终端款型智能手机出货量(Q3)1092834714.2亿481万23款90款490家2916款2.7亿（同比-8%）欧洲5G商用网络数量占比40.3%亚太地区5G商用网络数量占比23.3%中东&非洲5G商用网络数量占比20.5%北美&拉丁美洲5G商用网络数量占比15.9%全球5G网络全球5G芯片&终端7/1548156.005006002020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3全球5G基站部署量（万）全球5G基站新增量（万）环比同比全球5G发展：5G基站部署量增长放缓，5G用户规模稳步扩张n 截至2023年三季度，全球5G基站部署总量超过481万个，季度新增33万个，年度累计新增117万个，建设速度逐步放缓。预计2023年底全球5G基站将超过520万个，2025年全球将建有5G基站650万个。n 2023年三季度，全球季度新增5G用户2.0亿，年度累计新增5G用户4.1亿，全球5G用户总数超过14.2亿，5G用户规模扩张进入平稳期。14.257.786912152020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3全球5G用户总数（亿）全球新增5G用户总数（亿）环比同比全球5G基站建设速度逐步放缓全球5G用户规模扩张进入平稳期8/15全球5G发展：5G终端形态多元化发展，智能手机出货量连续九季度同比下跌CPE13%工业级CPE/模组/网关7%模组11%平板/笔记本电脑4%手机50%无线热点4%others5%照相机/警用记录仪2%车用模组/热点及车载单元4%其他11%n 全球发布5G终端的厂商达到490家，较上季度新增43家。其中，发布智能手机5G的终端厂商新增7家，发布非智能手机5G终端的厂商新增36家。n 全球5G终端达到2916款，非手机终端1449款，占比超过49.6%，5G终端呈现款型多样化发展趋势。-6%-6%-7%-9%-12%-12%-14%-11%-8000020000300002021年Q32021年Q42022年Q12022年Q22022年Q32022年Q42023年Q12023年Q22023年Q3全球智能手机出货量（万部）同比n 全球智能手机出货量连续九季度同比下跌，创十年来第三季度最低水平。2023年第三季度，全球智能手机出货量2.7亿部，同比下降8%，但环比增长2%，同比降幅逐渐放缓。全球智能手机出货同比降幅放缓，或将触底回暖全球5G终端以智能手机为重点呈多元化发展态势9/15全球5G发展：5家厂商三季度发布6款最新5G SoC芯片n 截至2023年三季度，全球累计发布5G基带芯片共23款，5G SoC芯片90款，其中5G基带芯片无新增，三星、高通、联发科、华为海思和谷歌5家厂商发布6款最新5G SoC芯片，以中高端产品为主。厂商芯片发布时间工艺其他信息高通骁龙7s Gen22023.94nm内置骁龙X62 5G调制解调器，支持5G毫米波技术联发科天玑7200-Ultra2023.94nm支持5G双载波聚合技术联发科天玑70302023.76nmSA&NSA；sub-6GHz；mmWave；Sub-6GHz；支持5G三载波聚合技术（3CC-CA）；4.6Gbps(DL)三星Exynos 24002023.10 4nm集成Exynos 5300调制解调器；10Gbps(DL)3.87Gbps(UL)谷歌Tensor G32023.10 4nm海思麒麟9000s2023.8未知10/15全球5G发展：高通和联发科5G芯片在手机市场中占优势地位n 全球累计发布1467款5G智能手机，季度新增125款，年度累计新增279款。所有手机款型中，超过825款5G手机采用高通芯片，428款5G手机采用联发科芯片。n 季度新增手机中，67款手机采用高通芯片，41款5G手机采用联发科芯片。有43款手机采用高通骁龙8系列芯片，11款采用联发科天玑9000系列芯片。040801201602020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3高通谷歌海思联发科三星紫光展锐n 从历史季度新增手机采用芯片情况来看，高通和联发科始终占据优势地位，且高通芯片所占比重始终保持在50%以上。n 825款采用高通芯片的手机主要来自小米、vivo、OPPO、三星、联想等厂商；428款采用联发科芯片的手机主要来自vivo、realme、OPPO、小米、荣耀等厂商。季度新增5G智能手机采用芯片情况全球5G智能手机采用芯片情况全球5G手机采用高通和联发科芯片的款型占比超85/15318.943.65003003502020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3中国5G基站部署量（万）中国5G基站新增量（万）环比同比中国5G发展：5G基站规模全球领先，5G用户量占全球比重过半突破7亿n 截至2023年三季度，我国新增5G基站25.2万个，年度累计新增87.7万个，总数达到318.9万个，占全球5G基站部署量的66.3%，覆盖我国所有地级市城区、县城城区，超90%的5G基站实现共建共享。n 2023年三季度，我国5G用户达7.37亿，占比全球5G用户数的51.9%，季度新增0.61亿5G用户，年度累计新增1.77亿5G用户，已发展成为全球规模最大的5G市场，5G用户规模平稳扩张。7.3744.514682021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3中国5G用户总数（亿）中国新增5G用户总数（亿）环比同比我国5G基站建设速度放缓但仍维持较高水平我国成全球规模最大5G市场，用户规模平稳扩张12/15中国5G发展：5G终端形态多元化发展，智能手机出货量连续七季度同比下跌n 我国共有296家终端厂商（新增18家）的1315款5G终端获得工信部入网许可。季度新增42款5G终端，包括18款智能手机、5款模组、4款车载无线终端、4款工业级CPE等。n 我国智能手机出货5809万部，5G手机出货占为80.5%，同比下降2.9%，连续七个季度出货量同比下跌，相较于前6个季度下降趋势有所缓和。自2022年开始各季度我国手机出货量同比降幅分别为29.4%、12.1%、19.2%、26.2%、9.4%、11.2%。580980.5%-29.4%-12.0%-19.2%-26.2%-9.4%-11.2%-2.9000400060008000020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3智能手机出货量（万部）5G手机占比同比我国5G终端形态多元化，智能手机为主力军我国智能手机出货量跌幅有所缓和13/15中国5G发展：5G应用多领域纵深发展，商业化项目超9.4万个n 中国5G应用发展水平全球领先，逐步从“多点开花”向“多领域纵深”发展，5G应用已经覆盖67个国民经济大类，5G应用案例超过9.4万个；全国“5G 工业互联网”项目超过7000个，已形成超20个省级“5G 工业互联网”先导区项目，覆盖电子信息、装备制造、石化化工、钢铁等12个重点行业。智慧矿山签约项目540个3万个5G商业化项目智慧城市项目7000个智慧工厂项目4000余个服务医疗机构2600余家5G智慧教育示范项目2000余个智慧电力项目500余个2.05万个5G商业化项目2.4万个5G商业化项目累计落地5G专网项目超6000余个天翼工业互联网平台累计连接41个工业互联网平台、700多万家企业5G全连接工厂项目2000多个服务行业虚拟专网客户超过6800个覆盖国民经济60个大类，规模复制40个大类14/15报告目录第一章 5G标准与频谱1.5G-Adanced标准制定开始启动，部分企业启动技术测试2.全球5G频谱工作持续推进，超99个国家地区完成分配3.工信部许可800MHz频段频率重耕用于5G业务4.工信部批复铁路5G-R试验频率开展外场技术试验5.5G NTN技术验证加速进行第二章 5G网络1.全球商用网络超过283张，5G SA网络部署加速进行2.全球5G基站总量超过481万个，中国基站规模全球领先3.全球5G用户超过14.2亿，我国5G用户占比过半4.全球13家运营商联合发布首波5G-Advanced网络第三章 5G芯片1.全球5G基带芯片累计达23款2.6款5G芯片集中发布，5G SoC 芯片达90款3.5G SoC新产品主要采用4nm-6nm先进工艺制程4.超过825款5G手机采用高通芯片，428款5G手机采用联发科芯片第四章 5G终端1.全球终端生态繁荣发展，行业终端厂商增长迅速2.全球已发布2916款5G终端，终端形态多样化发展3.国内5G入网终端达1315款，智能手机占比超62%4.全球智能手机出货同比下降8%，连续九季度同比下跌5.国内手机市场出货连续七季度同比下降，下降趋势有所缓和第五章 5G应用1.工信部发布最新政策推进5G RedCap技术演进及应用2.我国5G应用多领域纵深发展，5G商业化项目超9.4万个3.我国5G行业专网持续升级，专网项目总数超过2万个4.5G RedCap技术测试加速推进，在全球已具备规模商用条件5.“5G 工业互联网”应用持续升级，项目累计超7000个附件一：5G频谱分配情况附件二：全球主要国家5G战略及政策附件三：中国国家级5G相关重点政策规划附件四：中国省市级5G政策与规划附件五：国内各省市5G基站情况汇总附件六：4G网络重点数据15/15驱动驱动商用进程商用进程 成就成就5G梦想梦想TD产业联盟产业联盟Telecommunication Development Industry AllianceTD产业联盟（TDIA）是科技部试点产业技术创新战略联盟、第一批中关村标准创新试点单位。TDIA成立于2002年，现有100余家成员单位，已成为支撑和推动我国移动通信产业发展的重要平台。TDIA致力于在全球范围内推动移动通信基于TDD制式的后续演进各代技术（包括TD-LTE、TD-LTE-Advanced、5G、6G等）、以及融合技术标准与产业的发展，整合产业资源，营造产业发展大环境，促进信息通信技术（ICT）领域的融合发展，使联盟成员在发展中达到互利共赢，为世界通信发展贡献力量。随着移动通信的迅猛发展，目前TDIA已在5G、“互联网 ”和国际拓展等方面做了很多工作，并取得显著成绩。地址：北京市海淀区花园路2号院牡丹融媒体大厦3层邮编：100191电话： 86-10-82036611电子邮箱：;

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前前 言言自第三代合作伙伴计划（3rdGeneration Partnership Project,以下简称“3GPP”）于 2017 年开始制定第一个版本的 5G 技术标准以来，5G 标准制定工作持. 

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中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）中国联通中国联通 5G5G RedCapRedCap 终端终端白皮书白皮书（20232023 版）版）中国联通2023 年 10 月中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）目目录录前言前言.11.概述.22.RedCap 产品分类.22.1.RedCap 模组.22.2.RedCap 终端.23.RedCap 技术要求.33.1.RedCap 基本通信功能要求.33.1.1.制式及选网要求.33.1.2.通信协议要求.33.1.3.频段和带宽要求.33.1.4.基本能力要求.43.1.5.峰值速率要求.43.1.6.接入控制与终端识别要求.53.1.7.BWP 要求.53.1.8.移动性要求.63.1.9.功率等级要求.73.1.10.节能特性要求.73.1.11.5G 切片要求.83.1.12.IP 协议栈要求.93.1.13.终端一致性测试要求.93.2.RedCap 增强功能要求.93.2.1.5G LAN 要求.93.2.2.SIB9 高精度授时.93.2.3.URLLC 功能要求.103.2.4.定位要求.113.2.5.小数据包传输.113.2.6.覆盖增强功能.113.2.7.NPN 功能要求.123.2.8.SUL 要求.123.2.9.语音能力要求.123.2.10.短信能力要求.124.RedCap 模组要求.124.1.元器件要求.124.1.1.应用处理器和存储单元.134.1.2.USIM/eSIM 卡.134.2.封装要求.134.3.尺寸要求.134.4.接口要求.134.5.功耗性能要求.184.6.平台接入要求.18中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）4.7.Open CPU 要求.184.8.应用场景需求.185.5G RedCap 终端要求.195.1.工业控制终端.195.1.1.工业 DTU.195.1.2.工业 CPE.205.1.3.工业网关.215.1.4.工业路由器.215.2.电力终端.225.2.1.产品分类.225.2.2.硬件要求.225.2.3.软件要求.225.3.视频监控终端.235.3.1.产品分类.235.3.2.硬件要求.235.3.3.软件要求.235.4.车载终端.245.4.1.产品形态.245.4.2.硬件要求.245.4.3.软件要求.245.5.可穿戴设备.255.5.1.硬件要求.255.5.2.卡槽要求.256.RedCap 发展展望.25附录.28更新记录更新记录.28略语列表略语列表.28中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）1前前言言5G 发展至今，我国已经建成全球规模最大、技术最先进的 5G 网络，5G 移动电话用户近 7 亿户，5G 连接数全球占比超 60%，5G 赋能行业应用已经初见成效。然而，我们仍然面临着 5G 模组价格高、功耗大、行业需求碎片化严重、应用规模化发展缓慢的问题。RedCap轻量化 5G 终端技术作为 3GPP R17 版本中最先商用、最具市场发展前景的新技术，通过减少终端带宽、天线数量、调制阶数等方式大幅降低了 5G 终端成本和功耗，同时也可继承 5G 高可靠低时延、网络切片、5G LAN 等 5G 原生能力，是当前 5G 产业规模化发展的迫切需求。2023 年，为推动 RedCap 产业加速商用，中国联通围绕标准、试验、应用、生态等方面开展系列工作，取得了诸多成效：在标准方面，联动布局 RedCap 国际标准、行业标准，为 RedCap 技术研发提供依据；试验方面，开展覆盖全频段、全部厂商的 RedCap 功能、性能、网络优化、网管、端网协同等技术验证，推动 RedCap 端到端成熟；应用方面，基于商用模组雁飞 NX307，面向工业、电力、车联网等重点行业开展应用示范；在生态方面，携手行业伙伴重磅成立业界首个 5GRedCap 产业联盟，启动“轻联万物 2025”行动计划，推动 RedCap 产业链生态成熟完善。为进一步推动 RedCap 产业成熟及规模化商用，中国联通结合产业发展现状，深度调研产业需求，针对 RedCap 芯片/模组/终端提出最新的技术及产品要求，为 RedCap 产品商用提供研发依据。未来，中国联通将根据产业发展需求，迭代更新此白皮书。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）21.1.概概述述本白皮书规定了中国联通 5G RedCap 终端设备在制式、频段、基本功能、基本业务及增强功能方面的要求。本白皮书应用于中国联通 5G RedCap 模组和终端产品，自发布之日起生效。除本白皮书所列相关要求外，5G RedCap 产品还应遵循相关国家和行业要求。2.2.RedCapRedCap 产品分类产品分类RedCap 产品主要分为模组类产品和终端类产品。2.1.2.1.RedCapRedCap 模组模组RedCap 模组主要分为基础型模组和定制型模组。RedCap 基础型模组以基本通信功能为主，无明显行业属性，聚焦碎片化应用场景，应支持 3.1 章所述的 RedCap 基本通信功能要求；RedCap 定制型模组，根据行业属性，应以 3.1 节基本通信功能为基础，并根据行业特性需求，定制叠加 5G LAN、高精度授时、URLLC 等增强功能。2.2.2.2.RedCapRedCap 终端终端RedCap 终端根据其具体的应用场景主要分为工业控制终端、电力终端、视频监控终端、车载终端、可穿戴设备。RedCap 终端应至少满足 3.1 章所述的 RedCap 基本通信功能要求和第 5 章所述的其他非通信类要求。除此之外，RedCap 终端产品可基于模组能力，定制中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）3叠加 5G LAN、高精度授时、URLLC 等增强功能，以满足特定细分行业需求。3.3.RedCapRedCap 技术要求技术要求3.1.3.1.RedCapRedCap 基本基本通信通信功能要求功能要求3.1.1.3.1.1.制式及选网要求制式及选网要求RedCap 产品应至少支持 SA/LTE 双模。RedCap 产品的 5G 模式，应支持 SA（option2）模式。RedCap 产品开机接入模式优先级顺序为：5G SA LTE。3.1.2.3.1.2.通信协议要求通信协议要求RedCap 产品应支持 3GPP R17 h20 及以后协议版本。3.1.3.3.1.3.频段和带宽要求频段和带宽要求RedCap 产品在 NR 模式的频段和带宽要求如表 1 所示。表 1 5G NR 工作频段和带宽要求工作工作频段频段上行频段上行频段（MHzMHz）下行频段下行频段（MHzMHz）信道带宽信道带宽（MHzMHz）子载波间隔子载波间隔（kHzkHz）双工双工模式模式要求要求n783300 38、15、2030TDD必选n11920 19802110 21705、10、15、2015FDD必选n8880 915925 9605、10、15、2015FDD必选n-8945、10、15、2015FDD必选RedCap 产品在 LTE 模式下的频段要求如表 2 所示。表 2 LTE FDD 模式下的工作频段要求工作频段工作频段频段（频段（MHzMHz）要求要求B31800必选中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）4B5850必选B12100必选B8900必选3.1.4.3.1.4.基本能力基本能力要求要求RedCap 产品应支持如下基本能力要求：表 3 RedCap 基本能力要求技术技术要求要求调制方式调制方式上行 256QAM对于速率需求高的产品，二选一必选下行 256QAM上行 64QAM必选下行 64QAM必选MIMOMIMO1T2R必选（视频监控、车联网、工业/电力数传类等速率需求高的场景）1T1R可穿戴及其他速率需求低场景1212比特比特PDCPPDCP SNSN长度长度必选1818比特比特PDCPPDCP SNSN长度长度可选1212比特比特RLC-AMRLC-AM SNSN长度长度必选1818比特比特RLC-AMRLC-AM SNSN长度长度可选支持支持8 8个个DRBDRB数数必选SRSSRS天线轮发天线轮发支持下行2流的TDD频段必选能力上报能力上报必选3.1.5.3.1.5.峰值速率要求峰值速率要求RedCap 产品峰值速率要求如下：表 4 RedCap 理论峰值速率RedCapRedCap制式制式配置配置峰值速率峰值速率中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）5终端类型终端类型1T2RTDD2.5ms 双周期特殊时隙配比10：2：2下行：64/256QAM,20M 带宽105/140Mbps上行：64/256QAM，20M 带宽26/35MbpsFDD下行：64/256QAM，20M 带宽170/226Mbps上行：64/256QAM，20M 带宽90/120Mbps1T1RTDD2.5ms 双周期特殊时隙配比10：2：2下行：64/256QAM,20M 带宽52/70Mbps上行：64/256QAM，20M 带宽26/35MbpsFDD下行：64/256QAM，20M 带宽85/113Mbps上行：64/256QAM，20M 带宽90/120Mbps3.1.6.3.1.6.接入控制与终端识别要求接入控制与终端识别要求RedCap 产品应支持基于系统消息 cell barred 的驻留与接入控制：应支持系统信息中对 1Rx/2Rx 的 RedCap UE 的 cell barred 设置的驻留与接入控制。RedCap 产品必选支持基于 4-Step RACH 的 Msg1 和 Msg3 的RedCap UE 识别；RedCap 终端可选支持基于 2-step 的 MsgA 识别RedCap。3.1.7.3.1.7.BWPBWP 要求要求对于初始 BWP，应支持如下要求：表 5 初始 BWP 要求功能功能要求要求RedCap 终端和 non-RedCap 终端共享初始上行下行 BWP必选中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）6独立下行初始包含 CD-SSB必选独立下行初始不包含 CD-SSB必选独立上行初始 BWP必选禁 用 common PUCCH 传输的跳频必选独 立 common PUCCH 资源配置可选对于专用 BWP，应支持如下要求：表 6 专用 BWP 要求功能功能要求要求上行/下行专用 BWP必选下行专用 BWP 支持 NCD-SSB必选3.1.8.3.1.8.移动性要求移动性要求应支持空闲态和连接态下 NR RedCap 小区系统内同频/异频移动性过程，包括小区重选、切换和重定向，其中切换功能具体要求如下：1)在原小区上工作于包含CD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含CD-SSB的BWP。2)在原小区上工作于包含CD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含NCD-SSB的BWP。3)在原小区上工作于包含NCD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含CD-SSB的BWP。4)在原小区上工作于包含NCD-SSB的BWP，切换到目标小区包中含NCD-SSB的BWP。应支持空闲态和连接态下 NR RedCap 到 LTE 异系统的移动性过程，包括小区重选、重定向和切换；中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）7应支持空闲态和连接态下 LTE 到 NR RedCap 异系统的移动性过程，包括小区重选、重定向和切换。3.1.9.3.1.9.功率等级要求功率等级要求RedCap 产品，应支持功率等级如表 7 所示。表 7 功率等级要求（SA）功率等级功率等级最大输出功率最大输出功率要求要求Class 3 23 dBm必选Class 2 26 dBm推荐3.1.10.3.1.10.节能特性要求节能特性要求RedCap 产品应支持基于 R17 的节能特性：1)必 选 支 持 RRC_IDLE 态 下 e-DRX 功 能；推 荐 支 持RRC_INACTIVE态下e-DRX功能；2)必选支持RRC_IDLE 态下测量放松 功能，推荐支持RRC_INACTIVE态下测量放松功能；3)推荐支持PEI、PDCCH skipping、搜索空间组切换(SSSG)、RRC_CONNECTED状态RRM测量放松、RLM测量放松、寻呼分组功能、辅助TRS。注：对于可穿戴等2C场景和视频类长时间不间断传输需求的场景，e-DRX和测量放松功能要求可适当放宽。RedCap 产品应支持如下 R15/R16 的节能特性：1)支持连接态下的 C-DRX（R15）；2)支持enhancedskipUplinkTxDynamic（R16）；中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）83)支持Wake Up Signal（R16）；4)支持终端辅助信息（R16）上报：RRC状态转换、下行MIMO层数。3.1.11.3.1.11.5G5G 切片要求切片要求5G RedCap 产品应具备同时接入两个及以上网络切片的能力，支持按应用选择网络切片的功能；支持 5G 切片业务的 5G RedCap 产品应支持网络切片选择辅助信息（NSSAI）配置和存储，并携带切片标识（S-NSSAI）传递给网络，支持 NAS/RRC 网络切片过程；支持 5G 切片业务的 5G RedCap 产品应支持和处理网络切片选择策略（NSSP）：支持由网络侧下发和模组预配置的策略规则。当网络切片订阅发生更改，支持通过更新配置信令完成策略规则的更新。必选支持以 DNN、IP 三元组业务特征属性进行网络切片选择，推荐支持 APP ID、FQDN 等业务特征属性进行网络切片选择。为了保持后续能力扩展、“上层-底层”标准化适配、业务属性感知、灵活可演进等原因，RedCap 产品推荐使用调制解调器中心化（Modem-Centric）架构设计，即业务属性与网络切片的匹配等过程在调制解调器中实现，通过新增加切片相关的 SDK 或者软件中间件的方式，由 Modem 依据 URSP 实现终端业务应用的特征属性与切片之间中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）9的匹配对应。3.1.12.3.1.12.IPIP 协议栈要求协议栈要求RedCap 产品应支持 IPv4 单栈、IPv6 单栈以及 IPv4/v6 双栈，默认打开 IPv4/v6 双栈。在同时获得 IPv4 和 IPv6 地址时，需能够正常访问仅兼容 IPv4 的业务应用、仅兼容 IPv6 的业务应用以及同时兼容 IPv4 和 IPv6 的业务应用。3.1.13.3.1.13.终端一致性测试要求终端一致性测试要求RedCap 产品应符合 3GPP 射频、协议、无线资源管理一致性要求。其中，终端射频一致性应满足 3GPP TS 38.521-1（FR1），TS 38.521-2（FR2）及 TS 38.521-4（性能）要求，终端协议一致性应满足 3GPP TS38.523-1 要求，终端无线资源管理一致性应满足 TS 38.533 系列规范要求。3.2.3.2.RedCapRedCap 增强功能要求增强功能要求对于定制类模组和终端产品，RedCap 产品增强功能的具体特性要求如下：3.2.1.3.2.1.5 5G G LANLAN 要求要求支持 5G LAN 的 RedCap 产品，应支持基于支持基于层三 IP 类型会话和层二以太网类型的 5G LAN 会话管理过程。3.2.2.3.2.2.SIBSIB9 9 高精度授时高精度授时支持 SIB9 高精度授时的 RedCap 产品，应支持基于 R16 的 SIB9中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）10高精度授时功能，包括 UE 接收 SIB9 时钟参考信息，UE 支持对外提供时钟接口。3.2.3.3.2.3.URLLCURLLC 功能要求功能要求支持 URLLC 功能的 RedCap 产品应支持表 8 所示具体功能:表 8 URLLC 要求技术特性技术特性要要求求注释注释上行免调度传输（上行配置授权）第一类配置授权的PUSCH 传输（configured grantType 1）二选一基于 R16 协议，UE 有上行数据传输时，立即使用基站配置的 Type 1 的配置授权资源进行传输第二类配置授权的PUSCH 传输（configured grantType 2）基于 R16 协议，UE 有上行数据传输需求时，根据基站配置的 Type 2 的配置授权资源传输上行数据低码率 MCS 表格/CQI 表格高可靠 CQI 表格必选UE 支持上报的 CQI 索引和目标误块率0.00001 相应的表格（即 3GPP TS38.214的 Table 5.2.2.1-4）对应，即 cqi-Table参数table3PDSCH 传输采用低码率 MCS 表格必选UE 支持 3GPP TS38.214 的 Table5.1.3.1-3 所给的低码率 MCS 表格（Table 5.1.3.1-3:MCS index table 3for PDSCH）（具体 UE 配置场景见 3GPPTS38.214）PUSCH 传输采用低码率 MCS 表格（采用CP-OFDM 波形）必选UE 支持 3GPP TS38.214 的 Table5.1.3.1-3 所给的低码率 MCS 表格（Table 5.1.3.1-3:MCS index table 3for PDSCH）（具体 UE 配置场景见 3GPPTS38.214）PUSCH 传输采用低码率 MCS 表格（采用DFT-S-OFDM 波形必选UE 支持 3GPP TS38.214 的 Table6.1.4.1-2 所给的低码率 MCS 表格（Table 6.1.4.1-2:MCS index table 2for PUSCH with transform precodingand 64QAM）（具体 UE 配置场景见 3GPPTS38.214）PDSCH/PUSCH 时隙级重复发送PDSCH 时隙级重复发送推荐根据系统在多个（N=2、4 或 8）连续时隙中给 UE 分配的相同的时域资源，UE在多个时隙上重复发送 PDSCH中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）11PUSCH 时隙级重复发送推荐根据系统在多个（N=2、4 或 8）连续时隙中给 UE 分配的相同的时域资源，UE在多个时隙上重复发送 PUSCHPDCCH 高聚合等级PDCCH CCE AL=16必选PDCCH 可支持更高的聚合等级，即 CCEAL=16基于逻辑信道优先级(LCP)的映射规则PUSCH 资源映射推荐UE 支持 lcp-Restriction 能力，系统支持基于 LCP 映射规则，为不同承载配置独立的 PUSCH 调度控制参数（参考 3GPPTS 38.321 的 5.4.3.1)3.2.4.3.2.4.定位要求定位要求支持定位功能的 RedCap 产品，如属于室内固定型产品，应支持获取 CELL-ID 进行基站定位的能力；对于室外移动型产品，应支持基于 GNSS 和 A-GNSS 的定位能力（如果支持 GNSS，则需包含 GPS 和北斗支持能力，且应支持北斗独立和北斗优先）。支持定位增强功能的RedCap产品，推荐支持UL-TDoA定位、E-CID定位功能。3.2.5.3.2.5.小数据包传输小数据包传输支持小数据包传输功能的 RedCap 产品应支持基于 4-step RACH的小数据包传输及基于 Type 1 PUSCH 配置授权的小数据包传输，可支持小数据包传输关联的独立下行初始 BWP 包含 NCD-SSB，支持基于Type 1 PUSCH 配置授权的小数据包传输的 RedCap 产品可支持 PUSCH的重复传输。3.2.6.3.2.6.覆盖增强功能覆盖增强功能中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）12支持覆盖增强的 RedCap 产品应支持基于 R17 的 PUCCH 信道重复传输增强，PUSCH 信道重复传输增强，可选支持多时隙承载传输块(TBoMS)。3.2.7.3.2.7.NPNNPN 功能要求功能要求支持 NPN 功能的 RedCap 产品应支持基于 CAG 的接入控制。3.2.8.3.2.8.SULSUL 要求要求支持SUL功能的RedCap产品应支持SUL_n78-n81及SUL_n78-n84频段。3.2.9.3.2.9.语音能力要求语音能力要求支持语音业务的 RedCap 产品，应支持 VoNR 和 EPS Fallback 流程，EPS Fallback 流程应支持当通话结束后应能基于网络或自主的方式快速返回 NR。3.2.10.3.2.10.短信能力要求短信能力要求支持短信业务的 RedCap 产品 SA 模式下，应支持 SMS over NAS 的短信业务，可支持 SMS over IP(IMS)短信方式。4.4.RedCapRedCap 模组要求模组要求如无特殊说明，RedCap 基础性和定制型模组在满足第三章所述的基础功能及增强功能外，还应支持如下要求。4.1.4.1.元器件要求元器件要求中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）134.1.1.4.1.1.应用处理器和存储单元应用处理器和存储单元RedCap 模组推荐满足下表配置：表 9 RedCap 应用处理器和存储单元要求RAMFLASH1Gb1Gb4.1.2.4.1.2.U USIM/eSIMSIM/eSIM 卡卡支持中国联通发布的物联网卡，包括普通插拔式 USIM 卡或嵌入式 UICC 卡，嵌入的 M2M 卡的技术参数要求参见中国联通 M2M UICC卡技术规范 v2.0和中国联通 M2M UICC 卡生产技术规范 v2.0。推荐支持 eSIM 功能，eSIM 技术要求参见中国联通 eSIM 总体技术规范 v4.0。4.2.4.2.封装要求封装要求模组封装方式为 LGA/LCC LGA 或 M.2 或 mini PCIe。4.3.4.3.尺寸要求尺寸要求要求 LGA/LCC LGA 封装方式的 5G RedCap 模组尺寸长宽为32mm*29mm，厚度不大于 2.8mm；要求 M.2 封装方式的 5G RedCap 模组尺寸长宽为 30mm*52mm，厚度不大于 3.8mm；要求mini PCIe封装方式的5G RedCap模组尺寸长宽为30mm*51mm，厚度不大于 4.9mm。4.4.4.4.接口要求接口要求中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）14RedCap 模组接口要求见表 10：表 10 5G RedCap 模组接口要求接口名称接口名称接口说明接口说明接口特性接口特性接口要求接口要求VBAT电源接口外接直流电源I必选VRTC模组时钟供电输入I可选VDD_EXT标准电压输出接口O对于LGA/LCC LGA 封装必选USIM_DETSIM 接口SIM 检测脚I必选*USIM_RSTSIM RESET 信号OUSIM_CLKSIM CLK 信号OUSIM_DATAUSIM DATA 信号I/OUSIM_VDDUSIM 卡供电O5G_ANT0射频接口5G 天线 0I/O必选5G_ANT15G 天线 1I/O4G_ANT0/5G_ANT44G 天线 0/5G 天线 4I/O推荐4G_ANT1/5G_ANT54G 天线 1/5G 天线 5I/O推荐WIFI_ANT0WIFI 天线 0I/O可选WIFI_ANT1WIFI 天线 1I/O可选GNSS_ANTGNSS 天线I可选PCIE_CLK_REQPCIePCIe 时钟请求信号O可选PCIE_HOST_RSTPCIe 重置信号OPCIE_HOST_WAKEPCIe 唤醒信号IPCIE_CLK_PPCIe 参考时钟信号OPCIE_CLK_MPCIe 参考时钟信号OPCIE_TX_PPCIE_数据发送信号OPCIE_TX_MPCIE_数据发送信号OPCIE_RX_PPCIE_数据接收信号IPCIE_RX_MPCIE_数据接收信号IGPIO数据通信接通用输入输出接口I/O对于中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）15口LGA/LCC LGA 封装必选I2C_SCL单向时钟线I/O可选I2C_SDA双向数据线I/OSPI_CSSPISPI 接口片选信号O对于LGA/LCC LGA 封装推荐SPI_MISOSPI 接口 MISO 信号ISPI_MOSISPI 接口 MOSI 信号OSPI_SCLKSPI 接口时钟信号OUSB_DETECTUSB*USB 热插拔信号I可选USB_VBUSUSB 插入检测信号；有效电压范围：3.3V5.25VIUSB_DNUSB 高速差分信号负极I/OUSB_DPUSB 高速差分信号正极I/OUSB_IDUSB 的 ID 检测信号IUSB_OTG_EN外部升压 DCDC 使能；当USB_ID 被拉低时，这个脚输出高电平OUSB_SS_TX_PUSB 超速发送端正极OUSB_SS_TX_MUSB 超速发送端负极OUSB_SS_RX_PUSB 超速接收端正极IUSB_SS_RX_MUSB 超速接收端负极IDBG_UART_RX调试用串口调试 UART 数据接收I可选DBG_UART_TX调试 UART 数据发送OFORCE_BOOT控制及状态接口强制下载，防变砖I必选PWRKEY电源开关，用于模组上电/下电I必选STATUS模组当前工作状态指示：低电平：关机；高电平：上电且模组系统工作正常O可选FLIGHTMODE模组飞行模式控制：低电I可选中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）16平：飞行模式 高电平：正常模式NETLIGHT模组网络状态指示O可选RESET_N用于模组复位，低电平使能I必选STATUS指示模块的运行状态O可选AP_STATUS指示 AP 的运行状态I可选IRIG_B授时接口用于输出 IRIG-B 码参考信号O推荐PPS_OUT用于输出 1PPS 参考信号O推荐ADCAD 转换接口AD 转换I/O可选PCM_SYNCPCM 音频PCM 同步信号O可选PCM_DINPCM 输入数据IPCM_DOUTPCM 输出数据OPCM_CLKPCM 时钟II2S_WSI2S 音频I2S 字选信号O可选I2S_DINI2S 输入数据II2S_DOUTI2S 输出数据OI2S_CLKI2S 时钟OI2S_MCLKI2S 系统时钟OSDIO_DATA0SDIOSDC 数据位 0 或 eMMC*数据位 0IO可选SDIO_DATA1SDC 数据位 1 或 eMMC*数据位 1IOSDIO_DATA2SDC 数据位 2 或 eMMC*数据位 2IOSDIO_DATA3SDC 数据位 3 或 eMMC*数据位 3IOSDIO_DETSD 检测脚或 eMMC 数据位 5ISDIO_CLKSDC 时钟或者 eMMC 时钟O中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）17SDIO_CMDSDC 命令或者 eMMC 命令OWL_SW_CTRL控制接口WLAN 开关控制DO可选WL_PA_MUTING用于 PA 停止工作的WLAN XFEM 控制DOWL_LAA_AS_ENWLAN LAA ASS 使能信号DOWL_LAA_RX用于 LAA 接收器的 WLANXFEM 控制DIOTG_ENUSB 的 OTG 功能使能引脚DOUSB_SS_SWUSB 的 Type-C 开关控制信号DORFFE0_CLK天线调谐器 MIPI CLKDORFFE0_DATA天线调谐器 MIPI DATADIOANT_CTRL0天线调谐器控制 0DOANT_CTRL1天线调谐器控制 1DOSGMII_TX_PSGMIISGMII发送差分信号O对于LGA/LCC LGA 封装,RGMII 和SGMII接口2选1支持SGMII_TX_NSGMII发送差分信号OSGMII_RX_PSGMII接收差分信号ISGMII_RX_NSGMII接收差分信号IETH_INT_NEthernet PHY中断信号IETH_RST_NEthernet PHY重置信号OMDIO_DATA管理数据传输接口I/OMDIO_CLK管理数据时钟接口OVMDIO电源提供ORGMII_MD_IORGMIIRGMII MDIO管理数据信号I/ORGMII_MD_CLKRGMII MDIO管理时钟信号ORGMII_RX_CTLRGMII 接收控制信号IRGMII_RX_CLKRGMII接收时钟信号IRGMII_RX_0RGMII接收数据信号IRGMII_RX_1RGMII接收数据信号IRGMII_RX_2RGMII接收数据信号IRGMII_RX_3RGMII接收数据信号IRGMII_TX_CTLRGMII发送控制信号ORGMII_TX_CLKRGMII发送时钟信号ORGMII_TX_0RGMII发送数据信号ORGMII_TX_1RGMII发送数据信号ORGMII_TX_2RGMII发送数据信号ORGMII_TX_3RGMII发送数据信号O中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）18RGMII_INT_NRGMII PHY中断信号IRGMII_RST_NRGMII PHY重置信号O*1 对于 eUICC 卡内置于模组中的情况不要求支持 USIM 相关接口。*2 要求 USB 接口至少支持 USB 2.0。4.5.4.5.功耗性能要求功耗性能要求RedCap 模组应满足如下功耗性能要求：表 11 5G RedCap 模组接口要求用例名称用例名称最大功耗参考值最大功耗参考值5G SA 网络下待机40mA5G SA 网络下数据传输450 mA4.6.4.6.平台接入要求平台接入要求要求支持通过雁飞 SDK 接入联通雁飞格物 DMP 平台，实现模组上电自注册、数据采集、物网协同安全管理等功能。4.7.4.7.OpenOpen CPUCPU 要求要求RedCap 模组如具备 OpenCPU 能力，推荐硬件至少具备以下能力：（1）CPU 频率不低于 1GHz；（2）DMIPS 不低于 1500DMIPS；（3）模组采用 Linux 系统；（4）至少具备 1Gb 以上 DDR 与 1Gb 以上 Flash 配置。4.8.4.8.应用场景需求应用场景需求对于应用于不同细分行业的 RedCap 定制模组产品，在支持 3.1节基础通信功能要求的同时，应根据其应用场景类别支持下表所对应的增强功能要求。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）19表 12 5GRedCap 定制模组增强要求场景类别场景类别增强技术增强技术工业控制工业控制/电力电力（控制类）（控制类）视频监控视频监控/电力电力（采集类）（采集类）可穿戴可穿戴车载车载/车联网车联网5G LAN必选高精度授时必选推荐URLLC推荐推荐推荐定位推荐推荐必选必选小数据包传输推荐覆盖增强推荐推荐强烈推荐NPN推荐SUL推荐推荐语音必选推荐短信必选推荐5.5.5G5G RedCapRedCap 终端要求终端要求如无特殊说明，RedCap 终端除第三章所述的基础功能外，还应根据其所属终端类别支持下述章节的软、硬件要求。同时，建议根据其搭载模组面向的应用场景，支持相应 RedCap 增强功能。5.1.5.1.工业控制终端工业控制终端5.1.1.5.1.1.工业工业 DTUDTU5.1.1.1.5.1.1.1.产品分类产品分类根据使用场景 5G DTU 分为室内型、室外型和野外型。按照安装形式，DTU 分为桌面型和上架型。5.1.1.2.5.1.1.2.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持 Nano SIM 卡。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）20电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。可选支持定位能力。物理接口应至少支持以太网口、串口及 Wi-Fi 其中一种。5.1.1.3.5.1.1.3.软件要求软件要求支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。支持数据透传。5.1.2.5.1.2.工业工业 CPECPE5.1.2.1.5.1.2.1.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持 Nano SIM 卡。电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。支持Wi-Fi 5能力2.4GHz 和5GHz双频段接入,推荐支持Wi-Fi 6能力，2*2 MIMO，80 MHz 带宽，2.4GHz 和 5GHz 双频段接入。物理接口应至少支持以太网口、串口。5.1.2.2.5.1.2.2.软件要求软件要求支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）21支持 Wi-Fi AP 工作模式。5.1.3.5.1.3.工业网关工业网关5.1.3.1.5.1.3.1.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持 Nano SIM 卡。电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。物理接口应至少支持以太网口、串口及 Wi-Fi 其中一种。5.1.3.2.5.1.3.2.软件要求软件要求支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。支持协议转换、数据处理、数据存储等边缘计算能力。5.1.4.5.1.4.工业路由器工业路由器5.1.4.1.5.1.4.1.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持 Nano SIM 卡。电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。应至少支持以太网接口。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）225.1.4.2.5.1.4.2.软件要求软件要求支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。支持 VPN 接入能力，如 IPSec、L2TP 等。5.2.5.2.电力终端电力终端5.2.1.5.2.1.产品分类产品分类根据电力行业的应用场景，可分为控制类、视频类、数传类。5.2.2.5.2.2.硬件要求硬件要求至少支持 RS232 或 RS485 其中一种接口，推荐两种接口都支持。室内型 RedCap 终端防护等级必选支持 IP30 级以上；室外型RedCap 终端防护等级必选支持 IP65 级以上。5.2.3.5.2.3.软件要求软件要求支持加密存储终端设备存储的密码、密钥等重要数据，防止信息泄露。推荐支持安全启动功能，保障固件的完整性和合法性。推荐支持安全升级功能，保障待升级固件完整性和合法性。推荐支持安全调试功能，对物理或逻辑调试接口应配置为受限使用（禁用或授权后打开）。推荐支持具有国密算法的 IPSEC 安全加密。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）235.3.5.3.视频监控终端视频监控终端5.3.1.5.3.1.产品分类产品分类根据使用场景分为室内型、室外型、防爆型等类型。5.3.2.5.3.2.硬件要求硬件要求电源接口支持在额定电压-25% 25%范围内正常工作。采用 PoE 供电的终端符合 IEEE Std 802.3af、IEEE Std 802.3at或 IEEE Std 802.3bt 标准。可选支持有线网络接口，符合 IEEE 802.3 标准。支持控制接口、音频输入输出接口、报警输入输出接口、存储接口中的一种或多种接口。电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。室外型终端应至少支持 IP65 防护等级。防爆终端本安型应符合 GB/T 3836.1-2021、GB/T 3836.4-2021国标规定；隔爆型应符合 GB/T 3836.1-2021、GB/T 3836.2-2021、GB/T 3836.31-2021 的规定。5.3.3.5.3.3.软件要求软件要求支持音视频参数（如图像分辨率、帧率等）的远程调节功能。可选支持根据 5G 链路状态自适应动态调整视频码率。音频要求支持 G.711A、G.711mu、AAC 中的一种或多种编码格式。视频要求支持 H.264(High Profile、Main Profile、Basic中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）24Profile)编码格式；可选支持 H.265、MJPEG 编码格式。支持输出两路或两路以上的视频码流。支持云存储、SD 卡存储、FTP 存储、NAS 存储的一种或多种存储方式。支持终端固件远程升级 FOTA 功能。如果发生升级失败，终端应支持退回到原有版本并正常工作，或者正常重启并重新发起升级。可选支持人脸识别算法，对运动人脸进行检测、识别、抓拍、比对功能。5.4.5.4.车载终端车载终端5.4.1.5.4.1.产品形态产品形态根据使用场景 T-BOX 车载终端分为前装和后装。5.4.2.5.4.2.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持车规级认证。推荐支持 C-V2X，并支持 Uu 和 PC5 接口的业务并发。支持 Open CPU，提供丰富的 Telematics SDK 支持开发 TSP 应用。支持 Wi-Fi 5 能力 2.4GHz 和 5GHz 双频段接入。支持双频 GPS。推荐支持高精度定位。5.4.3.5.4.3.软件要求软件要求中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）25支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。支持数据透传。5.5.5.5.可穿戴设备可穿戴设备5.5.1.5.5.1.硬件要求硬件要求应支持定位功能。推荐支持 NFC 功能、蓝牙功能。5.5.2.5.5.2.卡槽要求卡槽要求应采用可插拔式、贴片式和嵌入式三种卡槽中的一种。对于可插拔式的儿童手表，应支持大小为 4FF 的 USIM 卡对于贴片式的儿童手表，应满足中对“消费电子级贴片卡”的相关要求对于嵌入式的儿童手表，应满足中国联通 eSIM 总体技术规范、中国联通 eSIM 下载服务器技术规范、中国联通基于 eUICC 的 eSIM 终端技术要求6.6.RedCapRedCap 发展展望发展展望随着工业、电力、视频、车联网等中高速物联网场景需求的不断增长，以及以 2G/3G/4G 为主的物联网应用迭代走向 5G 化，5G RedCap将迎来非常广阔的市场空间。中国联通将携手 RedCap 产业合作伙伴中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）26共建产业生态，在标准、测试、网络、终端、应用、生态等方面全面发力，构建完备标准体系，积极开展场景化试验，适当超前构建网络能力，全面推进 RedCap 产品研发和孵化，真正实现 5G 万物互联的“有根生长”，高质量赋能行业数智化转型。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）27中国联通中国联通 5G5G RedRedC Capap 终端白皮书编写委员会终端白皮书编写委员会策划策划:梁 鹏|刘北阳|周澄华|魏进武|范济安|李 研主主编编:周 晶|陈 丹|范 斌|王明会|闵爱佳|辛荣寰|周光涛编委成员编委成员:师 瑜|邱 学|肖 羽|傅成龙|梁 辉|朱子园|仇剑书|谢仁艿|刘启锋|白钰|方培森|王运付|刘 霞|王海静|姜元山|杜部致|孙会芳|丁志东支持单位：支持单位：鼎桥通信技术有限公司联发科技股份有限公司高通无线半导体技术有限公司翱捷科技股份有限公司紫光展锐(上海)科技有限公司上海移远通信技术股份有限公司深圳广和通无线股份有限公司维沃移动通信有限公司上海新基讯通信技术有限公司归芯科技(深圳)有限公司中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）28附录附录更新记录更新记录版本号主要修订内容更新日期V1.0制定了 RedCap 产品技术要求、模组要求、终端产品要求2022.12V2.0更新 RedCap 产品基本能力要求、增强功能要求、终端要求2023.10略语列表略语列表缩略语英文全名中文解释ANTAntenna天线BWPBandwidth Part部分带宽CACarrier Aggregation载波聚合CAGClosed Access Group封闭接入组Cat 1/1bisCategory 1/1 bis终端等级 1/1 bisCD-SSBCell-Defining SynchronizationSignal Block小区定义的同步信号块CLKClock时钟CPECustomer Premise Equipment客户前置设备CPUCommunications Processor Unit通讯处理器单元CQIChannel Quality Indicator信道质量指示DCIDownlink Control Information下行链路控制信息e-DRXExtended Discontinuous Reception扩展非连续接收eMBBEnhanced Mobile Broadband增强移动宽带eSIMEmbedded-Subscriber Identity Module嵌入式用户身份模块FDDFrequency Division Duplexing频分双工FQDNFully Qualified Domain Name完全限定域名IMSIP Multimedia SubsystemIP 多媒体子系统IPInternet Protocol国际互连协议IPv6Internet Protocol Version 6第 6 版国际互连协议GNSSGlobal Navigation Satellite System全球导航卫星系统GPSGlobal Positioning System全球定位系统LANLocal Area Network局域网LGALand Grid Array栅格阵列封装LPWALow Power Wide Area低功耗广覆盖中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）29LTE-MTCLong Term Evolution-Machine TypeCommunication长期演进机器类型通信MCSModulation and Coding Scheme调制与编码策略MIMOMultiple-Input Multiple-Output多入多出NASNon-Access Stratum非接入层NB-IoTNarrow Band-Internet of Things窄带物联网NCD-SSBNon Cell-Defining SynchronizationSignal Block非小区定义的同步信号块NPNNon-Public Network非公共网络NRNew Radio新空口NSSAINetwork Slice Selection AssistanceInformation网络切片选择辅助信息NSSPNetwork Service Support Point网络业务支持点PCIePeripheral Component Interconnectexpress高速串行计算机扩展总线标准PDCCHPhysical Downlink Control Channel物理下行链路控制信道PDCPPacket Data Convergence Protocol分组数据汇聚协议PEIPaging Early Indication寻呼早期指示PUCCHPhysical Uplink Control Channel物理上行链路控制信道PUSCHPhysical Uplink Shared Channel物理上行链路共享信道QAMQuadrature Amplitude Modulation正交振幅调制RACHRandom Access Channel随机接入信道RAMRandom Access Memory随机存取存储器RRCRadio Resource Control无线资源控制SAStandalone独立组网SDKSoftware Development Kit软件开发工具包SIBSystem Information Block系统信息块SMSShort Message Service短信息服务TDDTime Division Duplexing时分双工TSNTime-Sensitive Networking时间敏感网络UCIUplink Control Information上行链路控制信息UEUser Equipment用户设备UICCUniversal Integrated Circuit Card通用集成电路卡UL-TDOAUplink Time Difference of Arrival上行到达时间差uRLLCUltra-reliable and Low LatencyCommunications超可靠低延迟通信URSPUser Equipment Route SelectionPolicy用户路由选择策略USIMUniversal Subscriber IdentityModule全球用户识别模块UTDOAUplink Time Difference of Arrival上行链路到达时间差定位VoNRVoice over New Radio基于 NR 的语音通话

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1/28 2023 年年 10 月月 23 日日行业行业|深度深度|研究报告研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 5.5G深度：发展现状、相关机遇、产业链及相关公司深度梳理深度：发展现状、相关机遇、产. 

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5 5G G T TS SN N 联联合合测测试试床床：5 5G G O Ov ve er r T TS SN N 前前传传网网络络发发展展及及验验证证报报告告（2022 年版）工业互联网产业联盟工业互联网产业联盟2023年 9 月2023年 9 月声声明明本报告所载的材料和信息，包括但不限于文本、图片、数据、观点、建议，不构成法律建议，也不应替代律师意见。本报告所有材料或内容的知识产权归工业互联网产业联盟所有（注明是引自其他方的内容除外），并受法律保护。如需转载，需联系本联盟并获得授权许可。未经授权许可，任何人不得将报告的全部或部分内容以发布、转载、汇编、转让、出售等方式使用，不得将报告的全部或部分内容通过网络方式传播，不得在任何公开场合使用报告内相关描述及相关数据图表。违反上述声明者，本联盟将追究其相关法律责任。工业互联网产业联盟联系电话：邮箱：I编写说明编写说明随着 5G 在千行百业的广泛应用，工业互联网逐渐成为 5G 应用的蓝海市场。相较于消费互联网，终端之间交互需求增长，需要更为灵活开放的架构，低时延高可靠的性能要求，因此确定性前传网络也将越来越受到关注，时间敏感网络（TSN）、FlexE、SDN 技术在前传网络的融合应用将为其在新的场景下适应新的需求提供有力支撑。为了更好建立工业互联网时间敏感网络产业生态，了解 TSN应用于移动前传网络当前技术落地现状水平，2020 年起工业互联网联盟（AII）启动了 5G TSN 融合部署的技术及产业研究工作，积极开展时间敏感网络与 5G 在工业领域融合部署的可行性调研及评估，并于 2021 年 10 月正式启动“5G TSN 联合测试床项目”，该项目于2022 年 9 月完成了国内首次 5G over TSN 前传网络技术及方案验证工作。本次验证工作旨在针对基于分组传送的时间敏感网络用于部署5G 前传网络的技术发展及相关技术指标进行验证，验证这一技术方向在工业 5G 专网承载网部署及作为工业园区网络综合承载方案中落地的可行性，为工业园区网络设计、规划及建设提供新的建设思路，推动工业网络创新发展。组织单位：工业互联网产业联盟牵头单位：中国信息通信研究院参与单位（排名不分先后）：上海诺基亚贝尔、思博伦通信公司、是德科技II目目录录第一部分：背景说明.11.发展现状.12.场景说明.23.关键技术.5第二部分：技术方案验证.91.5G 业务质量对比测试.92.前传网络能力测试.263.综合承载方案验证.33附录 测试设备介绍.371.5G 系统.372.前传设备.393.仪表.401第一部分：背景说明第一部分：背景说明5G 作为新一代移动互联网技术，除了将为消费互联网带来更好的业务体验，还将为产业互联网（工业互联网、车联网等）提供技术支撑。相比消费互联网上的应用，工业互联网业务的传输对于网络安全性、可靠性、确定性有更严格的要求，这将对 5G 的网络架构及技术实现提出新的挑战。TSN 技术在现有的以太网基础上增加或者增强了时间同步，流量调度等能力，可以差异化对不同业务流量实现高质量确定性传输。近年来，关于将 5G 与 TSN 技术结合应用于垂直行业专网逐步成为业内热点，包括 3GPP、IEEE 在内的多个国际标准组织及各类研究机构都正在进行相关技术研究。5G 与 TSN 的融合部署及应用为进一步满足工业互联网新型应用需求提供了可选方案。1.发展现状发展现状概括来讲，5G 与 TSN 技术有两个大的个方向，一是 3GPPR16正式提出的，将 5G 系统实体化为一个 TSN 域内部的网桥，来实现TSN 网络部署规模和范围的扩展，该方向在 R17 阶段进行了技术细化，针对 TSN 与 5G 对接网关及 AF 如何实现 5G 与 TSN 系统的同步及QoS 协同进行了细化，为 5G TSN 端到端落地应用向前推动迈进了一大步。二是利用 TSN 技术提升承载网确定性，对 5G uRLLC 进行增强。IEEE802.1CM 被率先提出将 TSN 技术应用于移动前传网络作为 5G 与TSN 融合部署的主要场景，并逐步引起业内关注。相较于消费互联网，工业互联网终端之间交互需求增长，网络部署需要更为灵活开2放的架构，低时延高可靠的性能要求，因此确定性前传网络也将越来越受到关注，TSN、FlexE、SDN 技术在前传网络的融合应用将为其在新的场景下适应新的需求提供有力支撑。在工业互联网园区网络和 5G 工业专网的部署过程中，支持 TSN 的前传网络也有望成为新的部署方案。在 2021 年 9 月 28 日举办的“2021 工业互联网网络创新大会”上中国信通院发起“5G TSN 联合测试床”共同建设项目，由中国移动、华为、上海诺基亚贝尔、新华三、英特尔、高通及艾灵网络共同参与。该项目依据当前 5G TSN 技术现状及产业进展，结合工业互联网网络建设需求，从端到端系统、承载网及核心网多个维度开展5G TSN 融合部署技术及方案研究及验证工作，2022 年度重点对 TSN与 5G 前传网络的融合部署于工业园区进行技术可行性及场景适应性开展验证工作。2.场景说明场景说明工业园区是5G工业专网部署的重要载体。工业园区通常包括生产网、企业信息网、公共服务网、随着社会信息化的发展，信息化对生产效益的促进作用日渐明显，工业互联网园区网络建设成为焦点。工业互联网园区网络建设的目标是构建低延时、高可靠、广覆盖的网络基础设施，支持全区内各类信息和数据的交互和无缝传递，最终形成自动、智能、高效、安全的生产和服务体系。工业园区网络建设引入5G专网的建设，可以在一定程度上满足灵活接入、高性能承载、OT&IT融合及异构系统协同互通等需求。工业园区5G专网的建设，会根据业务需求UPF下沉至园区甚至产线的需求，同时要考虑园区网络的融合部署，如下图所示：3场景一：车间内部终端与综合接入点的 MEC 之间的业务通信，多为高确定性、高可靠性的生产控制类业务，此时前传为主要承载网络，传输范围为车间/楼宇内。图 1 5G 用户面及基带模块部署在综合接入点场景场景二：不同车间内终端之间的业务通信，如确定性、同步性要求高的生产协同类业务，此时前传为主要承载网络，传输范围为跨车间/楼宇。图 2 5G 用户面及基带模块部署在综合接入机房场景4场景三：园区内公共服务设施或车间内设备与园区综合接入机房MEC之间的业务通信，多为实时性监控业务，此时前传为主要承载网络，传输范围为园区内。图 3 5G 用户面及基带模块部署于园区综合机房场景场景四：园区内个人终端或者园区物联网终端经园区核心机房5GC与园区云平台通信，多为非实时性数据业务，此时涉及前传和回传网络，传输范围为园区内。图 4 5G 基带模块与用户面设备分设场景综上所述，场景一到场景三中前传网络都作为5G承载工业园区应用的主要承载网络，利用基于分组的以太网作为前传网络的承载5方式可以极大增加网络部署的灵活性，并可以作为数通网络与原有园区网络融合部署，叠加以TSN为代表的确定性网络技术，可以实现降低网络部署复杂度且满足工业园区网络高质量承载需求的综合达成。3.关键技术关键技术3.13.1开放前传接口开放前传接口移动前传网络是指基带单元和无线单元间的网络，4G 时期及5G 建设初期，前传网络的部署主要以光纤直驱和无源 WDM 方式为主。随着 5G 时代以 C-RAN 的建站方式成为主流，对前传网络在灵活组网能力、低时延高可靠提出了更高要求，典型的可选前传方案包括光纤直驱（单纤单向、单纤双向）、WDM（无源、有源、半有源）、微波、以太组网等方式。表格 1 汇总了各类典型的部署方案在组网形态，纤芯资源，接口类型，可靠性和传输距离方面的区别。表格 1 主流前传方案对比表类别光纤直驱无源 WDM半有源WDM有源 WDM以太网组网形态点到点点到点链/环/点到点链/环/点到点网/链/环/点到点纤芯资源6121112/1接口类型25G 白光25G 彩光25G 彩光25G 彩光以太接口可靠性无保护无保护1 1 保护1 1 保护手段丰富传输距离-10km10km10km3GPP 定义了 AAU-DU 底层分离（LLS）不同方式的协议栈功能划分，与前传接口有关的划分选项包括 Option 6、Option 7 和6Option 8。其中的 Option 7 是物理层内切分，又可细分为 Option7-1,Option 7-2 和 Option 7-3 等。不同的物理层切分方式对前传接口带宽有不同的要求，物理层切分越靠近 MAC 层对前传接口带宽的要求越低，物理层越靠近 RU 对前传接口带宽的要求越高。图 5 AAU-DU 底层分离的切分选择示意由于 5G 业务所需频谱带宽显著增加且基站功能架构重新划分处理功能重新分割等因素，前传典型接口由 4G 基站基带处理单元 BBU和远端射频单元 RRU 之间的 10Gbit/s 速率 CPRI（通用公共无线接口）向 25Gbit/s 的 eCPRI(演进型 CPRI)接口演进，如图 6 所示。CPRI 协议基于 Option 8 方式划分，物理层功能全部位于 DU，前传接口带宽要求高；eCPRI 协议中在物理层内部进行划分（Option7-2），PHY-high 和 PHY-low 分别位于 DU 和 AAU,降低了前传接口，逐步成为主流技术。图 6 CPRI 和 eCPRI 切分方式的演进趋势73.23.2高精度时间同步高精度时间同步时间同步是基站之间业务协同的基础，也是时间敏感网络实现精准流量调度的前提。因此在TSN应用于5G前传网络中时，首先对二者的时间同步方案进行协同整合。基站之间的时间同步技术主要采用直接外接时钟的同步技术和基于网络传递的同步技术两大类，2G4G阶段主要以直接外接时钟的同步技术实现，但其存在失效率高、可维护性及安全性差的问题。以IEEE1588v2技术为代表的基于网络的同步传递技术逐步发展起来，但是由于需要逐跳支持、双向光纤等长等部署限制，也未在4G时代大规模应用起来。由于5G NR基本业务普遍采用TDD制式，即同频点分时区分不同时隙报文收发，若基站之间时间不同步，则严重影响业务的移动性。而时间敏感网络由于需要对流量按照时隙进行精准调度，网元之间也需要精准的时间同步。因此在考虑TSN与移动承载网络融合部署的时候要首先考虑时间同步的协同。前传网络以射频单元AAU及基带单元DU为边缘节点，由于承载在5G网络之上的TSN业务本身就要支持逐跳的高精度时间同步，因此可以考虑利用TSN的前传系统为5G网络提供时钟同步传递能力。前传组网的时间同步方案考虑时钟源接入点及信号传递方向，主要有如下三钟方案，1)时钟信号从基站基带模块（BBU/DU）处接入,可直接从外接或内置的时钟源处获取同步信息，也可以从中传或者8回传网络中获取，通过前传网络向射频模块（AAU/RRU）传递同步信号；2)时钟信号从前传网络桥设备接入产生，通过时间敏感网络同时向 RRU 和 DU 传递同步信息；3)时钟信号从射频模块（RRU/AAU）处接入，即射频模块内置或外接相应的时钟源，通过前传网络向基带模块输出同步信息。本次测试采用方案（1），具体而言，可以一个TSN域作为时钟域，以DU直连BITS或者承接上游的IEEE1588v2时钟信号（取决于上游网络是否支持PTP），利用TSN网络逐跳向下传递同步时钟信号，从而实现高精度的时间同步。3.33.3帧抢占技术帧抢占技术相对于传统前传网络的点对点连接，基于包转发的前传网络可以提供多点对多点连接，同时前传网络对于数据传输的延时和丢包率有严格要求，AAU 到 DU 之间的 IQ 数据端到端单向时延不能高于100s，丢包率应低于107；控制管理数据（C&M），丢包率应低于106。在基于桥接技术的前传网络中，可将不同种类流量规划到不同 VLAN 中或者相同 VLAN 的不同优先级中，来实现业务的差异化质量保证。在桥接网络的承载方式下可以通过引入 TSN 的抢占（preemption）满足高优先级流量的时延和丢包要求。帧抢占是指在恢复可抢占帧的传输之前暂停可抢占帧的传输，以允许传输一个或多个快速帧。将数据流按照其实时性要求标记为快速流量和可抢占流量，高优先级实时流量可以打断正在传输的低优先级流量，而低优先级流量则分片，待实时流量传输完成后进行9重组。这样既保证了高优先队列的实时性传输，也兼顾了低优先队列数据的有效传输。如下图所示：图 7 帧抢占机制原理示意图第二部分：技术方案验证第二部分：技术方案验证5G 专网在工业园区的部署日益成为热点，部署方案要兼顾工业应用的对于确定性的要求以及网络综合承载的需要。目前IEEE802.1CM 标准已经对时间敏感网络应用于前传网络进行标准化规定，基础理论基本成熟。鉴于上述前提，本次测试验证从基于以太网方案应用于前传网络对于 5G 系统的业务质量影响，验证该方案自身可提供的功能和性能能力，以及其部署于工业互联网园区时，承担综合承载业务的可行性三个方面进行试验。1.5G 业务质量对比测试业务质量对比测试1.11.1测试目的测试目的5G 业务质量对比测试主要通过黑盒方式验证基于以太网传输的开放前传接口对 5G 系统业务质量的影响，通过与光纤直连前传网络的对比测试，验证基于以太网的开放前传接口在中短距离传输链路上的有效性，端到端稳定性，论证该项技术应用于园区内 5G 专网部署前传网络的可行性。10测试内容如表 2 所示，将从单用户数据通信性能、多用户数据通信性能和语音业务质量三个方面对前传网络用以太网络替换光纤直连的 5G 系统进行端到端性能评估，来验证方案替换后对于原有5G 系统是否有负面影响。表格 2 5G 业务质量对比测试内容序号测试内容测试目的1.2单用户端到端性能测试5G 系统基础组网能力验证。1.3多用户端到端性能测试5G 系统基础功能验证1.4用户 ViNR 业务测试5G 系统业务功能验证测试拓扑如图 9 所示，前传网络由两台前传交换机组成的以太网实现，用户侧接口分别对接基站设备的射频模块和基带模块，BBU连接 5G 核心网，用户流量由仪表从空口输入射频模块，从核心网用户面回到仪表进行指标分析。图 85G 业务质量对比测试拓扑1.21.2单用户端到端性能测试单用户端到端性能测试在 5G 系统的前传网络中，分别部署基于以太网的 TSN 前传交换设备及光纤直连，单用户流量配置如表 3 所示，单用户业务测试分四种配置模型：上行 112Mbit/s、上行 80Mbit/s、下行 760Mbit/s11和 504Mbit/s，对于光纤直连和用以太网交换机连接的前传网络进行网络性能对比测试，用以验证利用以太网交换机连接方式用作前传网络的可行性。每个配置模型分别对于光纤直连、以太网连接场景以 10s、1min 及 10min 为采集样本空间进行网络性能测试（时延、吞吐量、业务质量），每个样本空间测量获得 20 个数据，共 40 个样本数据，并对样本进行统计学处理，以保证测试数据的有效性，确保验证可以真实反映对比效果。表格 3 单用户端到端性能测试流量配置说明流量配置UE-SIM 模拟用户发包，上行发包速率分别为 112Mbit/s 和 80Mbit/s下行模拟发包速率分别为 760Mbit/s 和 504Mbit/s开放前传接口场景与光纤直连流量配置相同包长128 Byte5G 系统单用户端到端上行时延测试结果如表格 4 所示，光纤与交换机两种模式的最大和最小时延相同，使用 TSN 交换机连接的平均时延略大于光纤直连，如图 11 所示，光纤直连场景与交换机连接场景时延分布分别集中在 13100s和 13400s，仅有 300s的差距。表格 4 单用户端到端上行时延测试结果(单位：s)光纤直连时延TSN 交换机连接时延最小时延平均时延最大时延最小时延平均时延最大时延上行 80Mbit/s4000400012图 9 单用户端到端上行时延测试对比统计结果单用户端到端下行时延测试结果如表格 5所示，光纤直连场景在最大时延、最小时延以及平均时延方面皆略小于交换机连接场景，如图 11所示，光纤直连场景与交换机连接场景时延分布分别集中在4390s 和 4395s，差距较小。表格 5单用户端到端下行时延测试结果(单位：s)光纤直连时延TSN 交换机连接时延最小时延平均时延最大时延最小时延平均时延最大时延下行 504Mbit/s437784395456113图 10 单用户端到端下行时延对比测试统计结果单用户端到端上行吞吐量测试结果如表格 6 所示，本次测试两个场景吞吐量皆接近于满带宽，无明显差异，如图 12 所示，图中横轴为测试次数，纵轴为每次测试取得的吞吐量数据，由统计结果可知，光纤直连场景与交换机连接场景在吞吐量测试结果上趋于相等。表格 6 单用户端到端上行吞吐量测试统计结果(单位：Mbit/s)光纤直连吞吐量TSN 交换机连接吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量79.9879.98579.9979.90779.97979.99614图 11 单用户端到端上行吞吐量测试对比统计结果单用户端到端下行吞吐量测试结果如表格 7 所示，光纤直连、以太网连接场景最大吞吐量相同，都是满带宽，如图 13 所示，图中横轴为测试次数，纵轴为每次测试取得的吞吐量数据，由统计结果可知，两个场景吞吐量皆接近满带宽，光纤直连场景与交换机连接场景在吞吐量差距很小。表格 7 单用户端到端下行吞吐量测试统计结果（单位：Mbit/s）光纤直连吞吐量TSN 交换机连接吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量503.986503.9964504503.973503.980250415图 12 单用户端到端下行吞吐量测试统计结果上下行信号质量测试结果如表格 8、表格 9 所示，其中 SNR 为信噪比，是度量通信系统通信质量可靠性的一个主要技术指标，信噪比越高表示信道质量越好，RSRP(参考信号接收功率)是 LTE 网络中代表无线信号强度的参数,RSRQ 表示 LTE 参考信号接收质量，用作切换和小区重选决定的输入。由统计表可以看出，随着时间推移，光纤直连、以太网连接场景的 SNR、RSRP、RSRQ 值稳定趋于不变，两个场景在 SNR、RSRP、RSRQ 三个参数的对比方面也没有明显差异。表格 8 单用户上行信号质量测试统计结果测试时长光纤直连TSN 交换机连接SNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dBSNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dB10s32-65.511.431-65.511.41min32-65.511.431.4-65.511.410min32-65.511.431.8-65.511.4表格 9 单用户下行信号质量测试统计结果测试时长光纤直连TSN 交换机连接SNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dBSNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dB10s41-65.511.541-65.511.51min42-65.511.542-65.511.510min42-65.511.542-65.511.5161.31.3 多用户端到端性能测试多用户端到端性能测试在 5G 系统的前传网络中，分别部署基于以太网的 TSN 前传交换设备及光纤直连，多用户流量配置如表所示：表格 10 多用户测试流量配置说明流量配置UE-SIM 模拟三用户同时发包，三用户上行发包速率分别为 100Mbit/s 和 30Mbit/s,包长为 128Byte,下行模拟发包速率分别为 330Mbit/s 和 200Mbit/s，包长也为 128Byte,开放前传接口场景与光纤直连流量配置相同，取优先级最高用户数据进行统计包长128 Byte速率上 行 100Mbit/s、30Mbit/s下 行 330Mbit/s、200Mbit/s用户数3每个配置模型分别对于光纤直连、以太网连接场景以 10s、1min 及 10min 为采集样本空间进行网络性能测试（时延、吞吐量、业务质量），光纤直连、以太网连接场景分别采集数据 20 个，共40 个样本数据，并对样本进行统计学处理，以保证测试数据的有效性，确保验证可以真实反映对比效果。如表格 11 所示，本次测试采用三用户发包模型，上行发包速率都为 30Mbit/s，选取优先级最高的用户进行结果统计，并对样本进行统计学处理得出图 14，由统计结果可知，两个场景最大以及最小时延相同，光纤直连场景与交换机连接场景时延分布分别集中在14100s 和 14400s,相差仅为 300s。表格 11多用户端到端上时延测试统计结果（单位：s）光纤直连时延TSN 交换机连接时延最小时延平均时延最大时延最小时延平均时延最大时延5000500017图 13 多用户端到端上行时延对比测试统计结果如表格 12 所示，本次测试采用三用户发包模型，下行发包速率都为 200Mbit/s，选取优先级最高的用户进行结果统计，并对样本进行统计学处理得出图 15，由统计结果可知，两个场景最大以及最小时延虽不同，但差距不大，光纤直连场景与交换机连接场景时延分布分别集中在 4850s 和 5050s，差距较小。表格 12 多用户端到端下行时延测试统计结果(单位：s)光纤直连时延TSN 交换机连接时延最小时延平均时延最大时延最小时延平均时延最大时延477548505586718图 14 多用户端到端下行时延对比测试统计结果如表格 13 所示，本次测试采用三用户发包模型，上行发包速率都为 30Mbit/s，选取优先级最高的用户进行结果统计，对样本进行统计学处理得出图 16，横轴为测试次数，纵轴为每次测试取得的吞吐量数据，由统计结果可知，两个场景最大以及最小吞吐量皆接近满带宽，光纤直连场景与交换机连接场景在吞吐量数据方面没有统计学上的差异。表格 13 多用户端到端上行吞吐量测试统计结果(单位：Mbit/s)光纤直连吞吐量TSN 交换机连接吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量29.99229.999430.33429.56929.986430.29819图 15 多用户端到端上行吞吐量对比测试统计结果如表格 14 所示，本次测试采用三用户发包模型，下行发包速率都为 200Mbit/s，并对样本进行统计学处理得出图 17，横轴为测试次数，纵轴为每次测试取得的吞吐量数据，图中由于测试数据一致，在图片显示中光纤曲线被交换机曲线覆盖，由统计结果可知，两个场景最大以及最小吞吐量皆接近满带宽，光纤直连场景与交换机连接场景在吞吐量方面没有统计学上的差异。表格 14 多用户端到端下行吞吐量测试统计结果(单位：Mbit/s)光纤直连吞吐量TSN 交换机连接最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量199.992199.9944200199.992199.999220020图 16 多用户端到端下行吞吐量对比测试统计结果如表格 15、表格 16 所示，两个表格分别为上下行信号质量测试结果，由统计表可以看出，随着时间推移，光纤直连、以太网连接场景的 SNR、RSRP、RSRQ 值一直稳定趋于不变，两个场景在 SNR、RSRP、RSRQ 三个参数的对比方面也没有明显差异。表格 15 多用户上行信号质量测试统计结果测试时长光纤直连TSN 交换机连接SNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dBSNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dB10s31-65.511.430-65.511.41min31-65.511.431.2-65.511.410min32-65.511.432-65.511.4表格 16 多用户下行信号质量测试统计结果测试时长光纤直连TSN 交换机连接SNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dBSNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dB10s42-65.511.542-65.511.51min42-65.511.542-65.511.510min43-65.511.543-65.511.5211.4 用户用户 ViNR 业务业务质量质量测试测试在 5G 系统的前传网络中，分别部署基于以太网的 TSN 前传交换设备及光纤直连，ViNR 业务配置如表格 17 所示，本次测试采用模拟两个用户进行真实通话进行测试，由于两用户类型相同，故本次测试采用主叫 UE 的测试数据进行数据统计，由于基站对于通话存在限制，故本次测试对于光纤直连、以太网连接场景均以 2min 为样本采集空间进行网络性能测试。表格 17 用户 ViNR 业务质量测试流量配置说明流 量 配置UE-SIM 模拟两用户进行通信，两用户上行发包速率为600Mbit/s,包长为不固定包,为 UDP 包，下行模拟发包速率为 600Mbit/s，包长为不固定包,为 UDP 包开放前传接口场景与光纤直连流量配置相同，取主叫用户数据进行统计包长不固定速率600Mbit/s如表格 18 所示，光纤直连、以太网连接场景分别采集数据 4 个，共 8 个样本数据，并对样本进行统计学处理得出图 18，由统计结果可知，两个场景最大以及最小时延虽不同，但差距不大，两个场景时延相差 10s 左右。表格 18ViNR 业务端到端时延测试统计结果（单位：s）测试时长光纤直连TSN 交换机连接最小时延平均时延最大时延最小时延平均时延最大时延2min28.4829.6730.6939.6439.7540.9422图 17 ViNR 业务端到端时延对比测试统计结果如表格 19 及图 19 所示，由统计结果可知，交换机接入场景在最大最小以及平均抖动方面均略大于光纤接入场景，差值在 50ns-100ns。表格 19 ViNR 业务端到端抖动测试统计结果(单位：ns)测试时长光纤直连TSN 交换机连接最小抖动平均抖动最大抖动最小抖动平均抖动最大抖动2min4862.1964889.844918.3584931.6984983.55031.28823图 18 ViNR 业务端到端抖动对比测试统计结果如表格 20 及图 20 所示，由统计结果可知，交换机接入场景在最大最小以及上行吞吐量方面均略大于光纤接入场景，两个场景在上行吞吐量方面没有明显差异。表格 20 ViNR 业务端到端上行吞吐量测试统计结果(单位：Mbit/s)测试时长光纤直连TSN 交换机连接最小平均最大最小平均最大2min584.604587.513588.425587.513591.4595.48524图 19 ViNR 业务端到端上行吞吐量对比测试统计结果如表格 21 及图 21 所示，由统计结果可知，交换机接入场景在最大最小以及下行吞吐量方面均略大于光纤接入场景，两个场景在吞吐量数据对比方面没有明显差异。表格 21 ViNR 业务端到端下行吞吐量测试统计结果(单位：Mbit/s)测试时长光纤直连TSN 交换机连接最小平均最大最小平均最大2min571.785572.609578.169580.546582.075584.655图 20 ViNR 业务下行吞吐量对比测试统计结果25如表格 22 及图 22 所示，表格中 P-MOS(通信系统语音质量的重要指标，0 分代表最差的质量，5 分为最高分):交换机接入场景 P-MOS 值与光纤接入场景无区别，稳定在 4.448，由统计结果可知，交换机接入场景和光纤接入场景的 P-MOS 值皆稳定在 4.448 分。表格 22 ViNR 业务质量 P-MOS 测试统计结果时长光纤直连开放前传接口第一次第二次第三次第四次第一次第二次第三次第四次2min4.4484.4484.4484.4484.4484.4484.4484.448图 21 ViNR 业务端到端 P-MOS 对比测试统计结果1.51.5 小结小结本部分测试主要以 5G 系统端到端业务性能作为测试对象，分别对前传通过光纤直连和以太交换机的方式进行承载，通过测量时延、抖动、吞吐量、信号质量以及特定业务质量，可以看出，将采用以太组网方式作为前传网络承载方式，在实验室环境与光纤直连的方案相比 5G 系统的端到端网络性能指标并没有明显的出现劣化，这也26为以太网方式作为前传组网的一种技术选型方案提供了一定的数据支撑。2.前传网络能力测试前传网络能力测试2.12.1 测试目的测试目的本部分测试重点针对前传网络本身的功能性能进行测试，关注基于以太网的前传网络的转发及同步性能是否可以满足 5G 系统前传网络的承载要求。测试内容如表格 23 所示，一方面利用基站仿真仪表模拟基站射频模块和基带模块相互发送流量模拟 5G 上下行业务通过前传网络，对前传网络进行包围测试，以获得前传组网的性能测试数据，验证端到端转发性能指标。另一方面利用同步性能测试仪表对前传网络同步性能进行验证，证明其可以满足 5G 系统的时间同步要求。表格 23 前传网络能力测试内容序号测试内容测试目的2.2前传仿真组网测试5G 系统基础组网能力验证。2.3前传时钟同步性能测试5G 系统基础功能验证2.22.2 前传仿真组网性能测试前传仿真组网性能测试前传仿真组网性能测试拓扑如图 23 所示，前传网络由两台支持TSN 的前传交换机组成，用户侧通过连接测试仪表，仪表两个端口27分别模拟射频模块和基带模块，仿真 eCPRI 接口的用户面、C&M 面及时间同步数据，同时采集相关性能数据。拓扑如图 23：图 22 前传仿真组网性能测试拓扑流量配置如表 24 所示，前传仿真组网性能测试分两种配置模型：64Byte 或 1500Byte，对于以太网交换机连接的模拟前传网络进行网络性能测试，每个配置模型对于光纤直连、以太网连接场景以 10s、1min 及 10min 为采集样本空间进行网络性能测试（时延、吞吐量、业务质量），每个样本空间测量获得 10 个数据，共 20 个样本数据（以下统计结果图中，横坐标表示测试时间，纵坐标为每次测试时间中取得的对应数据）并对样本进行统计学处理，以保证测试数据的有效性，确保验证可以真实反映对比效果。表格 24前传仿真组网性能测试流量配置说明流量配置仪表两个端口分别模拟 RU、DU 进行通信，前传交换机分别接入仪表的两个端口，仪表模拟用户进行发包，分别使用 64Byte 以及 1500Byte 进行流量测试，发包速率统一为 100Mbit/s包长64Byte 或 1500Byte前传仿真组网性能测试上行时延的测试数据如表格 25 所示，在报文为 64Byte 时，前传网络的上行最大时延为 1759ns，随着报文28字节变大，当报文字节为 1500Byte 时，最大时延为 1935ns，如图24 所示，随着时间增加，两个字节的流量传输的前传网络的时延变化不大。表格 25 前传网络上行时延测试统计结果（单位：ns）包长(Byte)最小平均最大64951935图 23前传网络上行时延测试统计结果图前传仿真组网测试上行抖动的测试数据如表格 26 所示，在报文为 64Byte 时，前传网络的上行最大抖动为 420ns，随着报文字节变大，当报文字节为 1500Byte 时，最大抖动为 355ns，在报文传输过程中，1500Byte 报文传输较稳定。如图 25 所示，随着时间增加，前传网络的时抖动变化不大。表格 26 前传网络上行抖动测试统计结果（单位:ns）包长(Byte)最小平均最大64327371.54205529图 24 前传网络上行抖动测试统计结果图如表格 27 所示，在报文为 64Byte 时，前传网络的下行最大时延为 1719ns，随着报文字节变大，当报文字节为 1500Byte 时，最大时延为 1889ns，如图 26 所示，随着时间增加，前传网络的时延变化不大。表格 27 前传网络下行时延测试统计结果(单位：ns)包长(Byte)最小时延平均时延最大时延6499188930图 25 前传网络下行时延测试统计结果图如表格 28 所示，在报文为 64Byte 时，前传网络的下行最大抖动为 475ns，随着报文字节变大，当报文字节为 1500Byte 时，最大抖动为 335ns，在报文传输过程中，1500Byte 报文传输较稳定。如图 27 所示，随着时间增加，前传网络的抖动变化不大。表格 28 前传网络下行抖动测试统计结果(单位：ns)包长(Byte)最小抖动平均抖动最大抖动643024029733531图 26 前传网络下行抖动测试统计结果图2.32.3 前传时间同步性能测试前传时间同步性能测试移动承载的前传网络需要精准时间同步以支撑 5G 系统业务的承载，时间敏感网络自身也需要时间同步来保证精确流量调度。因此时间同步的方案至关重要，其性能测试也是本次验证的一个重点内容，验证具备 TSN 特性的基于以太网的前传网络时间同步误差精度。本部分测试通过专业时间同步测试仪表对于两台 TSN 交换机组网的前传承载网进行时间同步精度测量，TSN 前传时间同步性能测试拓扑如图 28，同步性能测试仪表主时钟端可获取被测设备发送的PTP 协议报文，报文交互正常，符合预期组网的时间误差指标，需要注意的是，除了实际的时间误差测试指标，0.1Hz 滤波以后的时间误差指标也十分重要。这是因为根据 ITU-T G.8273.2 规定边界时钟从前一个时钟接收时间，并消除输入的高频噪声（即充当低通滤波器），并向下游继续发出时间信号。因此，就沿时钟链传递的噪32声量而言，低频噪声会沿时钟链累积。高频噪声被链中的每个时钟过滤掉。ITU-T G.8273.2 时钟中的滤波器带宽定义为 0.05-0.1Hz。因此这里系统设定一个 0.1Hz 的一阶低通滤波器，以用来滤掉最后一次时钟信号发送时产生的高频噪声，来更精确的显示时钟在链路上传播积累的噪声量。图 27 前传时钟同步性能测试拓扑测试指标：2Way Time Error（t1 t4）/2 时间误差）；T1Time Error（t1-t2 时间误差）；T4 Time Error（t4-t3 时间误差）。如表格 29 所示，本次测试使用 Paragon-X 仪表进行测试，仪表两端口与前传交换机相连，仪表一端口作为 Master，另一端口作为 Slave，与 Master 端口相连的前传交换机端口为 Slave,另一端口为 Master 传递时钟到 Slave 进行同步，仪表采用协议标准为 ITU-T G.8275.1,测试模式为边界时钟，测试时长 6h,分别在 30min,1h 以及 6h 采集数据，由统计表可以看出，前传交换机的时钟误差较稳定并且很低，只有 0.527ns,经过 0.1Hz 低通滤波后，时钟误差得到改善，为 0.193ns(通常时钟误差参考值取最大值)经过时间推移，时钟误差变化不大，为 0.528ns,经过0.1Hz 滤波后，时钟误差得到改善，为 0.192ns33表格 29 网络时钟误差性能测试结果（单位：ns）测 试 时长2Way Time Error2Way Time Error（0.1Hz 低通滤波）最大值最小值平均值最大值最小值平均值30min0.5270.5080.5190.20.0510.1560min0.5280.5060.5180.1930.0510.1456h0.5280.5060.5180.1920.0510.1452.42.4小结小结本部分测试主要以 TSN 交换机组网的前传网络能力作为测试对象，分别测试时网络性能数据（时延、抖动、吞吐量）及时间同步性能。通过对测试数据的分析可以看出两跳交换机组成的前传网络端到端单向时延小于 2s，抖动低于 500ns，时间同步精度可达 ns级别，在实验室场景下可以证明，利用 TSN 交换机组网的前传网络关键性能不会成为 5G 系统的性能瓶颈。3.综合承载方案验证综合承载方案验证3.13.1测试目的测试目的工业园区作为推进我国改革开放和经济发展的重要载体，一直被视为经济建设的主战场。工业企业数字化正在从园区的办公延伸到生产和运营，各类工业互联网新兴业态不断涌现。工业园区网络作为连接数字终端和远端的重要基础设施，在业务和技术的双轮驱动下，正在承担OT网络及IT网络融合，云网一体等多业务综合承载的重要角色。园区内5G前传网络的综合承载将以固移融合的方式兼顾5G接入业务承载的同时，实现视频监控，机器控制网络等原有工业园区有线业务的共网传输。而TSN技术应用于综合承载网络可以更34好地实现不同业务之间的差异化质量保证。因此我们设计了综合承载验证方案，对上述场景进行验证，为后续进一步部署提供数据支撑。综合承载方案验证主要验证基于TSN的前传方案在部署于园区网络过程中，是否可以实现同时兼顾5G专网前传承载与园区网络承载。图 28 综合承载方案验证连接图测试内容如表30所示，验证视频监控业务、工业控制业务两种典型工业园区业务的承载质量，分别代表大带宽实时上行流量以及高实时控制类下行流量，并同时测试多业务综合承载时的网络质量，以验证以太网用于园区网络及5G前传网络进行综合承载的可行性。表格 30 综合承载方案验证测试内容序号测试内容测试目的3.1视频监控业务承载测试测试本方案视频监控业务承载质量3.2工业控制业务承载测试测试本方案工业控制业务承载质量3.3多业务混合承载测试测试本方案 5G 前传、视频监控、工业控制业务承载质量353.23.2视频监控业务承载测试视频监控业务承载测试以视频监控为代表的辅助生产类业务，主要性能指标受带宽（高清8M/路）及时延影响（20-100ms）。本次测试选取实验室视频监控系统作为应用系统，摄像头与监控平台之间通过前传交换机设备承载，通过验证可以证实通过前传网络承载的高清视频监控业务流畅，画面清晰，与网线直连相比业务质量基本一致。图 29 视频监控画面3.33.3工业控制业务承载测试工业控制业务承载测试控制系统的同步信号通常用于电机的协同，往往对时间同步精度（亚s 级）、时延（百s 级）及抖动（s 级）有极高要求。本次测试将两台控制器中间的同步信号通过前传网络承载，通过观察控制对于灯带控制的同步性来验证传输质量，实验证明具备 TSN能力的前传网络承载工业控制业务具备一定的可行性。36图 30 灯带控制展示图图 31 灯带控制系统实体图3.43.4多业务混合承载测试多业务混合承载测试在上述两个验证的基础上，我们还进行了多业务混合承载验证，即同时将视频监控、工业控制承载在具备TSN能力以太网37交换机组成的前传网络上，同时叠加5G语音业务，并通过测试仪表灌注背景流量，三个业务（视频监控、工业控制、5G语音业务）分别给予不同的优先级，但最低业务的优先级仍高于背景流量，不同业务在前传网络通过LAN配置不同的优先级，并启用相应的时间敏感网络特性，背景流量制造拥塞，验证在拥塞情况下，交换机采取丢弃背景流量的方式来保证主要优先级业务的进行。通过验证，在负载正常的情况下，视频监控、工业控制及5G语音业务均可以正常运转，逐步加大负载，则背景流量开始丢包，其他业务按照工业控制、5G语音及视频监控的优先级保证承载质量。3.53.5小结小结本部分测试定性测量以TSN交换机组网的前传网络综合承载典型工业互联网业务的能力，分别对承载视频监控、工业控制的业务质量进行检测，并将上述两种业务与5G业务流量综合承载，并叠加背景流量冲击，在实验室环境验证TSN交换机组网的前传网络与园区固网业务综合承载的可行性。附录附录 测试设备介绍测试设备介绍1.5G 系统系统本次测试5G业务质量对比测试中的5G系统中，核心网采用诺基亚云原生5GC部署（符合3GPP R16），将NFV化的5G核心网38网元AMF、SMF、UPF以及数据库UDM和UDR集成于诺基亚CBIS软件系统部署于通用服务器上；基站采用诺基亚AirScale系列3.5GHz基站，基带设备采用诺基亚贝尔ASIB ABIO，射频设备为3.5G AEQB。诺基亚5G系统核心网与基站实体图片如下图所示：图 32 核心网（NOKIA 云平台 5GC）39图 33 基站（ASIB ABIO）2.前传设备前传设备本次测试前传以太网设备均采用诺基亚前传交换机1830TPS-24,诺基亚1830 TPS系列平台可以支持各种现有和新的射频接口协议，同时支持4G和5G网络，其严格的流量优化可以满足5G云RAN所需要的各种连接性能需求。同时，高精度的时间同步功能提供了与5G射频精确的同步能力。利用时间敏感网络，移动运营商可以更好引入新的实时业务，更好面向云计算应用。1830 TPS的推出大大改善了用户部署5G中心化和云RAN的经济性。40图 34 NOKIA 1830 TPS-24 前传交换机该款交换机具有二十四个 1/10/25GbE SFP/SFP /SFP28 客户端口和六个 100GbE QSFP28 线路端口。在提供基站前传网络的同时，在同一个平台上支持多种业务流量类型（CPRI、OBSAI、eCPRI、RoE、以太网）的融合传输。图 35 前传交换机 1830 TPS-24 的光纤连接3.仪表仪表3.13.1业务业务 UEUE 仿真测试仪表仿真测试仪表本次5G业务质量对比测试采用是德科技仪表UESIM：由协议处理服务器eLSU Mod.SL41 和 射频单元模块 SDRv4 组成，仪表UE-SIM的实体图片以及具体参数如下：41图 36 UE-SIM图 37 UE-SIM 设备参数3.23.2前传网络仿真测试仪表前传网络仿真测试仪表本次TSN前传仿真组网测试采用是德科技仪表：板卡型号为Novus QSFP28，机框型号为XGS12，仪表实体图片及具体参数如下：42图 38 是德仪表 XGS1243图 39 仪表具体参数3.33.3同步性能测试仪表同步性能测试仪表本次TSN前传同步性能测试采用Calnex旗下TSN时间测试仪：Paragon-NEO,实体图片以及具体参数如下：44图 40 Paragon-NEO图 41 仪表具体参数3.43.4网络性能测试仪表网络性能测试仪表本次综合承载方案验证采用思博伦端到端性能测试仪表SPT-C50用于背景流量的产生及端到端数据通信网络性能的测试，实体图片以及具体参数如下图所示：45图 42 SPT-C50图 43 SPT-C50 具体参数

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1云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005编号 ODCC-2023-03005云化 5G 专网技术白皮书开放数据中心委员会2023-09 发布I云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005版权声明版权声明ODCC（开放数据中心委员会）发布的各项成果，受著作权法保护，编制单位共同享有著作权。转载、摘编或利用其它方式使用 ODCC 成果中的文字或者观点的，应注明来源：“开放数据中心委员会 ODCC”。对于未经著作权人书面同意而实施的剽窃、复制、修改、销售、改编、汇编和翻译出版等侵权行为，ODCC 及有关单位将追究其法律责任，感谢各单位的配合与支持。II云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005编写组编写组项目经理：项目经理：张久仙中移（苏州）软件技术有限公司工作组长：工作组长：王超阿里云计算有限公司贡献专家：贡献专家：郝文杰中移（苏州）软件技术有限公司赵立芬中移（苏州）软件技术有限公司张飞中移（苏州）软件技术有限公司徐军中移（苏州）软件技术有限公司杨柳天翼云科技有限公司张亮天翼云科技有限公司蒋星思科（中国）有限公司凌军思科（中国）有限公司黄浩思科（中国）有限公司吴鹏思科（中国）有限公司石磊深圳艾灵网络有限公司潘自全深圳艾灵网络有限公司III云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005引引 言言2019 年 6 月 6 日工业和信息化部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电四家运营商发放 5G 商用牌照，中国正式进入5G 商用元年。在消费者领域从无到有的 5G 终端出货量 4 年后提升到了国内全部手机出货量的 78.8%，成为市场主流，为了保障消费者的 5G 使用体验，四大运营商也基于适度超前布局的策略四年在国内 5G 基站总数建设达到 293.7 万个，占移动基站总数的 26%；覆盖所有地级市城区、县城城区，以上基础设施的能力也支撑 5G 移动电话用户达 6.76 亿户，占移动电话用户的 39.5%。在 5G 技术出现之后业界的关注点除了在消费者领域以外，更看重对于面向企业的应用场景。赋能千行百业是业界对于 5G 技术的期待，而能满足这样期待的实际技术方案就是 5G 专网。中国发放 5G牌照以来，国家出台多项政策大力支持 5G 专网建设。5G 应用“扬帆”行动计划（2021-2023 年）中明确要求“支持各地结合区域需求，建设 5G 行业虚拟专网，探索建网新模式，形成区域先导效应”，提出到 2023 年“建成超过 3000 个 5G 行业虚拟专网”；“十四五”信息通信行业发展规划中明确要求“面向行业应用需求，推动 5G 行业虚拟专网建设模式、运营服务、技术方案创新与成熟，促进 5G 行业虚拟专网规模化发展”，提出全国 5G 虚拟专网数量要从 2020 年底的 800 个增长到 2025 年底的 5000 个，年均增速44%。在政策推动及业内各方的共同努力下，5G 专网发展驶入快车IV云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005道。工信部数据显示，截至 2022 年 9 月，全国已累计部署 5G 行业专网超 10000 个，远超政策文件预期目标。在专网建设绝对数量得到提升的同时，国家同步也关注 5G 走入工厂，提出要打造 5G 全连接工厂，进一步拓展“5G 工业互联网”典型应用场景，促进 5G 在工业生产中由“局部单点”向“生产全局”、由“外围应用”向“生产核心”创新发展，加快工业企业数字化转型步伐。2022 年 9 月，工业和信息化部发布5G 全连接工厂建设指南，明确了 5G 全连接工厂建设的总体要求、建设内容和建设路径，标志着“5G 业互联网”由起步探索阶段迈向精耕细作阶段。到了这个精耕细作阶段我们会发现对于 5G 专网的下一步建设优化提出了新的需求和挑战。V云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005目目 录录版权声明.I编写组.II引言.III术语与缩略语.VII一、背景.1二、5G 网络技术架构.4（一）基站.5（二）5G 核心网.6（三）传输网.8三、5G 专网现状.10（一）工业专网，一网到底.10（二）专网从定制化到服务化，一目了然.11（三）云网业协同，1 1 13.13（四）专网云化技术趋近成熟.15（五）交付运维效率亟待提升.16四、云化 5G 专网关键技术.17（一）OpenAPI.17（二）云边互联.18（三）网络加速.18（四）CPU 绑核.19（五）大页内存.19（六）租户隔离.20VI云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005（七）容器技术.21（八）灰度升级.22五、构建云化 5G 网络.23（一）典型业务场景.23（二）5G 云梯.26（三）边缘智能小站（EIS）.27（四）边缘智能云（EIC）.29（五）容器服务（KCS）.30（六）思科 5G 企业专网.31（七）艾灵 5G 工业专网.33六、技术展望.35（一）无线云化演进.35（二）UPF 网元白盒化.35（三）网元无状态化改造.36（四）5G 与企业网络融合.36（五）容灾设计.37（六）5G 数字化运营.38VII云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005术语与缩略语术语与缩略语5GC5G 核心网5G Core NetworkAMF接入和移动管理AccessandMobilityManagementFunctionAUSF鉴权服务功能Authentication Server FunctionDN数据网络Data NetworkDPDK数据平面开发工具包Data Plane Development KitMEP边缘计算平台Multi-access Edge Compute PlatformNEF网络能力开放功能Network Exposure FunctionNFV网络功能虚拟化Network Functions VirtualizationNRF网络存储功能Network Repository FunctionNSMF网络切片管理功能Network Slice Management FunctionNSSF网络切片选择功能Network Slice Selection FunctionPaaS平台即服务Platform as a ServicePCF策略控制功能Policy Control FunctionSDN软件定义网络Software Defined NetworkSMF会话管理功能Session Management FunctionSMSF短消息服务功能Short Message Service FunctionSRIOV单根 I/O 虚拟化Single Root I/O VirtualizationUDM统一的数据管理Unified Data ManagementUPF用户面功能User Plane Function1云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005一、一、背景背景数字中国中把 5G 和算力等视为重要的基础设施，一方面天地一体网络演进对产品数字化提供了连接基座，另一方面网络也开始从硬件为主体的架构向虚拟化、云化、服务化的方向发展，以期实现弹性资源分配、敏捷灵活组网、自动智能运行等目标。从 5G 运营商的需求角度分析，首先，5G 网络需要支持大带宽、低时延和广连接，本身对边缘云就提出了要求。其次，面向 5G 行业应用，客户需要连接能力、算力资源、应用等的一揽子解决方案。而利用云服务商的软件堆栈和服务能力加速 IT 应用创新，这这也为运营商和云服务商合作提出了要求。从公有云的发展角度分析，首先，国内公有云市场已经形成了阿里云、华为云、天翼云、移动云等巨头相互争霸的局面，竞争高度激烈，亟需开拓新的市场。其次，以天翼云和移动云为代表的公有云技术快速发展，具备了承载网元的基本条件。最后，面向政企客户数字化转型，云服务商拥有大量的客户群体和上云实践，也将5G 专网视为通向更高价值服务和构建企业数字化转型的重要抓手。商业模式方面，中国电信的 5G 专网分为“致远”（与公网共享）“比邻”（与公网部分共享）“如翼”（独立部署）三类服务模式。中国移动采用 5G 专网 BAF 商业模式，对内牵引 5G 建设的资源投放，重构运维、服务、支撑体系，对外提供“简单易懂、按单点菜”的灵活套餐匹配客户关键需求，包含流量、带宽、基站数、运营、运2云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005维服务等多种计费量纲，并提炼多档高频组合套餐，满足多样化付费需求，如图 1 所示。图 1 中国移动 5G 专网 BAF 商业模式5GC 和 RAN 侧 CUPS 分离架构，SBA 特性等，以及公有云技术快速发展，都为云服务商承载 5G 网络奠定了基础。宏观上，公有云方案仍处于探索阶段。国外 AWS 从最初与运营商合作提供服务于 5GMEC 的 IT 类服务，到为 5G 专网、5G 公网的 NFV 网元提供承载平台，逐步演进到将 5G 专网作为 AWS 的一项云服务。微软收购 AT&T 的网络云，打造 AFO。谷歌也推出无线专网解决方案。国内目前虽然未有大规模、稳定的商用案例，但是国内各云商和运营商纷纷布局，国内天翼云在探索基于公有云承载 5GC 网络，且有小规模实践效果。腾讯、阿里等等也希望深入 5G 技术研发。2022 年 4 月 19 日，中国电信与腾讯联合发布 5G 电竞专网解决方案，在天翼云上部署自研 5GC、电竞专网运营管理系统，配合现场部署的 UPF、5G 小站等设备，打造了 WiFi5G 双发选收的赛事网络保障方案。将网络部署时间缩短至数小时，且针对电竞场景进行深度优3云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005化，拥有超低时延、高可靠性、网络隔离能力且集成了腾讯安全能力。已经在王者荣耀职业等联赛中应用。2023 年中国移动基于一体化集成模式，推出按需集成 UPF、Lite-5GC、MEP、BBU、IMS 等能力的 5G 专网定制化的集成解决方案。采用通过自研 联合研发模式，打造 5G 专网边缘一体化的集成解决方案和产品，有效降低 5G 核心网产品集采价格和建设成本，助力公司数智化赋能生产和社会治理。2020 年 3 月 10 日阿里达摩院宣布成立 XG 实验室，专注于 5G 技术与应用创新。主要聚焦在 5G 基础设施（多种形态的 5G 专网、白盒基站、云化核心网、开放 UPF、MEC 虚拟化及资源调度）、音视频编解码及传输协议、5G 应用创新等方面。已经在探索轻量化/容器化5GC 产品架构设计。因此，公有云快速发展及 5G 对算力需求，促进了云网更深层次的融合。4云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005二、二、5 5G G 网络技术架构网络技术架构5G 网络技术架构是指为实现 5G 移动通信而设计的网络架构。它是以前一代移动通信网络的演进和改进，旨在提供更高的数据传输速率、更低的延迟、更大的容量和更好的网络连接稳定性。以下是 5G 网络技术架构的主要组成部分：1.用户设备（User Equipment，UE）：用户设备是指连接到 5G网络的移动设备，如智能手机、平板电脑、物联网设备等。用户设备通过空中接口与 5G 基站进行通信。2.基站（Base Station）：基站是 5G 网络的无线接入点，负责与用户设备进行通信。5G 基站采用了新的技术标准，如多输入多输出（MIMO）、波 束 赋 形（Beamforming）和 大 规 模 天 线 阵 列（Massive MIMO），以提供更高的数据速率和更好的网络覆盖。3.核心网（Core Network）：核心网是 5G 网络的中枢，负责处理和路由用户数据、控制信令和提供网络服务。5G 核心网采用了新的架构，如 5G 核心网（5GC）或 Evolved Packet Core（EPC），以支持更高的数据传输速率和更低的延迟。4.边缘计算（Edge Computing）：5G 网络技术架构还涉及边缘计算技术，将计算和存储资源移动到更接近用户的位置，以降低网络延迟并提供更快的响应速度。边缘计算可以支持 5G 网络中的实时应用和服务，如智能城市、工业自动化和虚拟现实等。5云化 5G 专网技术白皮书ODCC-.软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）：为了提高网络的灵活性和可编程性，5G 网络技术架构采用了软件定义网络和网络功能虚拟化的技术。SDN 可以实现网络资源的灵活配置和管理，而 NFV 则可以将网络功能虚拟化为软件实体，提供更高效和可扩展的网络服务。（一）（一）基站基站图 2 5G 基站组成部分如图 2 所示，5G 基站主要包括 RU(Radio Unit)，CU（CentralUnit）和 DU（Distributed Unit）三部分，它们分别负责不同的功能。RU 用于实现无线信号的传输和接收，负责将数字信号转换为无线信号，并将其发送到用户设备，或者接收来自用户设备的无线信号并将其转换为数字信号。CU 模块是基站的中央控制单元，负责基站的整体控制和协调。它包含了基站的控制平面（Control Plane）功能，处理信令和网络管理等任务。CU 模块负责与核心网进行通信，6云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005管理基站的接入和移动性管理，以及资源的分配和调度。它还负责与其他基站进行协同工作，实现无缝的无线覆盖和用户切换；进一步 CU 还会分为 CP 和 UP 模块，分别负责控制和转发。DU 模块是基站的分布式单元，负责基站的无线接入功能。它包含了基站的用户面（User Plane）功能，处理数据传输和处理等任务。DU 模块负责接收和发送用户数据，包括语音、视频和其他数据流。它还负责基站的射频处理和信号传输，将无线信号转换为数字信号，并进行调度和传输。通过将 CU 和 DU 模块分离，5G 基站可以实现灵活的部署和扩展。CU 模块可以集中部署在核心位置，负责整体控制和管理，而 DU 模块可以分布在基站附近，负责无线接入和数据传输。该架构目前除了 RU 单元，CU/DU 均可以实现虚拟化部署，这也是基站虚拟化基础。（二）（二）5 5G G 核心网核心网5G 核心网架构相对以往的移动通信架构，最明显的变化在于引入了服务化架构。5G 核心网的服务化架构包含以下主要特征：1.网络功能服务化：如图 3 所示，传统的网络功能被拆分成独立的服务单元，每个服务单元提供特定的网络功能，例如用户鉴权、会话管理、流量控制等。这些服务单元可以根据需要独立部署和扩展，实现按需使用和资源共享。7云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005图 3 5G 核心网组成部分2.服务网格引入：服务网格是一种用于管理和调度网络服务的架构。它通过将服务单元组织成网格结构，提供服务发现、负载均衡、故障恢复等功能，以实现服务的高可用性和弹性。服务网格还支持服务间的通信和协作，确保服务之间的无缝集成和协同工作。3.采用云原生技术：5G 核心网的服务化架构采用云原生技术，包括容器化、微服务架构和自动化管理等。容器化技术可以实现快速部署和弹性扩展，微服务架构可以将复杂的网络功能拆分为独立的服务单元，自动化管理可以提高运维效率和资源利用率。4.API 和开放接口：5G 核心网的服务化架构通过 API 和开放接口，提供对网络功能的访问和调用。这些接口允许第三方应用程序和服务提供商与核心网进行集成，实现更多的创新和个性化服务。8云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005通过服务化架构，5G 核心网实现了更高的灵活性和可扩展性，同时也为核心网云化打下了坚实基础。（三）（三）传输网传输网5G 传输网是为支持第五代移动通信（5G）而设计的网络基础设施，主要负责传输和承载大量的数据流量。它是 5G 网络的重要组成部分，旨在提供高速、稳定和可靠的网络连接。5G 将为企业和消费者提供大量的新型应用，包括随时随地的视频（如视频通话或会议）、实时通信（如触觉互联网）、超可靠通信（如远程医疗）、高密度大带宽接入（如高速互联网）、高速移动接入（如高铁）、增强现实（AR）、虚拟现实（VR）、超大规模物联网（如 M2M 或传感器网络）等。这些在时延、可靠性、接入带宽、容量与覆盖、技术创新等方面对运营商网络提出了更高的要求。以下是 5G 传输网的一些典型特点：1.高速传输：5G 传输网采用了先进的传输技术和协议，如光纤通信和高频段无线传输，以实现更高的数据传输速率。这使得 5G 网络能够支持大规模的高速数据传输，满足用户对于高清视频、虚拟现实和增强现实等应用的需求。2.低延迟：5G 传输网通过优化网络架构和使用更快的传输协议，实现了更低的传输延迟。这对于实时应用和服务，如智能交通、远9云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005程医疗和工业自动化等，非常重要。低延迟可以提供更快的响应时间和更可靠的连接。3.大容量：5G 传输网具备更大的容量，能够承载大量的数据流量。它采用了高频段的无线传输和更高效的数据压缩技术，以满足日益增长的移动数据需求。这使得 5G 网络能够支持大规模连接和高带宽应用，如物联网和云计算等。4.网络切片：5G 传输网支持网络切片技术，即将网络资源划分为多个独立的虚拟网络，以满足不同应用场景的需求。通过网络切片，5G 传输网可以为不同行业和应用提供定制化的网络服务和资源分配，提高网络的灵活性和可定制性。5.兼容性：5G 传输网与现有的网络基础设施兼容，并支持与 4GLTE 网络的平滑过渡。这意味着现有的基站和设备可以逐步升级到5G，而无需进行大规模的基础设施更换。10云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005三、三、5 5G G 专网现状专网现状（一）（一）工业专网，一网到底工业专网，一网到底5G 技术低时延、超可靠、大连接的特性，弥补了比如 WiFi，蓝牙等传统无线技术在工业领域应用所出现的厂区覆盖范围有限、网络稳定性不佳、终端连接率不足等方面的问题。5G 专网将成为工厂内网的基础设施。传统的工业网络是金字塔式的层次化架构网络，也就是大家经常提到的 IT 网络和 OT 网络，其中工厂级网络以 IT 网络为主，车间级网络和现场级网络以 OT 网络为主。当下的 5G 专网在很大程度上都以 IT 网络所使用的场景部署为主，在 OT 网络里面也多数以面向OT 到 IT 的北向接口方向为主，也就是通常意义上的数采、视频监控、安防、ERP 等场景，而对于用于现场实时控制的 OT 网络，也就是 OT 网络的南向接口业务基本渗透较少。车间级、现场级工业网络多数采用“集中管理、分散控制”的模式，一般采用工业以太网作为连接技术，PLC（机器人控制）和现场设备层设备（I/O）之间通过工业总线/工业以太网采用树形/环形/总线型网络拓扑结构进行连接，其中工业总线/工业以太网使用专用线缆，接头使用专用快速连接接头，对应网络使用的协议也和具体的设备厂家强耦合，以保证网络通讯的稳定性和实时性。这样的组网方式存在较大的局限性。一是限制了工业制造的灵活性、柔性和高效性，产线调整需要重新规划和部署有线网络，调整效率和灵11云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005活性均有很大限制；二是机器人机械臂的末端工业以太数据通信接口在多任务切换场景中，由于需要与不同外挂 I/O 间频繁插拔切换易造成通信接口磨损导致通信失败；三是机器人在重复性大角度旋转作业场景中，对工业以太数据线频繁进行拉伸、旋转加速线缆老化导致潜在断线风险。如果将诸如传感器、机器臂等工业设备以 5G形式接入工业以太网，通过减少产线有线束缚、减少产线人工干预，有效提升产线效率。在 PLC 南向 I/O 和机器人控制业务实现 5G 无线化后可以大大提高设备开工率，降低相关故障带来的产能损失。但是南向业务特点对于网络的要求也十分苛刻，比如在 PLC 与 I/O 之间每 4ms 发送状态和控制信息，看门狗次数设置为 2 的场景下，若PLC 与 I/O 之间数据传输错误，将会导致机器人停机，因而要求通信 网 络 的 端 到 端 数 据 传 输 时 延 抖 动 3x4ms，可 靠 性 满 足99.99999.9999%。针对以上的业务需求，5G 专网需要在自身空口调度技术，5GLAN 特性，工业网络协议支持，多业务并行，双发选收的可靠性增强等端到端的网络能力方面进一步增强，也只有这样才能使 5G 具备在工业场景一网到底的能力，让企业用户的核心生产网络进一步降本增效，把 5G 专网从盆景走向森林。（二）（二）专网从定制化到服务化，一目了然专网从定制化到服务化，一目了然根据 3GPP 标准定义，5G 专网分为独立部署模式(SNPN)和公网集成模式(PNI-NPN)，其中公网集成模式又根据与公网共享程度不同12云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005分为“与公网部分共享(共享 RAN 或共享 RAN 及核心网控制面)”与“与公网端到端共享”。目前国内三大运营商的 5G 专网业务根据不同客户的需求，采取不同的服务模式推出了各自不同的产品系列。中国移动推出“优享、专享、尊享”的 5G 专网产品体系。中国电信推出三类模式：以“致远、比邻、如翼”三类服务模式为基础服务不同行业客户，实现“云网一体、按需定制”。中国联通的 5G 专网分为虚拟专网、混合专网、独立专网三种部署方式。对比以上运营商的专网产品可以看到产品设计的着重点在于部署方式的不同，从而实现了不同定制化的专网模式，以上不同产品概念的推广在企业客户层面虽然构建了对应的产品体系，但是也会让企业客户纠结于不同部署方式的差异，同时通信网功能自身的标准化方式也让不同的产品忽略了差异化，最终变成了价格的竞争。网络对于企业客户始于建设，但终于服务，这和公网消费者场景有很大的差异，所以专网到了目前阶段需要关注其提供的服务能力如何满足企业客户的需求。专网的服务能力是以网络能力，平台能力为基础，通过一些自服务系统，自动化接口实现对网络能力的使用，这与现在的云服务体系不谋而合。云平台对于下层的基础设施进行了高度抽象，然后在此抽象上进一步抽象为不同的服务能力，企业最终使用的是具体的数据库服务能力，算力能力，AI 能力等，企业只需要关注其自身的业务能力建设，毕竟这才是企业发展的基石。13云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005因此在下一步专网项目推进的过程中需要进一步向企业客户提供服务能力，构建专网服务平台，对于网络能力，运维能力，管理能力等进一步的抽象化，以业务可被感知和理解的方式提供给客户，客户更多关注在使用这些能力对其业务发展提供弹药库，助力其降本增效，避免过度关注于专网的部署方式，专网的版本特性，5G 演进的技术细节等，这些是专网提供商所需要解决的技术问题，最终实现底层支撑技术和上层业务使用能力的解耦。（三）（三）云网业协同，云网业协同，1 1 1 1 1 13 3目前的网络应用主要采用基于文件的模式，即应用服务是由文件传输触发和推动的。例如，在访问网站时，我们实际上是从网络服务器上下载多个文件。类似的场景还包括音乐、游戏和在线电影，这些内容通常被分成若干个文件，一个接一个地传输到用户终端。基于文件传输的应用对网络性能的要求相对有限，通常只关注特定文件的总完成时间的统计，而不关心每个数据包的到达时间，特别是抖动。因此，网络的主要角色是传输文件，更多的带宽意味着更好的性能。目前 IP 网络出色地实现了“尽力而为”的设计，即统计学上的最优解决方案，完全满足了这种需求。然而，随着网络技术的快速发展和部署，越来越多的行业开始在实际场景中使用网络技术并打破了“带宽等于质量”的规律。设想对远程基础设施进行实时控制的触感互联网，为工业 4.0 或远程医疗等多种应用领域提供支持。沉浸式视频流应用，如 HTC 3D 图像14云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005流，将帮助人类操作员和远程机器之间实现实时和沉浸式互动。具体来说，在远程工业管理中，需要实时监测和控制工业基础设施的运行。触感传感器帮助远程人类操作员通过他们的动觉反馈来控制机器。操作员和机器之间的这种交互一个重要组成部分是实时视觉反馈。在这些场景下，网络需要具有非常低的延迟（接近零）以进行实时互动，同时需要提供高带宽以支持视频传送。此外，网络还需要在各种信号之间进行严格同步，以实现互动控制的感觉。未来，这种基于控制的触感网络和相关应用将有广泛的应用场景，特别是在制造业、远程控制（包括手术、汽车控制、相互合作）等领域。以上愿景的实现背后依靠的就是云网业的协同，这里的协同不仅仅是通过一体化部署的形式来实现的资源的融合节约，也不是纯粹技术能力的相互借鉴，而是借助这样的协同实现高于当前业务应用的能力，延展出新的场景，助力新的业务普及。图 4 云网业协同网络架构15云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005图 4 所描述的解决方案方法就是通过三者的协同旨在提供为工业自动化用例提供控制即服务的业务能力，从而改变现有工业控制自动化的业务模型。该系统初期以专有云平台的形式实现，在虚拟化云平台上部署后 5G 专网和虚拟化控制设备，通过 5G 无线网络实现多个站点终端的弹性互联，打破了之前工业网络金字塔式的设计，实现扁平化网络架构，业务的柔性能力得到显著提升，可以应用于移动云化机器人，厂房互联，闭环的工业自动化控制，模块化的产生等业务场景。（四）（四）专网云化技术趋近成熟专网云化技术趋近成熟随着 5G 技术的快速发展和广泛应用，云化技术的引入为 5G 专网带来了更高的灵活性、可扩展性和效率。首先，5G 专网云化技术通过将网络功能和服务从传统的硬件设备中解耦，转移到云端的虚拟化环境中。这种架构的优势在于可以实现资源的弹性分配和动态调整，提高网络的灵活性和可管理性。云化技术还可以实现网络功能的快速部署和升级，大大缩短了新服务的上线时间。其次，5G 专网云化技术通过虚拟化和软件定义网络（SDN）等技术手段，实现了网络的可编程性和自动化管理。通过集中管理和控制，网络管理员可以更加高效地配置和管理网络资源，快速响应16云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005用户需求。同时，云化技术还支持网络切片，可以将网络资源划分为多个独立的虚拟网络，为不同的应用场景提供个性化的网络服务。最后，5G 专网云化技术在安全性方面也有所突破。通过云端集中管理和监控，可以更好地实施安全策略和防护措施，提高网络的安全性和可靠性。同时，云化技术还可以实现故障隔离和容灾备份，提供更高的可用性和弹性。总体而言，5G 专网云化技术正朝着成熟的方向发展。它为 5G网络的高效运营和应用提供了强大的支持，将为各行各业带来更多创新和机遇。随着技术的不断进步和应用的推广，相信 5G 专网云化技术将进一步成熟和完善，为数字化时代的网络连接提供更好的基础设施。（五）（五）交付运维效率亟待提升交付运维效率亟待提升5G 专网作为一种新兴的网络技术，目前在交付运维效率方面仍然存在一些亟待提升的问题。尽管 5G 专网在带宽、速度和连接性方面具有明显的优势，但在实际应用中，仍然面临一些挑战。首先，5G 专网的交付过程相对复杂。与传统的网络相比，5G 专网交付需要进行精确的规划、部署和调试，以确保网络的正常运行。然而，由于 5G 专网技术的相对新颖性和复杂性，目前在交付过程中存在一些技术难题和人力资源不足的问题，导致交付效率不高。17云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005其次，当前以设备交付为中心的交付流程，从工堪，规划，施工，交付到最终验收，再到日常运维，这一系列流程的人力/物力投入，给专网交付造成极大压力，据不完全统计，在面向中小企业 5G专网项目中，交付成本占比高达 50%以上，同时非常影响交付效率。此外，5G 专网设备形态交付导致对运维人员技能水平和知识水平要求极高，中小企业中往往不具备相关人才，这直接导致 5G 专网目前只能服务于大型企业，无法在中小企业得到有效普及。最后，为了应对企业客户频繁的需求变化，设备开发商需要更快，更敏捷的进行软件迭代，这对于设备形态交付的产品而言，存在巨大挑战。四、四、云化云化 5 5G G 专网关键技术专网关键技术（一）（一）OpenAPIOpenAPIOpenAPI 技术是一种用于构建和管理应用程序接口（API）的技术。它提供了一套标准和工具，使开发人员能够定义、发布、文档和管理 API，以便其他开发人员或应用程序可以使用这些 API 进行集成和交互。OpenAPI 技术通常使用基于 RESTful 架构的方式，并使用 JSON 或 YAML 等格式来描述 API 的规范和交互方式。通过使用OpenAPI 技术，开发人员可以更加方便地创建和管理 API，并促进不同系统之间的集成和数据交换。在 5G 专网领域，这种技术通常用于构建网元业务功能接口以及运维接口。18云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005（二）（二）云边互联云边互联云边互联技术是一种将云计算和边缘计算相结合的技术。它旨在通过将计算、存储和网络资源分布在云端和边缘设备之间，实现更高效的数据处理和服务提供。云边互联技术可以将数据的处理和分析推向边缘设备，减少数据传输的延迟和带宽消耗。同时，它也可以将边缘设备上产生的数据传输到云端进行进一步的处理和存储。在 5G 云化领域，通常用于云上与云下之间互联互通，包括 5G 核心网管理与控制面之间，5G 核心网控制面与转发面之间，基站与 5G核心网控制面之间，5G 核心网数据面与云上业务之间。虽然 5G 核心网已经实现了服务化架构，但部分非服务化接口仍然得到了保留，如 N2 接口（基站与 AMF 之间接口，采用 SCTP 协议）/N4 接口（SMF 与 UPF 之间接口，采用 PFCP 协议），由于这些协议在公网路由设备中支持度不高，对于这些接口需要云边互联的场景，目前主流的云边互联技术采用隧道或协议转换方式完成。从远期技术演进角度考虑，云需要在安全组，负载均衡，NAT 等增加对电信协议如 GTP、SCTP、SIP、NG-AP 等的支持。（三）（三）网络加速网络加速UPF 为数据转发面网元，通常需要处理较大的流量。基于云服务器部署 UPF 网元如何兼顾灵活性与性能问题是一个需要重点考虑的问题。目前业界比较成熟的方案为采用 DPDK 技术提升数据转发性19云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005能。对于多实例共享物理设备的场景，还需要采用 SRIOV 技术，对物理网卡进行拆分，以满足多实例共享网卡的需求。在上云后，为了更好的兼容各厂商的 UPF，可以将 UPF 部署在用户态的虚拟机内。部署 UPF 的虚拟机采用 virt-IO 叠加 DPDK 来提供网络加速能力。（四）（四）C CPUPU 绑核绑核CPU 绑核是一种将特定的 CPU 核心与应用程序或进程进行绑定的技术。在多核处理器系统中，每个 CPU 核心都可以执行独立的指令流。通过将应用程序或进程绑定到特定的 CPU 核心上，可以提高系统的性能和效率。CPU 绑核可以用于优化多线程应用程序的执行。通过将不同的线程绑定到不同的 CPU 核心上，可以避免线程之间的竞争和资源争用，提高并行执行的效率。此外，CPU 绑核还可以用于实时系统，确保关键任务在指定的 CPU 核心上得到优先执行，从而提高系统的响应性和可靠性。该技术对于 5G 专网中需要稳定性能的网元，如核心网数据面，虚拟化基站，都是必不可少的。（五）（五）大页内存大页内存大页内存（Huge Pages）是一种内存管理技术，用于改善系统的性能和效率。传统的操作系统将内存划分为固定大小的页面（通20云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005常为 4KB），而大页内存则将内存划分为更大的页面（通常为 2MB或 1GB）。使用大页内存可以减少内存页表的大小，从而降低了内存访问的开销。大页内存对于一些特定的应用场景非常有用，特别是需要大量内存的应用程序，如数据库、虚拟化和高性能计算等。通过使用大页内存，可以减少 TLB（Translation Lookaside Buffer）缺失，提高内存访问的效率，从而提升应用程序的性能。该技术在 5G 专网中的各网元中均有使用，可以有效提升用户上下文处理效率。（六）（六）租户隔离租户隔离租户隔离技术是一种在多租户系统中实现租户之间资源隔离和安全性的技术。在云计算和软件即服务（SaaS）等多租户环境中，不同的租户共享同一套基础设施和资源，但需要确保彼此之间的数据和操作相互隔离，以保护各个租户的隐私和安全。租户隔离技术可以通过多种方式来实现，包括：1.虚拟化：使用虚拟化技术，将不同的租户隔离在独立的虚拟机、容器或命名空间中，使它们在资源和网络上相互隔离。2.访问控制：通过访问控制策略和权限管理，限制不同租户之间的访问和操作权限，确保只有授权的租户可以访问其自己的资源和数据。21云化 5G 专网技术白皮书ODCC-.数据隔离：使用强大的数据隔离机制，如数据库隔离和加密，确保不同租户的数据在存储和处理过程中相互隔离，防止数据泄露和交叉污染。4.监控和审计：建立全面的监控和审计机制，对不同租户的活动进行监控和记录，及时发现异常行为并采取相应措施。租户隔离技术对于保障多租户系统的稳定性、安全性和可靠性非常重要，确保不同租户之间的资源和数据相互独立，提供良好的用户体验和服务质量。在 5G 上云项目中，必须基于客户诉求，合理的选择租户格式方式。（七）（七）容器技术容器技术基于容器技术构建 5G 专网，可以有效加速开发和部署的过程，提高系统的可靠性和可维护性。容器技术是一种虚拟化技术，用于隔离和管理应用程序及其依赖的运行环境。通过容器技术，可以将应用程序及其相关组件打包成一个独立的容器，包括所需的库文件、配置和运行时环境等。这些容器可以在不同的操作系统和平台上运行，而无需担心兼容性和依赖性问题。容器技术的主要优势在于轻量级和快速启动。相比于传统的虚拟机技术，容器技术更加轻量级，因为它们共享操作系统内核，不需要每个容器都运行一个完整的操作系统。这使得容器的启动和停止非常迅速，并且可以在较小的资源开销下运行多个容器实例。22云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005常见的容器技术包括 Docker 和 Kubernetes。Docker 是一种开源的容器平台，它提供了一个简单易用的工具和接口，用于创建、部署和管理容器。Kubernetes 是一个容器编排和管理平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。与传统硬件路由器相比，虚拟路由器通常部署在基于 X86 的通用服务器上，可以根据服务器的 CPU、内存资源灵活调配路由器的扩展能力，同时借助于公有云技术，将虚拟路由器部署在云端，可以实现在更复杂的分布式路由环境中，路由软件的各个部分在整个网络中移动和集中控制管理。早期的虚拟路由器产品部署在服务器的 Hypervisor 层，封装 Linux 操作系统，不仅占用服务器内存、硬盘资源多，而且启动时间长。最新的虚拟路由器产品均采用容器化部署方式，可以部署在 Docker 或 K8s 上。容器化虚拟路由器的主要优势在于可在通用 Kubernetes 协调层上运行路由功能，允许客户管理路由功能，类似于在数据中心或公有云中运行的其他应用。其主要特征为：系统资源消耗小，启动速度快，极富弹性、稳定且易于扩展。这些特性应对 5G 复杂的网络需求具有天然优势（八）（八）灰度升级灰度升级灰度升级技术（Gray Upgrade）是一种软件或系统升级的策略，通过逐步将新版本的功能和变更应用到部分用户或系统中，以验证23云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005新版本的稳定性和兼容性。与传统的全量升级不同，灰度升级可以减少升级过程中的风险和影响范围。在灰度升级中，先选择一小部分用户或系统进行升级，这些用户或系统被称为灰度用户或灰度环境。在灰度环境中测试新版本，收集反馈并解决问题。如果新版本在灰度环境中表现良好，可以逐步扩大升级范围，直到全部用户或系统都完成升级。灰度升级技术可以带来多个好处。首先，它可以降低升级过程中的风险，因为问题只会影响到一小部分用户或系统，而不是全部。其次，它可以提供实时的反馈和数据，帮助开发团队及时发现和解决问题。最后，灰度升级还可以平滑地过渡到新版本，减少用户的不适应和学习成本。相对于传统 2C 用户，2B 专网客户需求迭代更为频繁，基于云环境的资源弹性优势，使用灰度升级技术实现软件版本的快速迭代，以满足客户 5G 专网需求是必要的。五、五、构建云化构建云化 5 5G G 网络网络（一）（一）典型业务场景典型业务场景针对 5G 专网，有多部署方式可以选择。根据 IDC 的一份调研报告，如表 1 所示，是针对不同垂直行业的 5G 专网的部署模式。这是由不同行业的业务类型，安全需求，网络需求、流量模式等决定的。表 1 不同业务类型的 5G 专网部署模式24云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005垂垂直直行行业业预预期期采采用用率率预预期期的的主主导导云云模模型型应应用用场场景景制造业制造业高高本地实时自动化/过程自动化、监控、AGV、工业控制、sm 艺术工厂，数字双胞胎政府和公共部政府和公共部门门高高混合视频应用、监控、站点自动化、LMR 现代化（例如，公共安全）挖掘挖掘高高本地远程监控、数字化运营、数据精选和管理、AGV、自动提取、数字双胞胎能源（油和气能源（油和气等）等）中等中等本地远程监控、数字化运营、数据精选和管理、AGV、自动提取、数字双胞胎实用程序实用程序中等中等本地变电站数字化、传感器连接、监控、预测性维护、物联网医疗保健医疗保健中等中等混合视频、危害感知监控/跟踪、嵌入式智能交通运输交通运输中等中等混合监控和跟踪、危害感知、监控教育教育中等中等混合支持研发和创新实验室、数据隐私、园区连接、各个园区的网络标准化零售零售中等中等主要是公共云 视频应用、跟踪和监控、POS 设备、智能看板其其他他低低主要是公共云 企业通信、多云应用、协作对于通信运营商（CSP）而言，选择合适的部署方式，应用于不同的垂直行业，不断优化其网络，在成本、性能、上市时间和服务产品等方面实现差异化。5G 正向云原生解决方案转变。特别是软件组件（例如，5GC 核心网、vRAN 和其它管理软件）可以跨本地、云边或中心云基础设施的混合云模型进行部署。这从根本上改变了企业使用和部署 5G 专网的方式。企业客户可以尝试云化的 5G 专网网络功能和服务，并在公有云中灵活扩展到更强大的计算资源平台。25云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005为了解决 5G 专网交付运维效率问题，移动云提出了 5G 专网服务平台概念，基于统一云基础设施，云能力平台，协助 5G 设备商上云，提供统一的运维运营平台。图 5 5G 专网服务平台基于该架构，5G 设备供应商只需提供软件服务，软件服务所依赖的部署平台，中间件服务，如数据库，消息队列，负载均衡等均由移动云提供，设备供应商无需再进行这些产品的运行维护，只聚焦自身业务的开发和运维，并将自身能力注册至运营商的运维平台。运营商提供运营和运维平台，在接受客户的专网订购服务后，基于设备商注册能力，选择合适的设备商为客户提供服务，同时进行所有设备的统一运行维护，这也要求所有设备都能提供统一北向接口。如图 6 所示，移动云深入细分场景，已基于大云底座完成移动边缘云“1 2”重点产品打造，构建 1 套云边协同平台（边缘智能服务平台 EISP） 2 个边缘基础设施平台（边缘智能云 EIC、边缘智能小站 EIS），与中心云形成一朵分布式云，覆盖边缘广域、局域、现场三大业务场景，实现公有云“全场景覆盖模式”。26云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005图 6 移动云云边协同架构5G 专网云化部署场景下，按 5GC 控制面、数据面部署位置不同，可分为融合部署、混合部署和纯边缘部署三种模式，如图 7 所示。图 7 云化部署三种模式（二）（二）5 5G G 云梯云梯5G 云梯是基于中国移动 5G 网络、云骨干网为客户提供 5G 终端入云的网络产品，具有大带宽、低时延、海量连接、安全接入等特点，能够实现便捷开通的云网融合一站式服务。通过 5G 切片技术实现与其他用户业务的隔离、通过云骨干网开通专网独享的物理通道，提供无线接入场景下端到端安全可靠的通信，满足大带宽、低时延、海量连接等场景下接入移动云的需求。27云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005如图 8 所示，本方案端到端组网由 5G 网络段、UPF-云专网网PE 段、云专网段、云专网云 PE-云内网络段四部分组成，分别采用切片 DNN、VLAN、MPLS VPN、VXLAN 进行隔离，从而实现端到端安全隔离。5G UPF 通过 PTN 专线接入云专网直达云内，打通终端到云上网络的通道。图 8 5G 云梯架构（三）（三）边缘智能小站（边缘智能小站（E EISIS）边缘智能小站 EIS（Edge Intelligence Site）是将云基础设施部署在用户侧，具备数据不出场、超低时延、资源独占等特性的边缘软硬一体化交付产品，满足用户低成本运营、资源专享、数据不出场等需求，提供虚机、容器、存储、网络、镜像等多种云服务及资源、运维监控等管理能力，可广泛应用于医疗、园区、工厂、矿山、港口等局域边缘场景。提供公有云的服务、私有云的体验。28云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005EIS 可提供虚机/容器/镜像/网络/存储/安全等用户专属云服务，具备用户本地自服务管理/运维能力；支持国产化 ARM 型。结合移动云行业解决方案能力，打造场景化小站版本。EIS 支持 3 节点-20 节点部署，基于轻量化融合算力底座，是基于 K8s kubevirt 架构，可同时支持容器、云主机，同时提供镜像、云硬盘、VPC、网关、EIP、对象存储云能力。图 9 EIS 产品架构核心网全下沉到边缘现场，数据不出园区场景下，如图 10 所示，5GC 主要部署于边缘小站（EIS），数据不出园区，5G 网络侧方案相对简单，如允许数据出园区，可通过 5G 云梯/云端口产品与边缘云、中心云网络互联，以提供入云能力。图 10 基于 EIS 部署 5GC 核心网29云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005（四）（四）边缘智能云（边缘智能云（E EICIC）边缘智能云 EIC 针对规划的边缘基础产品及云游戏/vCDN/视频等重点业务需求，打造用户就近接入、为敏感业务提供 520ms 低时延、与移动云一致体验的边缘云服务，具备全域管理、资源调度、云边/边边/端边网络开通等能力。边缘智能云 EIC 可提供广域边缘基础云产品能力，包含丰富的边缘算力、多类型的边缘存储和边缘网络产品，支持组合多类云间网络产品、安全产品和其他管理和应用类产品，提供更丰富的网络接入方案和应用场景，可灵活配置组合满足不同类别边缘业务场景的业务需求。边缘智能云为分布式资源管理架构，支持全网 分省边缘节点管理模式，从而减少单点故障，降低链路风险。EIC 适用客户业务在边缘云节点的场景，核心网可以选择全部在 EIC 节点部署如图 11 所示，或仅 UPF 下沉如图 12 所示，同时EIC 可提供 MEC 计算资源，以及按需订购的高级场景化的云解决方案产品。图 11 基于 EIC 部署 5GC 核心网30云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005图 12 于 EIC 部署 5GC UPF（五）（五）容器服务（容器服务（K KCSCS）移动云容器服务 KCS（Kubernetes Container Service）提供了高性能高可靠的容器应用管理能力，支持容器化应用全生命周期管理，支持一键部署集群，并提供丰富的集群管理能力，简化云端容器化应用运行环境的搭建。使用 KCS 可以实现灵活部署，以及更好的弹性伸缩能力。对于5G 核心网已经实现容器化部署的场景，可以选择使用 KCS 进行部署，如图 13 所示，该方案将 5G 核心网的控制面部署在中心的 KCS 集群中，而 UPF 通常使用白盒化方案，下沉至客户本地部署。31云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005图 13 KCS 承载云原生 5GC（六）（六）思科思科 5 5G G 企业专网企业专网思科 5G 企业专网提供了三种部署模式，如图 14 所示：完全私有化部署、混合云部署和切片部署。其中，基于混合云的部署模式具备了云计算的灵活性、可扩展性和可靠性，同时还具备企业网络的安全性和高性能，同时融合了运营商网络的高质量服务特性。此外，基于混合云的部署模式还支持按需分配扩展和按需付费的服务模式，使企业能够根据实际需求灵活调整和支付服务费用。图 14 思科 5G 专网参考架构32云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005为了应对混合云/多云基础设施部署的复杂性，思科构建了面向5G 的融合 SDN 传输云解决方案。该解决方案的一个关键组件是思科Cloud vRouter，它支持端到端的传输连接，有效地将基于本地的电信传输网络扩展到公共云服务提供商，从而将额外的传输功能和技术引入云中。通过将思科 Cloud vRouter 与思科的 SDN-C 控制和网络状态感知应用相结合，可以提供具有服务状态感知、网络分段和恢复能力的混合云/多云传输网络。如图 15 所示，是思科 5G 专网（Private 5G）的完整解决方案及合作伙伴示意图。图 15 思科 5G 专网解决方案思科于 2023 年 8 月宣布计划收购挪威公司 Working Group Two（简称 WG2 或 Wgtwo）。WG2 是一家创新的公司，开发了一个完全可消费的 API 和高度可编程的云原生移动服务平台。该平台以简约、创新和高效为特点，与思科的移动服务平台相互契合。通过 WG2 和思科移动服务平台的合作，将推动服务边缘部署和以 API 为先的应用开发策略，为应用开发合作伙伴、企业客户和服务提供商合作伙33云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005伴提供支持。自 2018 年起，WG2 提供核心网即服务（Core-as-a-Service）。其使命是创建一个可编程的、多租户的、基于云的移动核心平台，电信运营商可以按照 SIM 卡的基础进行租赁。其核心网络功能托管在 AWS 上，相当于在超大规模云（AWS、Google Cloud和 Microsoft Azure）上提供核心网 SaaS 服务。（七）（七）艾灵艾灵 5 5G G 工业专网工业专网艾灵与西门子合作，共同打造了基于西门子工业边缘管理平台（IEM）的工业 5G 云网一体解决方案。艾灵将自主研发的 5G 专网管理系统以容器化方式部署到 IEM 环境中的工业边缘虚拟设备（IEVD）上，并与部署在数字化改造现场的艾灵工业 5G 基站和 5G 核心网服务器进行连接。工厂用户可以通过 IEM 平台操作和维护自己专属的5G 网络。通过双方合作打造的工业 5G 边缘一体化解决方案，可以快速在工业现场实现 5G 云网基础设施的部署。仅需两天时间，就可以开通覆盖面积达六千平米的车间级 5G 专网，并支持现场设备以即插即用的方式接入 5G 专网，实现本地数据的实时分析，提升产线的成本效益，如 OEE 监测、汽车生产节拍分析等。当工厂的产线环境变得复杂、有线连接无法提供网络服务，并且传统 WIFI 网络的稳定性和安全性存在劣势时，5G 技术在工业物联场景下的诸多优势得以充分发挥。在融合方面，如图 16 所示，艾灵工业 5G 专网技术与罗克韦尔自 动 化 发 布 的 5G 工 业 以 太 网 架 构 相 结 合，共 同 打 造 了34云化 5G 专网技术白皮书ODCC-G Ethernet/IP 融合、一网到底的工业智联网动力解决方案。为了确保智联网动力解决方案具备高性能的连接能力，联合方案利用 5GLAN、双发选收等技术保障了电气控制组件之间通信的时延确定性，加快了传统工业网络向无线化、扁平化的转变。同时，艾灵独特的内网切片技术被应用，将非实时数据采集业务和实时控制业务承载于一张统一的 5G 专网上，满足产线现场各类需求，优化投资回报率。图 16 艾灵 5G 专网架构基于新型的 5G 工业以太网架构，罗克韦尔自动化实现了各种PLC、IO 和分布式控制系统之间的 5G 专网通信，简化了级联型网络结构，确保生产线上的信息能够实时传递到边缘数据采集中心和中控室的生产监控系统中。这为管理者提供了精细化生产运营和柔性生产所需的数据支持和决策依据。在未来，还可以将摄像头、工业摄像机等视频信息采集终端引入纸浆生产现场，逐步实现无人化作业和智能化质检，全面提升环境健康与安全监控的水平。35云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005六、六、技术展望技术展望（一）（一）无线云化演进无线云化演进基于当前的调研与技术实践，目前阶段虽然无线云化成熟度还不足以支撑规模商用，但已基本验证了技术可行性。如图 17 所示，无线云化助力传统无线基站能力从单一的连接功能升级到“连接 计算 能力”的多样化服务。这种升级使得基站能够更灵活地响应行业多样化的定制需求，实现智能化演进和无线服务能力的拓展。在未来的移动网络演进中，无线云化将成为必然的趋势。图 17 无线云化演进（二）（二）UPFUPF 网元白盒化网元白盒化5G 实现了移动核心网网关的 CU 分离架构，UPF 作为分离后的移动核心网的数据锚点，承担了路由转发的功能，这与同样具备转发能力的白盒交换机功能模型无限接近，这为白盒交换机卸载 UPF 的转发功能提供了基础的技术逻辑。虽然目前白盒化 UPF 还处于技术验证阶段，但其在大流量、低功耗、多端口的场景下，即满足高性36云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005能的要求，又兼顾网络灵活性与开放性的特点，为其后续发展奠定了良好的基础。（三）（三）网元无状态化改造网元无状态化改造5G 网元无状态化改造是指对 5G 网络中的网元进行改造，将网元的状态信息从具体设备中解耦出来，存储在中心化的控制平面中，使其无状态化。利用云的标准 PaaS 组件，如数据库，对 5GC 网元做无状态化改造，可提高网络的灵活性、可扩展性和可维护性。通过将网元的状态信息从设备中分离出来，可以实现更快速的设备替换和升级，减少对设备的依赖性。同时，无状态化还可以提高网络的可扩展性，使得网络能够更好地适应不断增长的用户数量和数据流量，使得 5G 网络能够更好地适应不断变化的需求和应用场景，为用户提供更高质量的服务和体验。（四）（四）5 5G G 与企业网络融合与企业网络融合企业网络和 5G 网络正在朝着基于意图驱动的网络演进。未来的发展方向是将企业网络和 5G 网络融合并进行统一的管控。意图驱动的网络可以提供自动化控制、策略管理、安全性和保障，覆盖从数据中心到园区再到公有云平台的全方位需求。在企业网络中，强制执行安全管控策略可以确保与可许可的数据源和应用程序建立安全连接。然而，目前企业网络管理员在移动办公人员和设备转换到 5G网络后几乎没有安全管控能力。虽然通过服务提供商的 5G 网络管理37云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005系统可以对企业网络上的应用程序访问进行一些控制，但其粒度较粗，无法满足企业细粒度的管控要求。此外，企业无法灵活控制 5G网络的带宽、延迟和应用程序优先级等网络策略。随着 Wi-Fi6 和 5G 蜂窝网络技术在近几年得到成熟并广泛部署，建立企业 Wi-Fi 和 5G 网络之间的桥梁，实现融合部署，并构建统一的管控策略，将成为企业数字转型项目的下一个重要发展阶段。这样可以更大限度地发挥 5G 和 Wi-Fi 网络的优势，为企业提供更强大的网络支持。（五）（五）容灾设计容灾设计利用云灾备能力，可以在边缘云部署将 5GC 用户的数据同步到异地或同城的其他云池，提高数据高可靠性和业务连续性。针对类似 UDM 的网元，对 RTO 和 RPO 都要求实时，可以在边缘云的双 AZ 部署，从而形成双活，并实时同步。容器的弹性伸缩，也可以按最小规模部署灾备环境，当出异常或需要运维时，可以接受激增流量快速扩容。如果采用云运维，可以使用统一的云管管理企业的私有云和就近的边缘云，如一城一池资源或调配就近公有云资源池。当客户私有云内 5GC 网元故障，可以快速拉起和开通边缘云的服务，也可以将用户的数据备份到边缘云，从而实现云级的备份。“云边协同”在企业内部可以只部署小规模存储，定期可以将用户数据同步到边缘云。38云化 5G 专网技术白皮书ODCC-2023-03005灾备网络仅仅在灾难或计划维护时才需要使用该环境，使用公有云的边缘云可以快速扩展并最大限度的降低资源成本和能耗。同时还可以应对突发激增的流量以及一些运维升级等操作。（六）（六）5 5G G 数字化运营数字化运营5G 数字化运营是指在算力网络的发展趋势下，网络向数字化转型的必然结果，也要求运营商走向数字化。这与当前云计算的运营模式不谋而合。尽管 5G 云化发展不断深入，云计算理念也将逐渐渗透到 5G 领域，设备供应商从提供硬件一体机转变为提供软件服务，运营商从提供卡号给客户转变为提供服务订阅，而客户从购买无线连接转变为购买服务。这些变化将推动专网向更智能、弹性和多样化的方向发展。

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