广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?广西壮族自治区信息中心广 西 5 G 产 业 联 盟2023年7月广西5G产业发展白皮书(2023)I版权声明本白皮书版权属于广西壮族自治区信息中心?广西壮族自治区大数据研究院?和广西 5G 产业联盟?并受法律保护?转载?摘编或利用其他方式使用本白皮书文字或者观点的?应注明?来源?广西壮族自治区信息中心?广西壮族自治区大数据研究院?和广西5G 产业联盟?违反上述声明者?本中心将追究其相关法律责任?指导单位?广西壮族自治区大数据发展局广西壮族自治区通信管理局主编单位?广西壮族自治区信息中心广西 5G 产业联盟参编单位?中国电信股份有限公司广西分公司中国移动通信集团广西有限公司中国联合网络通信有限公司广西壮族自治区分公司中国铁塔股份有限公司广西壮族自治区分公司广西广播电视信息网络股份有限公司数字广西集团有限公司广西北投信创科技投资集团有限公司广西大学桂林电子科技大学华为技术有限公司中兴通讯股份有限公司广西壮族自治区分公司广西5G产业发展白皮书(2023)II前言5G 商用三年来?在党中央坚强领导下?产业各方共同努力?我国 5G 发展由浅入深?网络建设全球领先?技术创新不断突破?规模化应用进入关键期?为数字经济发展注入强劲动力?2022 年?我国 5G 网络基本完成城乡室外连续覆盖?直接带动经济增加值约 3929 亿元?融合应用覆盖 52 个国民经济大类?应用创新案例数超 5 万个?政策方面?垂直领域跨部门联合发布政策文件进一步加强?5G 融合应用和应用规模化成为政策重心?在国家政策的激励下?多个省?自治区?市纷纷出台 5G 发展专项行动方案?积极推动 5G 网络建设和融合应用?2022 年 5 月?广西壮族自治区多部门联合印发?广西 5G 应用?扬帆?行动计划?20222024 年?明确将通过赋能产业升级?创新数字治理?融惠社会民生等七个方面推动重点领域 5G 应用赋能和提升 5G 应用支撑能力?自?行动计划?实施以来?广西加快 5G 网络基础设施建设?将 5G 技术应用纳入多项?十四五?规划?推动 5G 赋能千行百业?产业发展取得积极成效?在网络建设方面?截至 2022 年底累计建成 5G 基站 6.7 万个?5G 网络实现 111 个县级行政区主城区连续覆盖?乡镇级行政区重点区域基本覆盖?14 个设区市全部获评?千兆城市?在融合应用方面?多个全国首发的 5G 应用落地?绽放杯?赛事表现优秀?全国赛广西共有 7 个项目获奖?广西区域广西5G产业发展白皮书(2023)III赛中 35%的项目实现商业落地?形成多个典型案例?为加快推动广西 5G 技术和产业创新发展?广西壮族自治区信息中心和广西 5G 产业联盟组织编写了?广西 5G 产业发展白皮书?2022 年?本白皮书在去年版本的基础上?阐述了 5G 技术的概念和发展趋势?对国内外行业发展状况进行了整理分析?分析了当前广西 5G 产业的发展基础及现状?剖析了当前广西 5G 发展面临的困难?并提出相应对策建议?本白皮在编写过程中得到了广西 5G 产业联盟的指导单位?理事单位及各成员单位的大力支持?在此衷心表示感谢?广西5G产业发展白皮书(2023)IV目录前言II一?5G 技术概述及发展趋势1?一?5G 技术概述1?二?5G 发展趋势2二?国外 5G 产业发展基础及现状4?一?各国 5G 政策情况4?二?各国 5G 网络建设情况5?三?各国 5G 应用情况7三?我国 5G 产业发展基础及现状10?一?政策环境持续优化10?二?网络建设稳步推进11?三?产业规模日益壮大12?四?应用发展纵深推进15四?广西 5G 产业发展基础及现状17?一?政策引领持续加强17?二?网络建设稳步推进17?三?经济环境不断优化20?四?产业发展潜力巨大21?五?组织建设成效明显30?六?融合应用成效显著34广西5G产业发展白皮书(2023)V五?广西 5G 产业发展的困难挑战41?一?营商环境整体水平待改善41?二?数字基础设施发展不均衡41?三?网络运营存在成本阻力42?四?产业链关键环节较为薄弱42?五?行业应用落地尚未成熟42?六?网络信息安全风险加剧43?七?信息化复合型人才缺乏43六?广西 5G 产业发展的对策建议45?一?持续优化营商环境?推进政策切实落地45?二?完善数字基础设施建设?推动基站绿色升级45?三?合理规划多措并举?有效控制运营成本46?四?突破产业发展瓶颈?打造网络能效优质47?五?推广试点示范应用?推进产业规模发展48?六?加强安全监管建设?发挥引导支撑作用49?七?加快创新人才引育?强化科技人才支撑50附录一?广西 5G 产业联盟成员单位51附录二?广西 5G 发展大事记56广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?1 一?5G 技术概述及发展趋势?一?5G 技术概述5G 通信技术的核心功能是海量数据的可靠?即时传输?故而5G 通信技术演进主要是围绕信息传输高效与可靠而展开?第一?突破电磁波利用效率的毫米波技术应用?为了解决中低频段的信道拥挤?高频段的信息损失与穿透性问题?首先业界对于低频的毫米波进行技术突破?实现超宽频操作?超低延迟?聚合频宽等性能?第二?波束赋形技术的迭代与超大规模 Massive MIMO 的快速应用?两个技术的核心原理就是通过设置多通道通信系统?置入多天线?实现信号的叠加传输?提高信息传输效率?使用复数波束赋形天线?以实现庞大的资料传输的有力技术?第三?网络切片 NetworkSlicing 技术的采用?通过系统定义 SDN 架构?从而实现虚拟网络信息传输模块化?继而使得各个模块信息传输各司其职?互不干扰?确保信息传输的稳定性与可靠性?并提高频谱的利用率?表 1 为 4G 和 5G 网络关键性能指标对比?表 14G 与 5G 网络关键性能指标对比性能指标4G 指标5G 指标峰值速率1Gbps10Gbps 至 20Gbps用户体验速率10Mbps100Mbps 至 1Gbps单项空口时延10ms1ms流量密度0.1Mbps/10Mbps/连接数密度104c/km2106c/km2移动速度350km/h500km/h广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?2 国际电信联盟为 5G 定义了三大类应用场景?增强移动宽带?eMBB?超高可靠低时延通信?uRLLC?和海量机器类通信?mMTC?增强移动宽带?eMBB?主要面向移动互联网流量爆炸式增长?超高可靠低时延通信?uRLLC?主要面向车联网?工业控制等对时延和可靠性具有极高要求的垂直行业应用需求?海量机器类通信?mMTC?主要面向智慧城市?环境监测等以传感和数据采集为目标的应用需求?二?5G 发展趋势据?智能世界 2030?预测?到 2030 年?5G 行业虚拟专网数量将达到 100 万个?新业务?新场景不断涌现?给网络提出了许多新的需求?推动着标准?技术?应用和生态的持续演进?在标准方面?2022 年 6 月?5G Release17 标准正式宣布冻结?目前正在指定的 R18?5G Release 18?预计将于 2024 年上半年完成?逐步向提升增强宽带能力提升精细化设计垂直行业应用供给能力?开发新业务场景等方向演进?在技术方面?3GPP 建立了 5G-Advanced?5.5G?项目?5.5G首先是对 5G 的 eMBB?uRLLC 和 mMTC 三大特性的增强?更进一步增强宽带化?泛在化?绿色化和智能化能力?从 eMBB 到eMBB ?5.5G 的速率将比 5G 提升十倍?5.5G 还将引入 NCR?网控直放站?提升室内外覆盖能力?解决高频段信号传播穿透性能差?易被遮挡等问题?从 uRLLC 到 uRLLC ?5.5G 的 uRLLC可靠性指标从 5G 的 99.999%提升至 99.9999%?从 mMTC 到mMTC ?5.5G 将以轻量化和泛在化为方向扩展 IoT 技术与应用?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?3 其中?5G RedCap?5G Reduced Capability?为中速低时延 IoT?是为满足物联网应用对 5G 部署更低成本?更低功耗?更低复杂度要求制定的轻量化 5G 标准?相比 5G?RedCap 通过缩减最大带宽?减少收发天线数目?降低调制阶数有效降低终端复杂度及成本?5G RedCap 主要面向三类典型应用场景?一是工业传感?数采规模大?对设备的成本控制要求严?对业务端到端时延和可靠性要求较高?二是穿戴设备?普遍要求尺寸小?功耗低?三是标清监控?5G IP Camera?网络摄像头?成本较高?引入 RedCap模组可以有效降低硬件成本?提升市场竞争力?在产业方面?华为率先提出 5.5G 核心网概念?5.5G 核心网将在增强话音领域?toB 领域?视频领域以实现业务使能?在话音领域?通过对移动网络原生通话能力的增强?让通话体验从音视频走向智能交互式?从而使话音业务从交流工具发展成为运营商新业务的使能平台?在 toB 领域?面向多业态专网的需求?5.5G核心网通过对?联接 边缘计算?能力的增强?使行业专网从局域单场景走向全域全场景?将移动网打造成为服务于各行各业的DOICT 使能底座?在视频领域?通过融合手机与 TV 的通信及视频能力?构建基于视频业务的?娱乐 社交?使能平台?使视频业务从单屏娱乐模式走向多屏社交模式?打造 toC 和 toH 融合的家庭视听新场景?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?4 二?国外 5G 产业发展基础及现状?一?各国 5G 政策情况当今世界各科技强国都围绕 5G 网络的关键技术和全球布局进行博弈?纷纷出台推进 5G 产业发展政策体系?韩国?欧盟和日本等 3 国是世界 5G 竞技场上的主导力量?所发布的 5G 政策文本代表了未来 5G 产业发展的方向和施政策略?1日本日本支持综合试验项目?推进本地 5G 加速应用落地?日本政府从 2019 年年底开始正式接受 5G 专网服务频谱牌照申请?允许地方政府和企业建设自己的网络?满足局部区域内碎片化?个性化?灵活的行业应用需求?20182019 年?日本政府共支持了40 余项 5G 应用综合试验项目?涉及娱乐服务?灾害防护?旅游?医疗看护?农业?交通等领域?2020 年及之后?日本政府重点支持的 5G 应用方向包括工业?农业?医疗?自动驾驶?智慧城市等?2022 年?日本总务省预算计划投入 219.5 亿日元?助力远程办公?远程教育?远程医疗等应用构建先进通信基础?2韩国韩国积极谋划国家战略布局?系统推进 5G 融合服务?韩国于 2017 年 4 月正式宣布成立 5G 战略推进委员会并制定相应产业政策及标准?为了促进产业生态成熟?2019 年韩国发布?实现创新增长的 5G 战略?以国家战略的形式系统推进 5G 融合服务?于 2021 年组建了 7 个 5G 政策委员会?形成了政产学研用多类主体参与的产业联盟?推进创新主体之间的大力合作?2021 年 8广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?5 月?发布?5G 融合业务发展战略?制定了 5G 融合业务拓展实施方案?从应用场景?企业数量?技术水平等方面设置定量预期效果?引导 5G 融合应用的培育和规模发展?3欧盟欧盟统一协调行动?循序推动应用落地?2016 年 9 月发布?5G行动计划?战略和支持项目来推动技术标准研发?2018 年 7 月开始启动 5G 基础设施试验和验证项目?目标是建立泛欧验证平台?端到端测试平台以及 5G 展示系统等?为欧洲提供了一个大型实验平台?用于测试和验证欧洲范围内 5G 部署的垂直产品和创新服务来加速欧洲 5G 的普及?2019 年?欧盟启动面向 5G 垂直行业应用的项目?基于泛欧平台基础设施探索 5G 技术在包括智能制造?医疗?能源?汽车等多个垂直行业应用案例中的具体适用性?2021年 3 月?欧盟各成员国在工业 4.0?农业?智慧城市?智慧建筑?医疗?公共安全?汽车?交通运输等多个垂直行业开展了广泛的5G 行业应用试验?二?各国 5G 网络建设情况各国积极推进 5G 网络建设?5G 已覆盖全球所有大洲?截至2022 年底?全球 95 个国家和地区的 256 个运营商推出基于 3GPP标准的商用 5G 网络?5G 网络已覆盖全球近 30%的人口?同比增长 5%左右1?1日本日本总务省引入基于 5G 技术的本地网络?相关实体可以在铁1数据来自中国信息通信研究院?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?6 路?工厂?机场?医院?港口等领域灵活部署使用本地 5G 系统?截至 2022 年底?日本 5G 基站约 10 万个?用户数约 4700 万2?从 2019 年底日本总务省开始正式接受 5G 专网服务频谱牌照?local 5G?申请?允许地方政府和企业建设自己的网络?截至2022 年 11 月?日本共有 126 家机构获得 149 张许可证?其中中频段 108 张?高频段 31 张?申请主体包括制造企业?有线电视公司?政府机构?教育科研机构?系统集成商?设备商等?截至2022 年底?日本总务省已批准中频段本地 5G 无线电台牌照数量为 1072 个?毫米波牌照数量 134 个?2韩国截至 2022 年底?韩国 5G 基站超 20 万个?占全球 5G 基站总数的 5.5%?用户数达到 2805.9 万?在韩国移动用户总数中占比超 35%3?数据显示?截至 2022 年?韩国用户最多的移动运营商 SK 电信拥有 9000 万左右名 5G 用户?其次是 KT?拥有 7002万用户?第三是 LG Uplus?拥有 4437 万用户?韩国政府大力支持 5G 建设?在主要的 5G 市场进行大规模的网络部署?目标在2025 年将 5G 覆盖率提升至 70%?3欧盟欧盟 5G 建设正在不断推进?2022 年 5G 网络已覆盖 51.1%的人口?820 万户家庭可直连光纤网络?根据 GSMA 发布的?2022年欧洲移动经济报告?显示?截至 2022 年 6 月?欧洲 34 个市场的 108 家运营商已推出商用 5G 服务?普及率稳步提高?目前 5G2数据来自北京电信技术发展产业协会?TD 产业联盟?3数据来自北京电信技术发展产业协会?TD 产业联盟?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?7 用户在移动用户中的占比已经达到 6%?芬兰在采用 5G 方面处于欧盟领先地位?目前有13%的人使用5G?法国?11%?和德国?10%?的发展势头也很明显?三?各国 5G 应用情况5G 作为全球数字化?网络化?智能化发展的承载底座?具备颠覆传统生产组织方式?重塑产业发展形态调整社会分工体系的巨大潜力?各国持续加强国家 5G 战略先导?围绕加快技术研发攻关?提升网络覆盖范围?促进融合应用普及等方面做出一系列措施?力图抢占国际数字经济竞争制高点?1日本日本政府通过项目遴选?资助的方式?支持开发可复制的本地 5G 应用示范模型?以降低其他地区使用成本?加速 5G 在各行各业的落地应用?20202022 年?日本总务省遴选出 70 余项专网应用示范?为解决人口减少和高龄化等社会问题?主导的示范项目重点支持农业?林业?工厂?发电站?交通等领域?包括紧急医疗?灾害预防?农用机械远程控制?远程医疗?工厂机器视觉?自动驾驶等场景应用?表 220202022 年日本 5G 示范项目领域项目名称申报机构部署区域农业1.区域 5G 助力山区电动?EV?机器人远程控制果树种植项目2.利用区域5G实现草莓智能化和自动化种植项目1.东日本电报电话公司2 东日本电信电话公司1.北海道浦白町2.崎玉县深谷市林业使用区域 5G 提高山地林场生产力和安全性项目Tonami 卫星通信电视公司富 山 县 南郡市广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?8 领域项目名称申报机构部署区域工业熟练焊工技能可视化及 5G 与数据融合远程指导项目PwC 咨询公司神 奈 川 县横滨市电力使用区域 5G 实现偏远岛屿发电厂巡检机器人作用项目正兴电机制造公司长 崎 县 壹岐市港口/机场1.机场针对自动驾驶的远程视频监控项目2.通过远程控制实现港口/集装箱码头运营效率和生产力提升项目1.东日本电报电话公司2.西日本电报电话公司1.千叶县成田市2.大阪府大阪市轨道交通/道路1.利用区域5G开展火车站轨道巡逻和辅助驾驶的项目2.利用区域 5G 和 AI 技术的火车站车辆监控项目1.住友商事公司2.京滨地铁公司1.东京目黑区2.东京都大田区建筑高速公路土建施工现场利用超高清视频传输提升安全管理项目Shimizu 公司大 阪 府 高槻市交通利用区域 5G 的远程自动驾驶公交车社会化服务项目ICT 城镇建设共同平台推进机构群 马 县 前桥市智慧城市智慧城市通过移动摄像头和人工智能图像识别进行高级监控项目Chodai 公司奈 良 县 三乡町医疗保健城市医院通过视频信息共享?AI 分析提升运营效率?强化医疗体系项目Transcosmos 公司神 奈 川 县川崎市2韩国韩国发放了 10 份专网频率许可?获得专网频率的企业分别在智能工厂?医疗?物流?媒体服务等领域开展试点应用?韩国非常重视内容产业的发展?通过项目资金等方式促进 VR/AR 内容开发和生产?商业化以及支持中小企业基于 5G 的 VR/AR 内容向海外市场拓展?把拓展元宇宙生态系统?技术开发与服务的机会与合作伙伴共享?进一步扩大自身的 5G 应用实力?例如 GiGA LiveTV 里的综艺?体育?音乐?游戏都结合了 VR 的使用?KT Super广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?9 VR 则提供包括旅行冒险?每周偶像?360 度动物?电视频道?影片等内容?韩国推进 5G 融合服务的政策举措已经取得一定成效?一方面?5G 融合应用已在工业互联网?医疗健康?智慧交通和自动驾驶等领域小范围落地?另一方面?公私合营的示范项目开始向私营企业商业化方向推广?截至 2022 年年底?韩国 5G 应用现场接近 500 个?从事 5G 融合服务开发的公司接近三百家?在智能工厂方面?近十几家制造工厂开发验证了机器视觉?物流运输机器人等 5G 应用?在智慧医疗领域?首尔地区建立和运营的 5G 网络和应急云平台保障了多维 AI 数据集的传输?在自动驾驶领域?已建国际公认的车辆通信?V2X?测试环境?开发出应用 5G 和 V2X的车辆终端和设备?远程驾驶座舱和基于云的远程驾驶软件控制平台?在智慧城市领域?庆南和光州使用 5G?人工智能?物联网和 3D 建模开发和演示了多种应用?如火灾/烟雾扩散预测服务?实时安全管理监控服务等?3欧盟2016 年 7 月欧盟委员会发布?5G 宣言?指出交通?物流?汽车?医疗?制造业?能源?媒体?信息娱乐八大重点垂直行业应成为 5G 网络的早期用户?2020 年 4 月发布了?铁路 5G 连接和频谱?战略部署计划?指出将利用铁路专用频谱实现 GSM-R向 FRMCS 的转变以及列车运行关键性应用?千兆列车和数字化铁路运营 5G 重点应用项目?2022 年?欧盟着重在军事?铁路?媒体服务等领域上进行 5G 深化应用?涉及军事网络?自动驾驶?施广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?10 工机械远程操纵?新媒体内容制作?城市观光体验等重点领域?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?11 三?我国 5G 产业发展基础及现状2022 年是我国 5G 商用发展的第三年?在央地政策及产业各方的齐力推动下?5G 网络建设?产业发展和应用培育方面均取得较好成绩?为 5G 创新应用?带动经济社会发展打下了扎实的基础?一?政策环境持续优化国家层面?5G 融合创新?应用规模化成为政策重心?2022年政府工作报告?中提出要?推进 5G 规模化应用?促进产业数字化转型?2022 年工信部联合教育部?能源局印发了?关于组织开展?5G 智慧教育?应用试点项目申报工作的通知?关于征集能源领域 5G 应用优秀案例的通知?征集试点示范项目?为 5G在上述各行业应用树立标杆和方向?2022 年 8 月工信部发布?5G全连接工厂建设指南?推动制造业及采矿?港口?电力等重点行业领域企业开展 5G 全连接工厂建设?工信部还将实施 5G 行业应用?十百千?工程深入推进 5G 与各领域的融合应用创新发展?地方层面?因地制宜推动 5G 应用与网络建设?根据中国信通院统计4?截至 2022 年 7 月底?各省市共出台各类 5G 扶持政策文件 640 个?其中省级 82 个市级 287 个?县级 271 个?省级政策方向从促进网络建设逐步调整为推进 5G 规模化应用?市级政策方向兼顾 5G 基础设施建设和应用发展?坚持?建用互促?的发展模式?县级政策偏重于网络建设的专项规划?4数据来自中国信息通信研究院?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?12 表 3我国 5G 产业最新政策时间相关政策2022 年 2 月?数字中国建设整体布局规划?中提出要加快 5G 网络与千兆光网协同建设?深入推进 IPv6 规模部署和应用?2022 年 3 月?2022 年政府工作报告?中提出要推进 5G 规模化应用?促进产业数字化转型?发展智慧城市?数字乡村?2022 年 8 月工业和信息化部等七部门印发?信息通信行业绿色低碳发展行动计划?20222025 年?提出要深入推进通信网络设施共建共享?推动基站主设备节能技术应用推广?目标到 2025 年?新建 5G 基站站址共享率不低于 80%?5G 基站能效提升 20%以上?2022 年 8 月工业和信息化部发布?5G 全连接工厂建设指南?目标在?十四五?时期面向制造业以及采矿?港口?电力等重点行业领域?推动万家企业开展 5G 全连接工厂建设?2022 年 9 月工业和信息化部办公厅发布?关于开展 2022 年度 5G 应用安全创新推广中心申报工作的通知?目标在充分发挥 5G 应用安全创新推广中心在 5G 应用安全技术?产品?服务?解决方案和人才培养等方面的创新引领和应用推广作用?2022 年 12 月国家广播电视总局办公厅印发?5G 频道技术白皮书?提出积极推进5G 频道建设落地?为广电全面转型升级赋能?促进广播电视和网络视听行业高质量创新性发展?二?网络建设稳步推进5G 网络基本完成城乡室外连续覆盖?工信部数据显示5?2022年我国 5G 基站新增 88.7 万个?截至年底?累计开通 5G 基站总数达 231.2 万个?建成全球技术最先进?规模最大的 5G 独立组网网络?实现全国所有地市?县城城区以及 96%的乡镇镇区 5G 网络覆盖?京津冀?长三角?珠三角等发达地区的发达行政村实现5G 网络覆盖?实现?县县通 5G?全国 5G 基站密度为 15.7 个/万人?达到去年同期的 1.9 倍?运营商共建共享取得积极成效?截至 2022 年底?中国电信与中国联通双方已累计开通 5G 共享基5数据来自工业和信息化部网站?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?13 站超过 100 万个?中国广电与中国移动共建共享 700 MHz 5G 基站达 48 万个?行业虚拟专网爆发式增长?截至 2022 年底?我国5G 行业虚拟专网建设总量超 1 万张?用户规模持续增长?工信部数据显示6?截至 2022 年 11 月底?我国 5G 移动电话用户达 5.42 亿户?较 2021 年末净增 1.87亿户?用户渗透率达 32.2%?较 2021 年末提升 10.6 个百分点?已发展成为全球规模最大的 5G 市场?根据 GSMA 数据7?中国5G 用户渗透率将在 2030 年达到 88%?三?产业规模日益壮大企业数量不断增加?企业集聚态势明显?截至 2022 年底?我国 5G 相关企业超 19 万家?从各地区企业分布数量来看?我国5G 相关企业主要聚集在珠三角?长三角?京津冀?成渝等地?图1?其中广东是全国最大的 5G 产业集聚区?从企业注册资本来看?企业注册资本在 100 万-1000 万元范围的企业数量占比最高?为 58.56%?其次是注册资本在 100 万元以内的企业占比 23.56%?注册资本在 1000 万-10000 万的企业数量占比 16.50%?注册资金在亿元以上的企业占比为 1.38%?图 2?6数据来自工业和信息化部网站?7数据来源?GSMA|The Mobile Economy China 2023-The Mobile Economy?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?14 图 1我国 5G 产业相关企业分布图注?数据来自企业工商登记注册数据?时间截至 2022 年 12 月 31 日?图 2我国 5G 产业相关企业注册资本分布图注?数据来自企业工商登记注册数据?时间截至 2022 年 12 月 31 日?市场规模快速增长?根据 TD 产业联盟测算?2022 年中国 5G广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?15 通信市场规模约为 1.89 万亿元?预计 2023 年中国 5G 通信市场规模将达到 2.76 万亿元?到 2025 年中国 5G 通信市场规模将达到 38000 亿元?5 年间年均复合增长率达到 30.8%?图 3?图 320202025 年中国 5G 通信市场规模及预测注?数据来自北京电信技术发展产业协会?TD 产业联盟?5G 对经济社会发展的赋能带动作用持续增强?根据中国信通院数据8?2022 年 5G 直接带动经济总产出 1.45 万亿元?直接带动经济增加值约 3929 亿元?分别比 2021 年增长 12%?31%?间接带动总产出约 3.49 万亿元?间接带动经济增加值约 1.27 万亿元?其中?5G 流量消费?信息服务消费以及来自垂直行业的设备投资和服务支出的增长?成为直接经济产出和经济增加值增长贡献的主要来源?同时服务类消费占比提升?推动直接经济增加值增长更快?中国移动经济发展 2023?9报告预测 5G 技术将在2030 年为中国经济带来 2900 亿美元的增量?在移动行业对经济8数据来自中国信息通信研究院?9数据来源?GSMA|The Mobile Economy China 2023-The Mobile Economy?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?16 的总影响中占比超过 22%?制造业和服务业将成为最大受益对象?四?应用发展纵深推进5G 行业应用范围不断扩展?截至 2022 年底?5G 融合应用覆盖 40 个国民经济大类?应用创新案例数超 5 万个?绽放杯?5G 应用征集大赛参赛项目涉及行业领域种类已从第一届 13 个增长到第五届的 30 余个?图 4?图 42022 年第五届?绽放杯?大赛参赛项目行业领域占比注?数据来自中国信通院应用解决方案日渐成熟?逐步深入重点领域核心环节?在工业?采矿?电力?港口和医疗领域?已形成 5G 机器视觉?5G 井下设备远程操控?5G 机器人巡检?5G 远程会诊等多个应用解决方案?部分方案已实现规模复制及商业应用?潜力行业应用场景逐渐明晰?文旅?物流?教育?智慧城市等潜力行业正在探寻行业用户需求?明确应用场景?开发产品并形成解决方案?如 5G 广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?17 超高清直播互动课堂?5G AR/VR 沉浸式教学等应用场景?5G 照明灯杆?5G 安防无人机等 5G 智慧城市创新应用?此外?金融?水利等行业正在积极进行技术验证?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?18 四?广西 5G 产业发展基础及现状?一?政策引领持续加强政策推动重点领域 5G 融合应用?2022 年 5 月?自治区通信管理局?发展改革委?交通运输厅等 14 个部门联合印发?广西5G 应用?扬帆?行动计划?20222024 年?明确将通过赋能产业升级?创新数字治理?融惠社会民生?聚焦区域发展?培育产业生态?夯实网络基础?加强安全保障七个方面推动重点领域 5G 应用?提升 5G 应用支撑能力?2022 全年?自治区发布文化旅游?医疗卫生?生态环境?物流?能源等多个领域的?十四五?规划?提出要加快推动 5G 技术在各领域的融合创新应用?利用 5G 技术提升服务水平?推进各领域数字化和信息化建设?表 42022 年广西 5G 产业主要政策时间政策文件及主要内容2022 年 5 月自治区通信管理局?发展改革委?交通运输厅等 14 个部门联合印发?广西 5G 应用?扬帆?行动计划?20222024 年?明确将通过赋能产业升级?创新数字治理?融惠社会民生?聚焦区域发展?培育产业生态?夯实网络基础?加强安全保障七个方面?推动重点领域5G 应用和提升 5G 应用支撑能力?不断夯实广西数字经济发展基础?释放数字经济发展新活力?2022 年 10 月广西壮族自治区通信管理局?广西壮族自治区工业和信息化厅印发?关于联合开展 5G 应用安全创新推广中心推荐工作的通知?明确 5G应用安全创新推广中心申报创建指南?积极鼓励各级单位申报?就5G 应用安全技术创新?安全服务供给?创新方案落地?科研成果转化?队伍建设?交流合作?运营管理等方面进行交流?二?网络建设稳步推进2022 年?广西高效推动全区 14 个设区市全部获评千兆城市?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?19 成为全国获批数量最多的省区?也是全国首个所有设区市均达标的省区?在全国率先建成覆盖所有行政村的?双千兆?网络?即5G 和千兆光纤网络?5G 网络覆盖逐步完善?截至 2022 年末?全区累计建成 5G基站 6.7 万个?较上年末净增 2.4 万个?见图 5?每平方公里5G 基站数量 0.28 个/平方公里?建设密度高于全国平均水平?0.24个/平方公里?5G 网络实现 111 个县级行政区主城区连续覆盖?乡镇级行政区重点区域基本覆盖?南宁市?桂林市?柳州市 5G 基站数均超过 6000 个?其中南宁市最高?达到 1.59 万个?运营商共建共享不断深化?2022 年 3 月?中国广电 5G 核心网广西节点建设完成?广西广电网络公司与中国移动广西公司签署共建共享备忘录?截至 2022 年底?广西广电与广西移动通过共建共享建设 700 MHz 5G 基站超过 1.3 万座?实现乡镇以上区域的连续覆盖?在海洋覆盖方面?通过利用 700MHz 2.6G 频段优势互补打造双层网络?实现北部湾3万平方公里海域5G基本覆盖?截至 2022 年底?广西电信与广西联通通过共建共享建设 5G 基站超 2.9 万座?实现了行政村以上区域的连续覆盖?其中 2022 年行政村 5G 覆盖项目完成了全区 14000 多个向城镇的信号覆盖?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?20 图 52020?2021?2022 年广西各地市的 5G 基站数注?数据来自广西通信管理局?网络质量不断增强?根据?全国移动网络质量监测报告?第 3期?显示?2022 年三季度?广西 5G 网络平均下行接入速率为372.57Mbs?优于全国平均水平 359.57Mbs?在全国排名第八?2022 年?广西千兆宽带用户有 417.2 万户?占固定宽带用户20.4%?占比排全国第二?行政村千兆宽带通达率为 86.6%?千兆宽带用户规模位于全国领先地位?实现了千兆到户?万兆到楼?5G 用户数稳定增长?截至 2022 年末?广西 5G 终端用户累计数为 1881.4 万户?位居西部地区第二位?其中南宁市 5G 终端用户累计数最高?为 387.4 万户?图 6?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?21 图 62022 年我区各地市 5G 用户累计数注?数据来自广西通信管理局?三?经济环境不断优化近年来?我区不断加快数字化转型发展进程?产业转型基础不断夯实?数字经济和实体经济融合发展态势持续向好?取得多项成果?一是数字基础设施不断夯实?20202022 年?广西数字新基建累计投资超千亿元?云?网?边?端基础能力不断增强?截至 2022 年底?建成 5G 基站 6.7 万座?5G 用户排西部第二?在全国率先实现所有行政村通千兆光网?光缆线路总长超 320 万公里?排名全国第六?数字安全基础牢固?未发生重大安全事故?二是数字经济规模不断壮大?据测算?2022 年我区数字经济规模达 9300 亿元?占全区经济总量的 35.5%?信息和软件技术服务业产值增速排全国第二?战略性新兴产业增加值占工业比重提升至 18%?对工业增长贡献率超 30%?2019 年至 2022 年数字经广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?22 济平均增速超过 12%?高于全国增速 1.7 个百分点?三是数字合作领域不断拓展?建成 12 条国际陆缆?3 条国际海缆?广西省际出口带宽超过 4000 万兆?举办中国东盟数字技术创新大赛?建成一批中国东盟跨境旅游?跨境物流?跨境医疗等合作平台?电信运营商?华为公司等知名企业和数字企业积极谋划在广西落地面向东盟的区域总部基地?加快 5G 数字产品?服务?技术和标准在东盟地区的应用推广?四是营商环境持续优化?2022 年 6 月?自治区投资促进局发布?广西招商引资优惠政策 100 条?其中包括面向东盟开展数字化建设补助?为评为示范标杆的 5G 应用项目提供补助?重点扶持 5G 通讯设备等智能终端制造业?为规模以上数字经济企业提供奖补?5 月到 7 月?自治区先后出台?广西重点产业链招商工作方案?关于进一步加强招商引资推动广西高质量发展的意见?推动重点产业链招商有序开展?截至 2022 年底?全区电子信息?数字经济等 15 条重点产业链新签项目总投资额达 1.28 万亿元?占全区总量的 92.6%?显示出我区营商环境和政策优势明显?四?产业发展潜力巨大为了全面了解广西 5G 产业整体情况?在当前尚未建立 5G 产业发展监测评价机制的情况下?基于企业工商注册信息?专利?论文等互联网数据进行分析?结果显示?广西 5G 产业发展整体趋势向好?产业发展潜力大?科研创新平稳发展?1.市场主体快速增长?持续释放市场活力广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?23 通过分析企业工商登记注册信息发现?广西 5G 相关企业10?市场主体?数量逐年增加?持续释放市场活力?从存续企业数量看?从 2020 年至 2022 年 12 月?广西 5G相关企业由 1814 家迅速增长到 6474 家?企业总数位居西部省市11第三位?仅次于四川?12823 家?和陕西?10244 家?从存续企业增速看?广西 5G 相关存续企业年均增速为 88.92%?在西部省市中处于较高水平?图 7?仅次于四川?90.14%?和贵州?89.94%?图 7西部省市 5G 相关存续企业数量及年均增长率注?数据来自企业工商登记注册数据?从企业数量变化看?广西 5G 相关企业数量逐年增加?增速放缓?2020 年到 2022 年?广西新增 5G 相关企业数量分别为 589家?4192 家和 468 家?图 8?年增长率分别为 48.1%?231.15G 相关企业主要通过工商信息中的企业经营范围与行业类别进行界定?界定方式?企业经营范围?中包含?5G?移动通信?无线通信?无线通讯?或?基础电信?其中之一?且行业类别隶属于?制造业?信息传输?软件和信息技术服务业?科学研究和技术服务业?其中之一?11西部省市指云南?内蒙古?四川?宁夏?广西?新疆?甘肃?西藏?贵州?重庆?陕西?青海?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?24 和 7.8%?其中?2021 年的高增长率主要得益于中马钦州产业园区等重点产业园区的建设以及区内多项招商引资活动的开展?这些举措吸引了大量 5G 相关企业落户广西?尤其是钦州市?2021年新增 5G 相关企业数达到了 2387 家?2022 年?受疫情形势及宏观经济环境的影响?我区数字经济承受较大压力?进而导致了5G 企业数量的增速下降?2022 年广西 5G 新增企业主要集中在南宁?钦州?桂林和柳州四市?在新增企业总数中占比达到 80%?图9?大部分地市的企业数量增长率介于 10%到 15%之间?崇左市的增长率最高?接近 25%?来宾?百色和钦州三市增长率则不足 5%?图 10?图 8广西新增 5G 相关企业数量?单位?家?注?数据来自企业工商登记注册数据?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?25 图 92022 年广西各地市 5G 相关存续企业新增数量注?数据来自企业工商登记注册数据?从存续企业布局看?广西 5G 相关企业的注册登记地主要集中在钦州市和南宁市?截至 2022 年底?钦州?南宁两市聚集了广西 73.15%的 5G 相关企业?5G 产业集聚态势凸显?钦州市拥有5G 相关存续企业 2545 家?占广西比重高达 39.3%?南宁市达到2191 家?占比为 33.8%?此外?柳州?桂林的 5G 相关企业数也都超过了 300 家?图 11?图 102022 年广西各地市 5G 相关存续企业数量及增长率注?数据来自企业工商登记注册数据?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?26 图 11广西 5G 相关企业注册地分布注?数据来自企业工商登记注册数据?2.企业规模以中小型为主?经营业务集中在产业链下游从注册资本看?广西 5G 相关企业主要由中小企业12组成?大型企业主要分布在南宁市?全区共有 309 家 5G 企业注册资本超过 1000 万?仅占存续企业总量的比重为 5%?各地市注册资本在 1000 万以内的企业占比超过 90%?说明区内 5G 相关企业以中小规模为主?其中?南宁市?百色市 5G 相关大型企业占比最高?均达到 10%?南宁市拥有 209 家大型企业?相比之下?钦州市仅有 17 家大型企业?占比不足 1%?尽管钦州市的存续企业数量最多且增速较快?但绝大部分为中小规模企业?缺少大型企业入驻?崇左市小型企业占比最高?接近 80%?同时存续企业总数最低?面临企业入驻数量少且企业资金较低的问题?图 12广西各地市 5G 企业注册资本情况12基于工商注册信息?以注册资本在 100 万以内的为小型企业?注册资本在 100 万-1000 万之间的为中型企业?注册资本大于 1000 万的为大型企业?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?27 注?数据来自企业工商登记注册数据?从产业链划分13看?广西 5G 相关企业主要集中在产业链下游?较少设计产业链的中游业务?图 13?在产业链上游中?南宁市表现突出?有 924 家企业开展上游业务?占比超过 40%?在开展上游业务的企业总数中?南宁市占比超过 50%?广西开展 5G产业链中游业务的企业占比相对较低?接近 7%?只有河池市和来宾市的占比超过 25%?在产业链下游中?全区 94.3%的 5G 相关企业开展下游业务?其中北海市的比例最低?为 83.8%?其余地市均在 90%以上?钦州市是上?中?下游占比差距最大的地市?从事上游和中游业务的企业占比均低于 5%?而从事下游业务的占比接近 100%?大多数钦州市 5G相关企业来自中马钦州产业园区?表明中马钦州产业园区的 5G 企业业务主要集中在产业链下游?其中部分原因是企业注册资本较低?规模较小?13根据 5G 产业链上中下游的核心词汇?针对 5G 相关企业?上游企业经营范围包含?芯片|元器件射频|基带|滤波器光模块|光器件|光纤|光缆|天线|半导体|集成电路|电路板|光通信|无线模块|微波|电缆?中游企业经营范围包含?基站|铁塔|规划|网络优化|专用网|服务器|交换机|路由器|BBU|机柜|直放站?下游企业经营范围包含?通信|运营|手机|移动电话|平板|CPE|物联网|IOT|人工智能|视频|虚拟现实|AI|AR|VR|云计算|卫星导航|建筑智能|工业物联网?其中?|?表示或关系?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?28 图 13广西地区 5G 相关企业所属产业链上中下游占比注?数据来自企业工商登记注册数据?3.科研创新平稳发展?论文专利数量有限受经济发展环境?高校实力等因素影响?广西在 5G 方面的论文与专利相较于其他省份?排名较低?数量较少?从论文发表数量看?2016 年至 2022 年?广西研究人员共发表 5G 相关论文 486 篇?论文发表数量整体呈上升趋势?图 14?论文主要主题涉及?物联网?5G 网络?5G 技术?工业互联网?等内容?次要主题涉及?低时延?核心网?网络切片?人工智能?MEC?大带宽?等相关技术词汇?表明当前广西 5G 学术研究更多偏向网络建设?从论文发表机构看?电信运营商和高校是 5G相关论文的主要贡献者?图 15?图 14广西 5G 相关论文发表年度趋势图注?数据来自中国知网?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?29 图 15广西 5G 相关论文来源机构分布图注?数据来自中国知网?从专利申请数量看?全国申请日期在?20162022 年?且标题中包含?5G?的专利超过 2.01 万条?其中广西申请专利数为163 条?在全国排名第 20 位?图 16?在西部地区排名第 4 位?2022 年广西申请 5G 相关专利 30 项?图 17?与广东?江苏?北京等先进省市相比存在较大差距?表明广西在专利知识产权方面的创新能力仍有待提升?图 1620162022 年各省市 5G 相关专利申请量注?数据来自国家知识产权局中国专利信息中心?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?30 图 172022 年各省市 5G 相关专利申请量注?数据来自国家知识产权局中国专利信息中心?从专利申请数地区分布看?经济发展较好的地区专利申请数较多?2016 至 2022 年南宁市?桂林市?柳州市 5G 相关专利申请数占全区比例超过 80%?分别为 95 项?20 项?18 项?各地市专利申请数差异较大?呈现三大梯队?图 18?其中南宁市?桂林市?柳州市为第一梯队?梧州市?百色市?贵港市?钦州市为第二梯队?北海市?崇左市?来宾市?河池市?贺州市?防城港市为第三梯队?而玉林市尚未申请 5G 相关专利?图 1820162022 年广西各地市 5G 相关专利申请数分布图注?数据来自国家知识产权局中国专利信息中心?从专利申请年份看?2016 至 2019 年全国 5G 专利申请数接近 2 万?而广西仅有 1 项?表明广西 5G 创新应用起步较慢?2020和 2021 年广西专利申请量大幅增加?图 19?分别达到 52 项和67 项?相较于 2019 年提升了 3 倍和 4 倍?显示出 5G 创新应用广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?31 方面的显著成效?2022 年专利申请数量有所下降?受整体环境影响?5G 专利应用方面突破有限?图 1920162022 年广西 5G 相关专利申请数注?数据来自国家知识产权局中国专利信息中心?五?组织建设成效明显2022 年?广西 5G 产业联盟?积极促进 5G 产业联盟相关主体之间的交流和深度合作?在构建广西 5G 产业生态圈?推进 5G创新应用上取得了多项成效?产业咨询能力显著提升?一是深入开展行研分析与产业研究?滚动更新?广西 5G 产业联盟成员单位 5G 产业链分布图谱 2022版 2.0?发布?广西 5G 产业发展白皮书?2022 年?广西22 个 5G 行业应用优秀成果?二是深入整合发展需求?助力政策落地?协助自治区工信厅开展 5G 工业互联网培训及 14 个地市的广西工业互联网暨制造业数字化转型产业生态供给资源池精准对接活动?平台合作推广稳步推进?一是扩大与各省市 5G 产业联盟合作交流?联盟持续与浙江省?四川省 5G 产业联盟进行线上交流?并与安徽省 5G 产业发展联盟?深圳 5G 产业协会形成合作?二是广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?32 深化与区内5G相关组织的合作交流?走访区内5G关联生态组织?开展座谈交流会?探讨联合开展政策咨询?需求调研?标准制定?产业创新?平台合作等事项?5G 示范推广作用不断增强?发布?广西 22 个 5G 行业应用优秀成果?建立涵盖 145 个项目的广西 5G 标杆示范应用项目案例库?协助自治区大数据发展局开展?数字广西建设优秀企业?典型案例和优秀产品?评选活动?连续 2 年承办?绽放杯?5G 应用征集大赛广西区域赛?扩大 5G 赛事影响力?参赛项目数量和质量大幅提升?形成多项标杆示范应用项目?开展 5G 产业技术攻关?提出?基于 5G 的钢铁行业智能制造应用示范?基于 5G 的智慧港口远程操控应用示范?5G 下制造业信息化的改造?广西 5G 教育专网建设?5G 在校园安防及教学上的研究?5G 矿山?制造行业应用的探索?无人岛基站建设绿色低碳解决方案?面向百万户规模化接入的有线电视网络 8K 直播关键技术研究与示范?等 8 个 5G 创新实验室研究课题?形成了创新课题进展研究报告?推动 5G 应用创新发展?提高我区自主创新能力?产业氛围培育凸显成效?一是组织 5G 应用观摩?实地感受5G 创新魅力?联盟组织近 50 家企业走进?上通五 5G 云控物流 AI 智慧工厂?和?柳工 5G 智能遥控工业互联网平台千万级商用?等优秀5G应用项目实地观摩调研?组织成员单位参加?5G钢铁 云飞智扬?全国首个 5G 云上钢厂发布会等大型展会活动?及时跟进掌握 5G 前沿发展动态?激发 5G 应用需求?二是邀请权威专家代广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?33 表举办专题讲座?拓宽广西 5G 发展视野?邀请中国信息通信研究院副院长王志勤发表?扬帆计划?加速 5G 应用?促广西产业乘风发展?主题演讲?组织清华大学?北京邮电大学?华为?上汽通用五菱等产学研相关专家进行?5G 赋能应用扬帆?千行百业共筑启航?主题圆桌论坛等系列活动?探索 5G 赋能新模式?宣传影响力逐步扩大?一是做好上呈下达?畅通信息沟通?建立形成季度?年度的联盟工作简报汇报制度?定期报送阶段性工作情况报告?向成员单位通报联盟各阶段工作情况?每季度发布 1 期共 8 期包括联盟组织发展?主要活动?成员风采?资讯动态等内容的工作简报?二是做优联盟宣传平台?扩大联盟影响?开通?广西 5G 产业联盟?公众号?聚集行业 5G 资讯?政策等文献资料?2022 年联盟公众号推文共 329 篇次?浏览量超 9 万次?扩大了广西 5G 应用成果宣传?联盟成员规模不断壮大?截至 2022 年 12 月?联盟成员单位已发展至 231 家?详细名单见附录一?新增 61 家?从成员单位的省份分布看?覆盖了全国 16 个省?区?市?其中广西占比超 55%?广东占比 11.3%?北京占比 10.4%?浙江和上海也都分别超过了 10 家?图 20?广西区内共有 132 家成员单位?主要集聚在南宁市为 95 家?占比达到 72%?百色?桂林?柳州分别有10?9?7 家?贺州?河池尚无成员单位?图 21?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?34 图 20广西 5G 产业联盟成员单位在全国各省分布图 21广西 5G 产业联盟成员单位在广西各市分布广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?35?六?融合应用成效显著2022 年?广西发布多项政策推动重点领域 5G 融合应用?在政策及大赛的推动下?各行业领域 5G 应用发展均取得一定突破?广西 5G 产业联盟积极推动广西相关企业参与工信部主办的?绽放杯?活动?承办中国东盟数字创新大赛?5G 工业互联网赛道?助推 5G 赋能工业强桂?不断深化融入全国 5G 发展布局?一方面?在第五届?绽放杯?5G 应用征集大赛全国赛中?广西共有 7 个项目获全国奖项?二等奖 1 个?三等奖 1 个?优秀奖 5 个?获奖质量较去年有所提升?另一方面?在广西区域赛中?共征集到有效申报项目共 559 个?较去年增长 100.4%?涵盖智慧城市?工业互联网?智慧农业?智慧医疗?智慧教育等 16 个行业?最终评选出81 个广西 5G 应用优秀项目?本届绽放杯征集项目中?35%的项目已实现商业落地?10%的项目已实现?解决方案可复制?广西 5G 产业联盟 5G 试点园区及八大创新实验室在 5G 赋能应用上也取得了积极成效?形成了多个 5G 融合应用典型项目?15G 智慧工厂5G 赋能柳钢数字化智慧工厂项目?广西电信联合柳州钢铁打造 5G 智慧工厂项目?项目通过 5G MEC 技术完成算力的边缘下沉和边缘接入的需求?通过各类通信手段接入不同设备?系统和产品?采集海量数据?并依托协议转换技术实现多源异构数据的归一化和边缘集成?实现底层数据的汇聚处理?并实现数据向云端平台的集成?对堆取料机进行 5G 远控改造?利用 5G 的低时延?高可靠技术?将控制指令的下达操作移至远端集中远程控制室?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?36 实现行车远端监控?自主吊运?在人员配置减少 67%的情况下?吊运效率提升 11.6%?助力热轧厂全年产量突破 709 万吨?吨钢电耗下降 3.6 度?均创历史最好水平?柳州联合汽车电子 5G 全连接工厂项目?柳州联合汽车电子携手广西电信?柳州电信分公司?高定位 5G 智能制造基地?打造云?网?业三位一体的智能制造标杆?5G 智能制造基地功能及成果可概括为?1 1 N?完备的 5G 工业互联网体系?即 1 张基于i5GC 的 5G 虚拟企业专网?1 个完备的 5G 工业互联网应用中台?以及 N 个基于工业互联网中台的应用?目前共计孵化 41 个应用系统?涵盖 5G 智能制造?数字化运营管理决策?智能仓储及配送系统?5G 智慧园区等功能板块?系统上线后?经济效益提升超千万元?极大提升企业生产效率?产线柔性?企业理念及沟通方式产生变革?树立起柳州汽车制造产业群的 5G 垂直行业应用标杆?并具备向全国 5G 工业项目辐射能力?广西柳钢?碳路者?5G 低碳工厂项目?广西移动 柳钢 华为三方深度打造 5G 智慧钢铁?已部署超过 40 个 5G 宏站和 2 套MEC 设备?分别是推动绿色布局?节能及提升能效?优化用能及流程结构?构建循环经济产业链?应用突破性低碳技术?亮点有?1.钢铁行业首个 5G 智能光伏系统?规模达到 3.36 兆瓦?2.低碳工厂部分完成 5G 智能光伏?碳迹跟踪以及能耗管理平台签约金额超过 700 万?随着智能光伏在柳钢烧结?热轧等厂区完成复制?3 年内低碳工厂签单金额可超过 3000 万?3.5G 智能光伏安监应用首次落地?提升维护效率?4.5G 能耗管理平台响应国家绿色低广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?37 碳政策?落实国家能源战略?25G 智能制造5G 打造柳州螺蛳粉产业园智能制造平台?广西电信联合柳州金色太阳建设投资有限公司共同打造螺蛳粉产业园 5G 智能制造项目?以 PON/5G 数据为核心?通过 CT?IT 和 OT 的有机结合?立足于全光双千兆?F5G 5G?新技术的创新应用?整合企业ERP?MES?SCM 等信息化?以及?智慧监管?项目的应用与数据资源?实现产业链协同?全流程监管?产品认证和质量安全追溯?仓储物流调度应用基于 5G 双千兆融合组网?盲点全覆盖?提升产品配送效率?确保产品食用品质?提升产品经销收入?AI 在线检测扫码系统通过工业相机与高清摄像头通过光 PON 网络或/5G 网络连接?视觉系统采用 AI 学习方式?通过 AI 算法的边云协同实时更新算法?可实现质检抓取无人参与?提升人员效率/节拍?降低误检率?园区企业涉及一二产业原材料养殖?生产等过程参数实时采集和数据分析?实现 6 个场景近 30 个类别数据采集?初步形成产业链数据流模型?35G 智慧码头广西防城港码头 5G 智慧码头项目?广西电信联合防城港码头打造 5G 智慧码头项目?本项目将 5G MEC 作为智慧码头的技术平台?通过 5G 低时延?上行大带宽?高可靠性等特性?实现斗轮机?岸桥?龙门吊?集卡等港口设备的远程控制?5G 大带宽?海量连接等特性?实现港口视频监控?智能理货?门禁巡检?疫情防控等港口业务的数字化管理?使 5G 云网成为港口数字化转型广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?38 的驱动器?实现 5G 智慧港口应用系统建设?推动港口行业突破传统模式下的技术瓶颈并向智慧化方向转型?助力港口智能化?无人化港口?通过吊机远程操作系统?岸桥结构改善及提升?龙门吊无线/有线操作自动切换应用系统等创新技术手段实现了行业领先的操作效率与先进的世界级服务?形成了智慧化?信息化?精细化管理网络?打造了港口信息综合平台?有效加强了航运供应链各环节的信息整合?提升港口物流供应链一体化服务能力与水平?45G 智慧安防5G 赋能南宁天网智慧安防?广西移动联合南宁市公安局打造 5G 赋能南宁天网智慧安防项目?结合 5G 专网?边缘计算?AI 分析多维研判技术?打造 5G 立体化治安防控网?5G 侦码采集定位?基于 5G 无人机的立体防控快速部署模型?5G Re-ID AI布控检索?5G 双域专网等 5G 创新应用场景?解决平安南宁建设中遇到的视频数据量庞大?数据实时分析决策时效高?大型安保活动布控复杂等痛点问题?2021 至今尝试孵智慧警务相关解决方案 46 个?试点 23 个?落地签约 12 个?55G 智慧校园南宁市亿元级 5G 平安校园规模化应用?广西联通?南宁市现代教育技术中心?南宁市教育局联合打造?4 N?的 5G 平安校园?建设了服务全市中小幼安全防控工作的统一平台?系统以校园安全需求为牵引?以 5G 网络为连接?以云为承载?促进云?网的融合和能力提升?构建?云 网 平台 终端?应用体系?面向市广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?39 公安局?市教育局和各学校提供?企业 教育局 公安机关 学校?立体化?联动的全域校园安全防护保障?实现 4 大基础安防能力?平台扩展了 N 个校园智能化应用?实现与公安系统打通?学校安防与公安业务流程的深度融合联动?大大提高校园出警速度?增加了公安侧安全管理?布控处置的能力?同时?建成全链条立体化安全保障体系?累计覆盖学校达 3000 所?为广大师生安全提供了有力的支撑保障?65G 智慧采矿百色东怀煤矿 5G VR 智能综采应用?广西联通与吉利百矿旗下东怀矿业公司打造了西南首个井下基于 3D GIS 的 5G VR 智能综采应用项目?项目通过基于 3D GIS 地理地质信息的透明工作面智能开采技术?根据已有的煤层数据?地质钻孔数据等建立初始透明工作面 VR 模型?通过雷达测高或激光测高技术对工作面煤层进行测高?根据煤层存储情况描绘出采煤机的截割曲线?从而实现 5G 远程控制采煤机精准开采?并实现开采效率提升 20%?同时应用结合 5G 智能安全帽?通过 5G 智能安全帽实现井上监控中心对 5G 智能综采面作业人员的远程调度指挥?在综采面减人的基础上进一步保障工作面作业人员的安全?打造安全作业?双保险?南丹县 5G 有色金属智慧矿山项目?项目首创研发了契合有色金属岩层硬度的小型化?模块化?5G 化智能掘进设备?改变传统爆破开采方式?减少井下安全事故发生的概率?极大提高了企业安全生产的效率?项目以 5G 全生态网络升级替换井下六大通讯广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?40 系统基础网络?5G AI 实现视觉算法与终端解耦?加强矿工精准识别?规范生产行为?盗矿智能预警等?建立 AI 轨道巡检机器人?实现智能视频监控?巡检?巡检效率提升 100%?人员投入减少80%?通过 5G UWB 融合定位平台?实现井下定位精度最高可达0.1 米?人员管理效率提升 100%?本项目建成广西首个 5G 井下智慧矿山?获得?人民日报?人民邮电报?等多家媒体报道?75G 智慧文旅广西联通 5G ?一键游广西?全域旅游项目?广西联通与文旅厅共同打造了?一键游广西?慢直播系统平台?项目通过在景区侧部署 5G 4K 超高清球机进行视频采集?有效整合广西著名旅游景区景点视频?依托云网融合能力以及联通自主研发能力?基于联通云和 5G 视频专网?打造了超高清视频采集系统?云转播平台?为项目构建了?云 网 平台 应用?的一体化产品和服务体系?是全国规模最大的全域旅游项目?85G 车联网吉利汽车极氪品牌?5G 车联网?项目?广西联通为吉利汽车打造了 5G 专用核心网是全球首个大规模商用 5G SA 车联网在边缘云与大数据领域的应用?通过新建 5G 专用核心网?采用双DC 容灾部署?与其他业务做物理隔离?保障数据安全性?5G 网络将各车联网关键技术以及将?人?车?路?云?等交通参与要素有机地结合起来?为驾驶提供更及时更准确的感知?分析?决策信息?经统计 5G 车辆的月均流量达到 7GB?为当前 4G 车辆月均流量的 7 倍?2021 年以来该应用已为极氪汽车实现了多达 70广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?41 多项的车联网功能?保障了业务的可靠性和及时性?95G 智慧水电梧州长洲水电站 5G 智慧水电项目?梧州长洲水电站与广西移动合作建立智慧水利电力枢纽生产园区?打造广西首个水电综合 5G 应用示范园区项目?以多频组网方式构建 5G 专网?采用UPF 下沉 切片通道的方式?打造水电站 5G 专网能力?解决水电站传统网络覆盖难的问题?通过 MEC 边缘算力下沉?构建智慧水电站园区一体化数字平台?打造智能化运营中心?实现多区域?多业态厂区分级管控?结合 5G 机器人巡检?5G 水泵站?实时水情监测等智能化应用?重构水电行业生产管理的巡检监控模式?实现园区监控区域 100%覆盖?监控效率提升 300%?巡检调配缩短 30 分钟?故障预警准确率提升至 99.5%?105G 智慧农业田林县粤桂协作 5G 智慧葡萄园项目?田林县与中国电信联合打造粤桂协作爱善现代农业庄园项目?项目融合物联网?人工智能?区块链等新技术?通过自动化?智能化的系统协同?实现远程葡萄种植监控预警?环境监测?数据上传?全自动 AI 作物生长模型管理等功能?解决田林利周乡爱善葡萄园种植精准数字化管理?生产作业过程人力成本高?管理效率低?农药肥料投入过多等问题?实现生产流程人力物力投入降低 30%左右?产量提高20%以上?项目首批?数字化?管理产出的葡萄丰收?年产量 10万余斤?产值约 200 万元?带动 200 多户群众增收?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?42 五?广西 5G 产业发展的困难挑战广西虽然在推动 5G 网络基站建设?融合应用试点示范等方面取得了一定成效?但在数字基础设施建设?运营成本?应用场景?服务能力和质量?人才引培等方面依然面临挑战?距离 5G 大规模应用推广还有较大距离?一?营商环境整体水平待改善营商环境是经济软实力和综合竞争力的重要体现?5G 产业要快速发展?离不开良好的营商环境?目前?广西整体营商环境水平处于全国中游水平?相对于一些西部省市?还有较大的上升空间?2022 年中国城市营商环境报告?14?以下简称?报告?显示?广西首府南宁营商总得分 0.562?排第 39 名?与去年相比下降了十位排名?是广西唯一进入前 50 名的城市?此外桂林?位58?柳州?位 90?也都进入前 100 名?广西营商环境在全国总体上处于中游水平?报告?还显示南宁的营商总得分排在广州?重庆?长沙?昆明?贵阳等周边省份省会之后?南宁作为广西首府?整体营商环境水平急需提升?2022 年?广西人民政府办公厅印发?2022 年广西优化营商环境行动方案?从市场环境?政务环境?投资环境?涉外环境?创新环境?监管环境?企业全生命周期服务?法治环境八个方面出实招持续发力?优化营商环境?随着广西营商环境的不断改善?将助力广西 5G 产业快速发展?二?数字基础设施发展不均衡目前?我区边远农村地区数字基础设施补短板投入不足?城142022 年 4 月发布?中国国际贸易促进委员会发布?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?43 乡数字基础设施发展仍不平衡?网络覆盖与中东部仍有差距?在农村偏远地区数字基础设施?大型数据中心?5G?物联网等领域有待加强?国际通信和新型算力基础设施等建设相对滞后?数字基础设施短板有待补齐增强?存在部分因选址问题无法建设的 5G基站?其中 70%以上的建设需求提出超过 3 个月?三?网络运营存在成本阻力5G 网络在建设期需要投入大量资金?同时在运营期?高功耗?电费?以及对能耗?双碳的管控?需要投入更多运营成本?给运营商建设和运营带来较大压力?另外?随着农村光纤网络及 5G 网络的深入覆盖?未覆盖的农村区域住户稀少且分散?在网络建设中面临杆路资源匮乏?自然环境恶劣的问题?导致建设维护成本大幅增加?四?产业链关键环节较为薄弱我区 5G 上游元器件面临?卡脖子?危机?我区 5G 终端设备制造企业所需的一些关键零部件如高端数据通信芯片?高端CPU/FPGA?射频前端器件等严重依赖进口?国产化率较低?面临卡脖子?断供等风险?具体来看?我区在 5G 产业链上游产品布局有限?关键环节的射频元器件领域鲜有企业涉足?五?行业应用落地尚未成熟5G 技术在核心生产环节应用深度和广度不足?5G 应用缺乏成熟商业模式?现有案例多为试点或者生产辅助?不同行业的应用需求差别较大?部分应用定制化程度高?很难实现大规模商用和复制推广?目前广西 5G 融合创新示范应用主要集中在龙头企广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?44 业?较高的资金?成本等因素抑制了中小企业的 5G 应用需求?导致 5G 对传统行业和经济领域的新动能价值尚未完全发挥出来?另外?终端支持能力也存在不足?存在 5G 网络覆盖不足?信号不稳定?缺乏长效应用等问题?用户渗透率仅有 37%?另外?行业应用创新不够?互联网行业应用创新有待培育?5G 应用尚处于?导入期?与经济社会融合有限?成果转化水平还存在不足?盈利模式尚待探索?数据要素价值有待挖掘?六?网络信息安全风险加剧5G 网络的架构更分布式?涉及的设备和节点更多?使网络面临更广泛的攻击面?首先?物联设备的大规模部署引发了大量物联设备不安全配置?弱密码以及缺乏更新的问题?这使得 5G 网络更容易受到恶意入侵?导致数据泄露?隐私侵犯和服务中断的风险不断上升?其次?5G 的高速传输能力带来了更多的数据传输?其中包括敏感个人信息?商业机密等?同时也增加了数据在传输和存储过程中被攻击的风险?另外?网络切片技术给 5G 带来了安全隔离的挑战?网络切片技术使 5G 网络能够根据不同应用的需求进行虚拟切片?而一个切片的安全问题可能影响到整个网络?进一步加大了网络遭受攻击的风险?七?信息化复合型人才缺乏目前广西 5G 复合型人才缺乏?人才?引不进?留不住?一是国内 5G 相关人才普遍缺乏?可引进的人才有限?猎聘大数据研究院?2022 三季度中高端人才就业数据报告?显示?2022 年三季度我国 5G 人才需求增长远超同期?在新兴领域新发应届生职广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?45 位中?5G 增速十分突出?同比增长均超过 120%?行业对人才关注度正不断走高?北京?广东?上海?江苏四个地区聚集了全国65%以上的 5G 人才?其他地区可引进的人才有限?二是缺乏本土人才?复合型人才?受限于经济发展水平?高等院校实力等因素?区内培养的 5G 人才数量较少?无法满足市场需求?导致广西缺乏本土 5G 人才?目前 5G 行业人才多为技术型人才?在商业运营?项目管理?合规性等领域的专业知识和技能却相对不足?行业内缺乏经营?管理?监管类的复合型人才?另外?广西毗邻广东等5G 产业发达地区?大湾区的?虹吸效应?突出?考虑到薪资待遇?发展前景等条件?相关专业学生?人才多会选择到粤港澳大湾区就业?人才流失问题十分突出?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?46 六?广西 5G 产业发展的对策建议5G 作为引领性的新一代信息技术和新型基础设施的核心内容?是数字经济发展的重要增长引擎?推动 5G 网络规模建设?应用规模发展有利于我区数字产业?数字经济高质量发展?未来几年?广西从供给侧和需求侧加大投入支持力度?不断推动数字基础设施建设?成本控制?应用场景?人才引培?营商环境优化等方面取得新突破?一?持续优化营商环境?推进政策切实落地深化?放管服?改革?推动利企便民更高效?持续开展广西优化营商环境攻坚行动?不断扩大简政放权领域?降低通信类企业所设立壁垒?激发市场主体发展活力?加大深入企业调研力度?梳理 5G 企业发展存在的困难?堵点?并逐一解决?发挥数据要素在提高政府治理效能中的作用?不断简化审批流程?减少审批时间?提高整体营商环境?强化政策支持力度?推动政策有效落地实施?适时出台广西5G 产业发展相关扶持补贴政策?加强对 5G 相关项目的扶持力度?给予 5G 重点项目的申报?审批优先权?对 5G 重大项目审批进行全过程跟踪评估服务?全面落实重大项目?拿地即开工?审批模式?减少 5G 产业链项目开工前期准备工作用时?缩短项目周期?同时可设立基站设施用电报装绿色通道?提升通信设施用电报装效率?二?完善数字基础设施建设?推动基站绿色升级完善算力网络?拓展 5G 网络覆盖深度广度?创建国家互联广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?47 网骨干直联点?全国一体化算力网络国家枢纽节点集群?推动 5G?工业互联网?物联网等规模化部署?持续实施电信普遍服务?开展农村地区5G 基站建设?逐步推动 5G和千兆光纤网络向有条件?有需求的乡村延伸?推进重要交通和市政设施资源支持 5G 建设?推动汽车站等公共交通设施向 5G 基站建设开放?提升城市居民区?高校?医院?文旅场所?高铁高速?海洋等重点区域 5G 网络覆盖深度和广度?编制发展规划?促进设施共享?大力推动 5G?算力基础设施?绿色数据中心纳入国土空间规划?城建规划?适度超前布局数字基础设施?编制?更新广西 5G 发展专项计划和数字基础设施能效标准?推动各类公共资源有序开放共享?持续发布国家工业和信息化领域节能技术装备产品推荐目录及典型应用案例?加快数字基础设施高效节能设备革新和技术应用?促进 5G 通信基础设施绿色升级?三?合理规划多措并举?有效控制运营成本多措并举降低基站能耗?将原有?新建或改扩建基站进行科学合理的整合规划?充分考虑复杂或偏远地区站址的选布局?科学进行站址选点建设?有效控制投资总成本?编制?更新广西 5G发展专项计划和数字基础设施能效标准?推动各类公共资源有序开放共享?促进 5G 通信基础设施绿色升级?深入开展工业节能诊断服务?组织对通信基站实施节能诊断?深挖节能潜力?促进节能降碳?降本增效?积极推动转供电改直供电?充分利用载频智能关断等技术手段?降低 5G 基站能耗?持续发布国家工业和信息广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?48 化领域节能技术装备产品推荐目录及典型应用案例?加快数字基础设施高效节能设备革新和技术应用?实现 5G 行业绿色发展?采用先进成本管理方法?有效控制运营成本?利用全生命周期成本理论对 5G 基站的选址规划?建设?投入使用?运营维护?处置报废等过程进行全面的成本管理?利用大数据?人工智能等先进管理技术和方法?强化对基站运行维护的监控?通过远程在线处理?实现已有站点的可视化管理?通过作业量的监控分析?合理安排站址维护技术人员数量及分布地点?提高人力资源利用效率?有效控制人力资源成本?应用战略成本管理?对不同区域?不同客户采取差异化战略?满足不同区域?不同服务对象的网络通信需求的同时有效控制整体成本?加强与政府以及有关部门的合作?加强与政府有关部门的沟通协调?充分利用政府出台的有关政策?解决站址选址难?进场难?场租贵?电费高等问题?有效控制运行成本?四?突破产业发展瓶颈?打造网络能效优质鼓励建设 5G 行业专网?优化 5G 网络布局?在我区积极开展5G 室内分布系统及特定区域 5G 网络建设主体多元化改革试点?二是围绕 5G 行业用户需求?支持各单位企业与电信运营商合作建设行业虚拟专网?三是支持企业申请 5G 行业专网频段频率开展专网试点?加强产业链缺失薄弱环节?重点突破芯片等关键元器件研发和产业化?一是通过资助或补贴?免税等财政手段支持企业参与5G 关键元器件及网络核心技术攻关面上?重点和重大项目?二是广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?49 支持国产操作系统产品研发和应用?鼓励企业打造拥有自主信息技术的代码托管平台及运营开源社区?自主开发具备大规模并行分析?分布式内存计算?轻量级容器管理等功能的服务器级操作系统?围绕新型消费和应用?以智能终端操作系统?云操作系统等为核心?构建相应的产业生态体系?五?推广试点示范应用?推进产业规模发展重点打造 5G 应用创新中心?推动 5G 产业规模化创新应用?紧跟国家宏观政策导向?建立自治区级 5G 应用创新中心?重点面向 5G 工业互联网和 5G 应用安全?打造属地化?区域特色的工业互联网子平台?助力区域内企业上云上平台?重点聚焦钢铁?汽车制造?能源?港口和水泥等广西特色行业龙头企业?积极推进基于工业互联网平台的 5G 数据采集?5G 机器视觉等应用?规模推广 5G 智能制造?5G 智慧管理等新模式?鼓励举办创新大赛等活动?持续推广可复制的试点示范应用?鼓励区内企事业单位参与全国性的 5G 垂直行业应用创新大赛?不断打造新应用场景?扩大 5G 与工业互联网?智慧矿山?智慧港口?智慧教育等融合应用试点范围?推进 5G 融合应用?通过网络多媒体?实地参观等形式宣传 5G 试点示范项目?推动可复制的项目批量有序落地?推动企业用户通过自身的需求选择个性化?定制化5G 应用服务?扩大 5G 在垂直行业的商用市场?鼓励区内企业借助中国东盟信息港?自由贸易试验区等国家级平台?与东盟国家联合开展 5G 试点示范项目?支持企业?走出去?鼓励垂直行业龙头企业与运营商?通信设备商联合创新?落地可复制的示范广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?50 应用?探索形成较为成熟的商业模式?加快开展 5G中小企业产业集群服务?应用 5G 赋能中小企业聚集的产业园区?加快全民 5G 化和智慧家庭应用?释放新消费潜力?加快推进全民 5G 化?以市场手段撬动 5G 终端规模化发展?积极丰富5G 技术应用场景?推动 5G 由?高端化?向?全民化?迈进?持续提升千兆宽带品质?创新打造智慧家庭场多场景解决方案?释放?双千兆?网络带来的新消费潜力?六?加强安全监管建设?发挥引导支撑作用建立 5G 网络的安全管理机制?不断提高虚拟技术安全性?加快 5G 基站?5G MEC 等数字基础设施共性和关键技术的地方标准制定和推广?完善数字基础设施相关数据共享?网络安全等标准?保障 5G 基础设施合法合规建设与运营?为进一步提升网络切片的安全性能?应根据不同类型接入设备对网络的使用需求?安全需求?制定个性化?差异化的安全认证机制?全面考量其性能?计算力及其具体安全需求?如高性能的上位机工控设备?低性能的物联网传感设备等?并为其提供差异化?个性化的安全认证办法?完整性保护算法?隔离措施等?完善 5G 网络部署安全机制?积极预防数据安全威胁?统相互兼容形成的端口?可以借助加密技术?身份验证等方法提升 5G网络的安全性?由于传输数据必须经过网络端口?确保通信和数据传输的加密?以及有效的身份验证?可以减少未经授权访问和数据泄露的风险?有效地预防数据安全威胁?规范 5G 网络环境?增强网络完全协议认证的监管力度?高广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?51 度重视对网络安全协议的认证监管力度?提高工业网络环境的规范化管理水平?就某些存在特殊需求的工业个体而言?协议服务要求网络运营商应当协助工业个体提供相应的安全协议内容?完善自身的监管监控体系?七?加快创新人才引育?强化科技人才支撑全方位培养引进人才?一是集聚顶尖人才团队?启动广西杰出人才项目?优化实施新一轮广西人才小高地?自治区特聘专家等人才工程项目?推动人才工程转型升级?落实自治区高层次人才认定和资助政策?深化院士工作站 专家服务站建设?强化企事业单位与顶尖人才团队的科技合作?二是加强创新人才梯队建设?启动八桂青年拔尖人才培养项目?落实科技人才青苗普惠性支持政策?支持设立博士后创新岗位?吸引培养汇聚大数据领域青年英才?加大对女性科技人才的培育支持力度?三是积极引进国?境?外人才?进一步优化?东盟杰出青年科学家来华入桂工作项目?港澳台高层次大数据领域人才聚桂项目?等海外高科技人才引育项目?深入开展面向外国专家的?在桂外国专家安心计划?系列服务和管理活动?加快国?境?外高科技人才集聚?加强实训基地建设?鼓励创新创业?推动区内高校在开设 5G相关课程基础上?开展 5G 实地实训?鼓励开展创新创业活动?依托企业?高校组建 5G 高水平研发实验室等平台?提升原创性技术研发能力?面向制造业?教育?交通等垂直行业?整合政产学研资源?培养复合型人才?建设和提升 5G 融合应用创新实验室研发能力与成果转化水平?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?52 附录一?广西 5G 产业联盟成员单位广西 5G 产业联盟成员单位?截至 2022 年 12 月?一?指导单位广西壮族自治区大数据发展局*广西壮族自治区通信管理局*广西壮族自治区工业和信息化厅*?二?理事长单位中国移动通信集团广西有限公司?三?常务副理事长单位广西壮族自治区信息中心*?四?副理事长单位中国电信股份有限公司广西分公司中国联合网络通信有限公司广西壮族自治区分公司中国铁塔股份有限公司广西壮族自治区分公司广西广播电视信息网络股份有限公司数字广西集团有限公司广西北投信创科技投资集团有限公司广西大学*桂林电子科技大学*华为技术有限公司中兴通讯股份有限公司广西分公司广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?53?五?会员单位?排名不分先后?不完全列举?广西投资集团有限公司中移?成都?产业研究院广西建工集团中移?上海?产业研究院广西钢铁集团有限公司上海邮电设计咨询研究院有限公司上汽通用五菱汽车股份有限公司烽火网络有限责任公司北部湾港务集团浪潮软件集团有限公司广西电网有限责任公司新华三集团广西交通投资集团有限公司南宁富桂精密工业有限公司广西北部湾投资集团有限公司广西玉柴机器股份有限公司广西壮族自治区农村信用社联合社广西东信易联科技有限公司杭州海康威视数字技术股份有限公司广西东信易通科技有限公司中国烟草总公司广西壮族自治区公司腾讯云计算?北京?有限责任公司广西壮族自治区通信产业服务有限公司亚信科技?成都?有限公司广西中烟工业有限责任公司亚信科技?南京?有限公司广西柳工机械股份有限公司亚信科技?中国?有限公司广西汽车集团有限公司爱立信?中国?通信有限公司东风柳州汽车有限公司深信服科技股份有限公司贵港钢铁集团浙江大华技术股份有限公司桂林银行股份有限公司神州数码系统集成有限公司广西北部湾银行股份有限公司北京东方国信科技股份有限公司柳州银行股份有限公司北京华胜天成科技股份有限公司中国邮政储蓄银行股份有限公司广西壮族自治区分行北京升哲科技有限公司中国铝业股份有限公司广西分公司北京中网华通设计咨询有限公司广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?54 广西扬翔股份有限公司上海诺基亚贝尔股份有限公司燕京啤酒?桂林漓泉?股份有限公司润建股份有限公司皇氏集团股份有限公司重庆广睿达科技有限公司广西南南铝加工有限公司福建华宝智能信息科技有限公司吉利百矿集团有限公司广东九联科技股份有限公司广西广云铝业有限公司广西海视云图智能科技有限公司广西日报传媒集团有限公司广西恒传数字信息设计院有限公司广西交科集团有限公司广西科讯慧桂智能科技有限公司广西交通设计集团有限公司广西柳钢东信科技有限公司华蓝工程管理有限公司广西通信规划设计咨询有限公司华蓝设计?集团?有限公司广西万维空间科技集团有限公司桂林金格电工电子材料科技有限公司广西易龙蜂巢数据科技有限公司广西计算中心有限责任公司广西中科云创智能科技有限公司广西福地金融投资集团有限公司广西筑波智慧科技有限公司广西中小企业联合会*广西邕之源建设工程有限公司广西北海精一电力器材有限责任公司广西登高集团有限公司广西海洋研究所有限责任公司广西中科通信技术有限公司广西壮族自治区百色电力有限责任公司广州邦讯信息系统有限公司广西壮族自治区公众信息产业有限公司广州成翔计算机有限公司广西田东锦盛化工有限公司广州杰赛科技股份有限公司广西田东锦鑫化工有限公司广州市保伦电子有限公司广州华资软件技术有限公司广西分公司广州视睿电子科技有限公司桂林理工大学*广州星伦网络科技有限公司南宁师范大学*广州亿讯科技有限公司广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?55 广西警察学院*广州紫川电子科技有限公司广西科学院*华云升达?北京?气象科技有限责任公司广西产研院人工智能与大数据应用研究所有限公司亨通通信产业集团国家计算机网络与信息安全管理中心广西分中心*中国交通信息科技集团有限公司广西大数据技术学会*中建泓泰通信工程有限公司航天云网科技发展有限责任公司中交星宇科技有限公司江苏赛鸥电气集团有限公司中通服建设有限公司新光线信息科技有限公司浙江宇视科技有限公司赞华?中国?电子系统有限公司北京北信源软件股份有限公司浙江蓝卓工业互联网信息技术有限公司崇左数字城市科技发展有限公司中林信达?北京?科技信息有限责任公司斯润天朗?无锡?科技有限公司兰州乐智教育科技有限责任公司广西通量能源技术有限公司宁波捷创技术股份有限公司中电科卫星导航运营服务有限公司日海通信服务有限公司北京亚信天成科技有限公司日海智能科技股份有限公司柳州通量电力科技有限公司软通动力信息技术有限公司广西盛亚晨力科技有限公司上海大唐移动通信设备有限公司易事特集团股份有限公司上海理想信息产业集团有限公司桂林光隆科技集团股份有限公司上海依图网络科技有限公司宜通世纪科技股份有限公司深圳康佳电子科技有限公司广西中科桂安物联科技有限公司深圳市大也智能数据有限公司苏州科达科技股份有限公司深圳市商汤科技有限公司杭州树熊云计算科技有限公司深圳市图元科技有限公司杭州迪普科技股份有限公司广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?56 恒联讯达?北京?通信技术有限公司广西天融信网络安全技术有限公司武汉烽火技术服务有限公司广西自贸区见炬科技有限公司心医国际数字医疗系统有限公司广西瑞真网络科技有限公司浙江中易慧能科技有限公司广西瞪羚科技有限公司中徽建技术有限公司上海新致软件股份有限公司广西太极肯思捷信息系统咨询有限公司上海爱数信息技术股份有限公司中国电信集团系统集成有限责任公司中电福富信息科技有限公司桂林鑫锐计算机有限公司中电鸿信信息科技有限公司广西数字奇安技术服务有限公司中电万维信息技术有限责任公司厦门集微科技有限公司中移系统集成有限公司北京思空科技有限公司深圳亿维锐创科技股份有限公司北京百悟科技有限公司广西慧云信息技术有限公司广西科技师范学院*南宁奥特数码科技有限公司南宁城市静态交通科技有限公司云上广西科技有限公司注?带?*?的单位为机关事业单位?高等院校或社会组织?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?57 附录二?广西 5G 发展大事记广西 5G 发展大事记?2022 年?时间事件2022 年2022 年 1 月 7 日全区首个中国移动 5G OneZone 智慧小区玉林同德苑小区正式建成投入使用?2022 年 3 月 8 日全区首台运用 5G 智慧医疗技术的手术直播示教一体机在桂林落地?2022 年 3 月 18 日全区首个 5G 智慧工地在南宁?柳州?桂林落地应用?2022 年 3 月 30 日中国广电 5G 核心网广西节点竣工?标志着广西成为全国率先完成广电 5G 核心网省级节点建设的省份之一?2022 年 4 月 27 日广西首个内河港口散装货物 5G 远控项目正式启用?2022 年 5 月 8 日广西电信首个 5G 端到端切片应用落地广西电网?2022 年 5 月 11 日中国广电 5G 核心网广西节点机房与广西移动机房完成对接?成功打通跨号段首呼?2022 年 5 月 17 日广西举行 2022 年世界电信和信息社会日大会暨?广西 5G 应用?扬帆?行动计划?20222024 年?发布会?2022 年 5 月 23 日广西移动率先推出全区首个 5G 双域专网业务?2022 年 5 月 27 日广西首台 5G 移动 CT 诊疗车投入使用?2022 年 6 月 5 日广西首个井下 5G 万兆环网 智能矿山在吉利百矿旗下的广西东怀煤矿应用?2022 年 6 月 9 日第五届?绽放杯?5G 应用征集大赛广西区域赛启动?2022 年 6 月 27 日广西广电 5G 网络服务正式启动?2022 年 6 月 28 日广西首个 5G 无人集卡智慧港口在北海港区落地?广西5G产业发展白皮书(2023)广西 5G 产业发展白皮书?2023 年?58 时间事件2022 年 7 月 6 日广西区市县乡镇实现 5G 网络全覆盖?2022 年 7 月广西首个地下矿井 5G 网络在南丹县开通?2022 年 8 月 23 日广西首辆 5G 无人驾驶移动云舱亮相柳钢防城港钢铁基地?2022 年 9 月 11 日中国移动助力广西玉林落地首个 5G 智能化运维项目?5G 设备智能运维系统?2022 年 9 月 21 日广西通信管理局与中国?广西?自由贸易试验区钦州港片区管委会签订 5G 工业互联网战略合作协议?2022 年 9 月 30 日广西启动首个 5G 海鸭智慧养殖深加工项目?2022 年 10 月 17 日 广西启动首个 5G 自动化监测站点项目?5G 河长制?云平台?2022 年 12 月 5 日广西首条全线覆盖 5G 信号的高铁线路南崇高铁正式开通?2022 年 12 月 7 日广西北部湾 50 公里海面实现 5G 网络覆盖?北海斜阳岛及周边海上钻井平台 100%实现 5G 网络覆盖?2022 年 12 月 27 日 广西 14 个设区市全部获批千兆城市?

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目录目录 IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，组织架构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。5G-Advanced核心网发展愿景5G-Advanced移动网络价值场景、挑战和需求5G-Advanced核心网关键技术方向5G-Advanced核心网网络架构展望5G-Advanced产业落地建议主要贡献单位P1P2P16P34P36P38IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书1IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书5G-Advanced核心网发展愿景随着全球5G大规模商用，产业界开启了5G下一阶段演进的技术研究和探索。3GPP从R18启动研究，标志着全球5G发展进入5G-Advanced新阶段。移动通信网络历经了五代的发展，从1G/2G的话音业务实现移动通信的普及，到3G/4G的数据业务实现了移动互联网，5G进一步提升了无线带宽效率。在5G-Advanced阶段，移动网络价值场景呈现蓬勃发展的趋势，体现在新媒体、新连接、新能力三个方面，逐步发展出超越带宽效率的多维化能力。新媒体方面，随着8K视频、裸眼3D、XR和新通话等应用的不断发展，未来将实现更加真实和自然的虚拟现实体验，并会进一步和AI以及物联网深入结合，推动更加广泛和深入的应用。而这些应用场景需要媒体协议层优化和按需调度以及5G网络边缘上部署媒体渲染等处理设备。新连接方面，一方面千亿物联极大地丰富了各行业网络上的资源并构成智能社会的基础，另一方面用户从单一的端-云的基础网络连接，发展到端-端、端-云、端-家、端-车等多种差异化连接。而这些连接需要网络具备智能化、动态组网能力，且需要5G网关具备高带宽、高隔离、低时延、长连接的特征。新能力方面，通信网络的部署范围较为广泛，具备智能化和感知能力后，可以实现通信网络任务外延化及业务普遍化。通信智能化和感知融合是在5G-Advanced阶段比较有代表性的新技术，具有较为广泛的应用空间。而这些能力需要供给给行业应用后，才能体现出价值。这就需要5G网关具备感知数据的收集、处理能力。随着5G-Advanced技术的深入研究，需要对以上三个方面加强技术创新和产业升级，提高5G-Advanced产业竞争力和市场占有率，推动5G-Advanced产业的可持续发展；加强企业间合作和产业链协同，形成产业生态圈，通过能力开放实现5G-Advanced和行业融合，为各行业供给新动能，发展出5G-Advanced的新业态。最后，通过以用户为中心构建切片技术，实现产业闭环。2IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书5G-Advanced移动网络价值场景、挑战和需求图1 新兴媒体业务演进2.1 新媒体2.1.1 新兴媒体业务新兴媒体业务，如高清视频、沉浸式游戏、AR/VR等需要网络层提供高带宽低时延的传输能力，将成为5G-Advanced网络承载的重要业务类型。当前，多媒体技术不断发展，编解码效率和压缩率在逐步提升；媒体硬件设备性能不断完善，显示设备清晰度逐渐从4K/8K向16K甚至更高升级演进，显示器的重量、尺寸、耗电量等性能也逐步优化，且眼动追踪，手势等交互方式逐渐多样化，以满足不用业务场景下用户沉浸式体验的需求；新兴媒体业务的应用领域和生态不断完善，在娱乐、教育、办公、出行、体育赛事直播等领域的应用逐步拓展。然而，新兴媒体业务的沉浸式、交互式、协同式需求对通信网络能力提出更高要求，如网络传输速率需提升到Gbps级，网络传输时延需要降低到10ms以内，且部分业务场景也将从单终端通信演进到多终端协同交互。因此，使用5G网络通用的QoS机制处理新兴媒体业务会具有更高的挑战，需要考虑3IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书如何充分利用新兴媒体业务流的特性来进一步提升网络传输的效率和QoS控制能力，同时，也需要加强网络与应用的协同和交互，进一步提升应用根据网络环境进行自适应优化的能力。由于多媒体业务涉及多种网络传输协议，如RTP、QUIC等，根据业务的需求，网络需要考虑针对不同传输协议下媒体帧粒度信息的感知，以便于网络执行帧级的QoS调度，进行传输调度优化。新型媒体业务将带来大量的存储和带宽需求，基于现有的内容分发方式，由内容缓存节点直接向最终用户分发的方式，将对内容提供商引入更高的带宽开销及成本。另一方面由于当前内容缓存节点的部署位置位于移动网络外部，很难进一步降低内容分发时延。对于交互式XR业务，客户端通常在媒体帧的所有报文完整到达后再进行解码和显示。然而媒体帧非连续发送，具有微突发特性，并且不同类型的媒体帧可能产生毫秒级超大数据量的微突发，如果网络不能提供相应的传输保障引起丢包或大的时延抖动而产生无效帧，会导致卡顿或花屏，影响用户体验。网络如果按照最大微突发带宽为用户提供带宽保障，虽然可以保障用户体验，但网络资源利用率和用户容量将非常低。对于辅助型AR等高算力应用，可通过部署在边缘的计算资源为应用提供低时延的计算卸载服务，满足终端设备轻量化的需求。为了保障用户体验，终端处理时延、网络传输时延、边缘计算时延之和需要小于特定值，而网络拥塞和边缘计算负载都将引入毫秒级时延，因此独立调度网络计算资源很可能无法同时满足端到端时延需求并最优使用网络计算资源。面向各类新媒体业务的大流量转发、传输调度需求，未来用户面网元需要多样化的转发调度能力，同时新媒体业务的广泛应用也会引入大量差异化能力的用户面网元边缘部署。当前控制面集中管理的方式，将引入较高的管理复杂度，包括对用户面网元管理、用户面路径管理、应用寻址等；并且边缘网络和应用的变更也依赖集中控制面的功能、配置同步，从而可能对集中控制面和大网业务产生影响。2.1.2 新通话过去三十年，层出不穷的用户需求和不断发展的通信技术，推动着运营商为用户提供的实时通信业务经历了标清语音通话、高清语音通话到高清视频通话的发展演进。5G-Advanced时代，运营商实时通信业务将以新通话为基础，朝着智能化、交互化、沉浸化的方向持续演进，通过音频、视频、数据三通道，并结合AI、AR/VR等技术，为用户提供更好的沉浸式交互式感官体验，帮助用户提高沟通效率。与此同时，将业务覆盖范围从人与人通信扩展到人与物、物与物的多媒体实时通信范畴，使能千行百业。在2C领域，新通话为消费者提供丰富的业务服务和个性化、差异化的业务体验，提升用户黏性，4IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书在2B领域，新通话将普惠的实时通信能力赋能行业，帮助行业实现数字化转型，从而进一步释放了运营商网络的价值，实现了网络能力的变现。例如：远程指导、智能客服等业务帮助企业在视频通话过程中完成产品安装、故障排查或业务办理等各种业务，实现业务闭环，有助于企业的降本增效。表3 周期性确定性业务的性能需求图2 新通话2C场景为运营商创造业务增值空间。例如：主叫名片（又称多媒体来显）、内容共享业务基于音频、视频通道之外的第三通道数据通道，为用户在通话接通前、通话过程中传递更丰富的多媒体内容；趣味通话、数字人通信业务，借助AI/ML、AR/VR技术，为用户增加通话的趣味性以及在敏感场景下保护用户的个人隐私；无障碍通话业务通过AI/ML技术实现语音、文本、图像、视频数据之间的转换，帮助老年人、残障人士、国际友人进行无障碍的沟通交流。图3 新通话2B场景5IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书为了提供这些业务，需要运营商网络引入更多新的技术，实现更多新的功能：支持数据通道，在终端和网络间传递任何格式的多媒体数据，这是实现交互式通信体验的基础。支持ASR、TTS、NLP等AI/ML技术，实现语音、视频、文本数据之间的转换，提供基本的多模态通信体验。随着生成式AI、大模型、语义通信等技术的不断发展和引入，触觉、嗅觉、味觉等更多模态将会在实时通信中传递、转换和生成，为实时通信提供更加丰富的体验。支持高质量低成本地生成个性化的个人数字人形象，实现“千人千面”，并能进行数字人形象的驱动，降低对终端算力的要求。支持沉浸式语音，创建360音频体验，包括立体声和环绕声以及头部跟踪支持，为用户提供最逼真的用户体验。2.1.3 云上业务云上业务是指由云端按需提供业务平台，在该平台上提供业务。目前，云上业务典型代表是云游戏和云手机。云游戏属于在线交互式流媒体业务，能够降低对游戏终端的硬件和算力要求，降低高品质游戏的使用门槛并简化用户安装使用，从而为玩家带来更丰富、强交互的沉浸式体验。在云游戏业务中，终端设备通过5G网络将操作指令发送给云端服务器，云端服务器进行游戏的运算和渲染，并通过5G网络将画面以视频流的方式发送给终端，从而减少终端因为进行渲染等运算的处理开销；此外也可以节省游戏开发时与不同硬件和系统的适配成本。由于云游戏业务依赖大带宽(几M到百M以上)、低时延（毫秒级）、低抖动的网络传输能力，因此对网络传输性能提出了较高的要求，也成为5G网络的非常典型的落地场景。云手机业务通过新型应用的形式为用户在本地设备上提供云端虚拟的另一部手机，云手机业务将本地的存储、计算、渲染全部迁移到云上，操作系统以及各种应用也一并运行在云端手机上。图4 云手机业务6IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书云手机支持语音业务对网络有新的需求。从安全和保密的角度考虑，云手机的语音业务流程不回落真机，从云手机可以直接拨打和接收电话，这需要云手机有一个跟真机完全独立的号码和身份，类比虚拟软SIM独立卡号，不依赖真机独立接入核心网，包括云手机认证接入、语音方案、新通话方案等；同时云手机需要具备安全监管能力，云手机和真机绑定，溯源真机身份和位置。云手机的业务体验也对网络提出了新的需求。一方面，云手机的下行业务流为云端手机上运行的实时画面的视频流，云手机业务上行业务流为控制云端操作系统的指定流，因此网络需要提供高下行带宽来满足业务需求；另一方面，云手机业务的服务器处理时延和部署位置受限等原因引入了额外时延，因此网络需提供更低时延来减少端到端时延，保障云手机的E2E体验，从而使云手机获得与真实手机一致的业务体验。2.2 新连接2.2.1 无源物联当前5G网络时代，eMTC、NB-IoT、Redcap等各种蜂窝网络技术，以更低成本和更大覆盖范围实现了蜂窝物联网服务，这些蜂窝物联网技术通常面向传统有源物联网终端提供通信服务。此外，在无线生态系统中，还存在着大量无源物联网终端，例如射频识别(RFID)系统，已经在高速公路收费、牲畜标签、仓库资产管理和零售盗窃威慑等场景下广为应用，RFID设备通过反向散射无线电进行通信，可以在没有本地电源的情况下运行。然而，传统无源物联技术受制于无源标签极低功耗和极低复杂度的特性，传输距离短，难以规模组网，应用场景受限。为解决上述问题，新型无源物联技术应运而生，并逐渐成为业界的关注热点。新型无源物联技术利用蜂窝基站同标签直连或经中继通信，可增大激励距离和接收距离，优化系统效率，满足更大范围、更复杂场景的组网及应用需求，既可应用于资产管理、商超零售等“室内做深”场景，也可应用于智能电网、生产物流等“室外做广”场景。蜂窝无源物联技术包含多种应用场景，例如：自动化仓库盘点 医疗器械库存管理和定位 汽车制造业务内部物流 智能家居中的物联网传感器 机场航站楼/航运港口物联网 寻找遗失物品7IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书 在购物中心进行室内定位为支持新型无源物联技术，5G-Advanced核心网需基于设备特性进行演进，主要涉及如下两个方面：（1）融合网络架构的优化当前核心网支持2G、3G、4G、5G以及NB-IoT和RedCap设备接入，但不支持对无源物联网设备的管理和控制。支持蜂窝无源物联技术预期会对5G网络架构和网元功能提供增强需求，可能会增加融合5GC多接入网络架构的复杂性，需要在设计蜂窝无源物联网络架构时尽可能简化对核心网网络架构的调整。（2）无源物联网关键技术需要定义及完善引入无源物联设备，需要对5G系统机制进行革新，涉及注册管理、连接管理等基本能力，此外，还需对网络标识、数据传输、安全和计费等新型机制进行定义，以更好提供蜂窝无源物联网服务。2.2.2 工业物联近年来，工厂机器视觉、矿业远程控制、智慧港口自动化巡检、电力行业配电自动化等制造业的创新层出不穷，以数字化、智能化、柔性化生产为核心的创新工业制造对5G专用网络、5G确定性网络、高精授时、工业以太网提出了更高的要求。5G专用网络：可以满足公共安全、基础设施和工业领域的关键无线通信需求，推动企业更好地进行数字化转型。在5G-Advanced阶段，5G专用网络除提供灵活、便利的接入外，还需要考虑支持更大范围内的移动性和本地化服务，并且为了保持从一个网络转到另一个网络（如从专用网络转到公共网络）的连续性，需要在网络之间进行一定程度的整合。确定性网络：是一种可以提供“准时、准确”数据传输的网络，核心目标是满足业务的确定性和可靠性需求及关键服务体验指标。5G-Advanced需要进一步解决5G确定性网络面临的挑战，解决广域应用中各类场景下PLC北向控制的可靠性与确定性问题，如AGV、无人集卡等20ms99.99%；进一步解决电力行业的差动保护、配电自动化等场景10ms99.9999%；解决局域应用环境下，PLC南向网络的超低时延可靠性问题，如时延低至2ms。基于这些场景和需求，5G-Advanced需要进一步解决5G确定性网络的一些短板，如广域IP环境下的确定性、N3传输网络的确定性，进一步的跨层调度优化。高精度授时：差动保护、智能配电站等配电网的自动化设备以及工业PLC控制，对时钟同步有严格的需求，如何满足配电自动化的高精授时需求（1us），从而实现通信 授时一体化网络部署是配电自动化场景一个主要的技术挑战。当前的5G系统授时，仅能基于业务授权，5G-Advanced需要在差异化授时服务（如基于签约、位置）、系统授时弹性、授时状态开放等维度进一步提升，以满足高精8IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书度授时能力商用化要求。工业以太网络：5G-Advanced需要进一步解决工业以太网部署的痛点场景。目前的5G网络，只支持一个VN组只能由单个SMF服务，而单个SMF服务的地理区域是有范围的，无法为地理区域更大的工业用户提供VN组通讯。5G-AdvancedCIA作为5G工业应用领域的主要标准化组织，通过对5G系统与工业应用需求的差异分析，期望5G能够在组管理、组配置、组监测的方面做进一步的增强以满足工业需求。2.2.3 卫星通信随着卫星通信技术的发展，卫星通信得到广泛应用，比如无地面网络部署区域，但存在必要通信需求的远洋船舶、海上科研、资源勘查；物联网与工业互联网场景，需保证物联网终端的实时网络接入，避免由于地面网络覆盖问题导致的工程、生产受限；小区回传场景，通过建立5G卫星信号回传机制，为孤立区域和远程服务中心提供网络互通；星上边缘计算场景，满足国土安全、地球观测和灾难救援等多个领域的差异化服务需求，避免数据回传给远程云端，降低对信关站的依赖，增强数据安全性等。卫星通信系统与5G系统采用不同的技术体制，网络特征差异巨大。为了实现异构网络高效融合和无缝的服务提供，需要充分考虑到两个系统间的差异化特征，拉通两个技术体制之间的协议差距，实现高效的互联互通。针对卫星通信在网络拓扑上的动态性特征，可以利用拓扑变化周期性可预测的特点，实现高效的切换。针对卫星通信传输时延长，且传输时延随轨道高度差值较大的特征，需要引入新的接入类型。5G系统支持UE使用卫星接入建立PDU会话，并对卫星接入的会话进行动态QoS控制。由于卫星移动、稀疏星座部署（例如在卫星通信部署初期）等原因，可能造成卫星信号非连续覆盖，此时UE仅在特定时间和地点能够接入卫星，或者，UE位置可能无法被网络及时知晓以实现高效寻呼。为此，需要增强卫星接入下UE的移动性管理机制。另一方面，由于卫星可以提供移动宽带覆盖，在边缘地区（例如偏远农村地区）、难以部署地面网络的广阔区域（例如海域），以及在紧急或临时情况下（如灾难地区或在等待许可证批准时代替微波链路），移动网络运营商可以使用卫星在基站与核心网之间提供回传服务。当使用卫星回传时，运营商面临如何降低卫星链路的传输时延，从而提高数据传输效率和服务质量的挑战。一种有效的方法是通过卫星提供边缘计算服务或启用卫星上的本地交换，以缩短回传连接。为了在卫星上支持边缘计算或本地交换，需要在卫星上部署UPF，这需要增强5GS以支持星上UPF。此外，为了提供边缘计算服务（例如物联网应用的计算服务），还需要在卫星上部署边缘服务器。9IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书移动网络需要识别末端设备的用户身份标识以及设备使用的不同用户身份标识，基于相关的用户身份信息进行差异化网络服务管控，包括支持多种类型末端设备的接入、对末端设备应用不同的网络策略等。1）识别用户身份（UUID，Usage of User Identifiers）：在面向未来的虚拟网络世界中，个人用户可以通过数字身份进行各种社会类活动，例如购物、娱乐、金融转账、远程参会等，网络侧需要2.2.4 移动个人网络移动个人网络包括一组末端设备，比如AR眼镜、家庭游戏机、办公室打印机等，还包括一个或多个具有5G网络转发能力的网关终端，这些末端设备通过网关终端接入移动网络。移动个人网络还包含一个或多个具有网络管理能力的设备进行管理，通过该设备可以实现对移动个人网络的管理。随着电子设备的逐渐丰富，个人便携、居家、办公环境中有了越来越多的电子设备，这些电子设备都具备WiFi或蓝牙等能力，即便是手机等具备移动网络访问能力的设备，在居家或办公环境下，也会使用WiFi或蓝牙，连接网关。通过移动个人网络业务，这些零散的电子设备可以通过移动网络的桥接，形成可分可合可移动的灵活网络，便于对各种设备的网络化管理以及访问移动网络业务。特别针对办公环境而言，移动网络具有广覆盖、多连接的属性，是支持移动办公场景的重要基础设施。移动办公意味着用户不必在同一位置访问文件、数据库或其他办公设备，从而可以灵活地远程工作。企业希望减少对签约设备的依赖，让员工可以通过登录个人账号访问包括打印机、数据库、应用服务器等企业资源，这种灵活性以更经济的方式提高了员工的工作效率。图5 移动办公场景10IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书对用户身份进行鉴权认证，并基于用户身份提供增强的用户体验服务和性能优化，使得为不属于3GPP网络的终端设备提供服务成为可能，从而拓展移动网络产业边界。2）用户身份的网络使用管控：移动网络对用户身份的管控包括对每个UE上同时激活的用户身份数量，或者对通过UE同时接入的末端设备数量的管控。不同的最大用户身份数（或末端设备数量）对应不同的网络服务套餐等级。此外，移动网络也可以根据运营商策略限制或暂停用户身份使用网络，例如在某些区域或某些设备上禁止使用用户身份信息访问网络等。3）差异化网络管理：移动网络在识别用户身份之后需要对不同用户的业务进行差异化网络管控，具体包括网络访问控制、QoS以及计费策略等。此外，统计计费信息也是移动网络的重要特性之一，当识别用户身份之后，网络计费信息也可以基于用户身份信息进行统计。2.2.5 家庭随身网络伴随移动互联网、物联网、人工智能的蓬勃发展，智能产品已走入千家万户，逐渐出现了通过手机等设备远程访问家庭网络中智能产品的需求。但现有解决方案却很难解决体验和安全等问题，影响和限制了这些诉求的广泛使用。例如：1.移动手机用户远程实时访问家庭安防设备 针对工薪族在公司和远程关注子女教育、照顾老人、关爱宠物等已成为普遍刚需，此时需要手机远程安全，随时互通，高速率访问家庭摄像头和家庭互联，和家庭互动。2.移动手机用户和家庭NAS远场互访 随着家庭NAS设备逐渐普及，远程用户和家庭NAS交互，获取文件，照片等场景，随时互通，内容安全，高速率成为连接的关键。3.移动手机用户和PC/打印机文件远程互访针对用户出差或旅游等场景，存在远程随时随地访问存放在家里的文件场景，随时互联，安全和高速率连接成为关键诉求。现有解决方案普遍使用数据迂回的方案，如图6所示，该方案带来的私有数据出运营商网络的安全风险和体验差问题，一直被诟病。图6 远场手机访问家庭NAS当前方案11IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书家庭随身网络是一种数据零迂回，不出运营商网络，直接网络互通的解决方案，可以解决服务体验差，安全差等痛点问题，如图7所示。图7 家庭随身网络访问方案为支持家庭随身网络方案，需要移动网络和家庭设备协同联合解决如下关键挑战：手机随行，跨域访问家庭：如何实现手机动态远程建立从移动网络到家庭的数据通道，数据不迂回，提升体验，支持本地跨域和异地跨域的访问。手机零改动：如何对手机和应用零改动，不影响已有手机终端生态。家庭NAS,家庭安全摄像头等设备零改动：如何不影响家庭设备，快速接入网络。手机安全接入家庭：如何保证只有安全的手机才可以接入家庭，数据通道的安全保护，内容的安全保护。灵活的家庭业务访问管控：如何实现灵活的手机用户远程访问管控，保证灵活的安全家庭群组管理。2.2.6 多连接5GC支持非受信非3GPP系统、受信非3GPP移动无线接入以及固定接入这三种非 3GPP系统的接入，采用和3GPP接入系统统一的接入接口，以及类似的注册和连接管理机制、会话管理机制。终端同时从非3GPP接入和3GPP接入的时候，终端和网络可以按照策略进行数据流的steering，switching和splitting，一方面可以提升数据传输速率，提高用户的业务体验，另外一方面可以优化数据传输并且缓解接入系统的拥塞。在5G-Advanced阶段，这种多接入操作扩展到用户接入到更多3GPP系统的场景。例如终端移出地面网络覆盖区域的时候，可以接入到卫星网络，并将PDU会话从地面网络切换到卫星网络，保证业务连续性；或者终端从一个卫星网络移动到另外一个卫星网络的时候，PDU会话也需要进行切换操作；或者终端同时在4G和5G进行注册，用户可以从4G和5G同时收发数据，一方面可以提高最大带宽，另12IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书一方面可以根据4G和5G网络拥塞情况，优化上下行的数据传输。终端从多个3GPP系统接入的时候，这些3GPP系统可能属于相同的PLMN，也可能属于不同的PLMN。2.2.7 邻近服务增强5GC支持5G邻近服务，通过使用PC5-NR通信技术使能UE与UE之间的直接PC5通信，有利于降低端到端通信的时延，减轻网络负载。借助远端UE与U2N（UE-to-Network）中继UE之间的单播通信，5G邻近服务已经支持网络覆盖外的远端UE与5G网络进行间接网络通信，为运营商实现5G网络覆盖增强提供了新方法。日趋增长的VR、智慧家居、智慧工厂、公共安全等业务需求对数据传输速率、网络覆盖提出了更高的要求。为更好地满足邻近用户间的数据共享、小范围的社交和商业活动以及面向本地特定用户的特定业务需求，5G-Advanced扩展了5G邻近服务的连接场景，例如引入U2U（UE-to-UE）中继UE，使能无法直连的两个UE进行单播通信；当UE需要网络提供高可靠性和高数据速率的服务时，可以在直连基站的同时，通过U2N中继UE接入5G网络进行多径通信。新的连接模式可以进一步增加频率复用，减少基站的投资。在公共安全方面，邻近服务的引入有可能解决网络基础设施受损、地形复杂带来的通信问题。例如UE之间仍然能够基于PC5连接建立无线通信网络，保证终端之间无线通信的畅通。为提升用户体验，5G-Advanced还应支持灵活的邻近服务连接切换，在PC5或Uu连接质量不佳时及时切换以保证服务质量。随着无线频率越来越高，覆盖越来越小，“短距趋势”和长距价值的矛盾愈发凸显，如何支持多跳中继通信将成为未来网络架构的关键问题。2.2.8 车载中继基站用户对改善5G蜂窝覆盖和连接的需求在不断增加，而对运营商而言，这一需求在某些户外和移动场景中可能会面临巨大的成本挑战。在某些室外环境中，配备移动中继基站的车辆可以在需要的时间、需要的地点有效提升蜂窝覆盖范围、容量，以及可用性。这种移动中继可以按照特定的已知/可预测的行程（例如公共汽车、电车等）进行移动，或者灵活部署于特定的位置（例如体育场外、热点区域或应急服务情况）。这种中继基站使用连接宏站网络的5G无线回传，可以为邻近的UE提供更好的5G覆盖和连接。车载中继基站也非常适合改善车辆内部用户设备的连接性，可用于公共汽车、汽车、出租车或火车上的乘客、临时、专业人员或设备等不同的场景。车载中继基站适用的另一个目标场景是用于支持没有宏站覆盖或宏站覆盖非常差的用户或设备，例如，为防止急救人员在室内建筑物、区域中连接中断，可使用配置在外部车辆上的5G移动中继基站来获得所需的5G覆盖和连接。13IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书使用车载中继基站的技术优势包括，中继基站能够使用更好的RF/天线和更大的发射、接收功率获得比邻近的UE更好的宏站覆盖范围。车载中继基站除了对网络运营商和最终用户的价值之外，还可以为其他各参与方，例如车辆制造商、车辆/车队所有者或提供商，通过在其车辆中安装和使用中继基站的方式获得有价值的激励收益。2.2.9 网联无人机无人机产业已进入快速增长期，无人机充满整个低空立体空间已成为一个明显趋势。低空空域无人机活动的特点包括设备异构、高密度、高频次、全覆盖、大连接、高时效、高安全要求等。国家大力推动低空产业经济发展，借助大规模移动通信网络，提供高可靠低时延、大带宽、广连接和高安全性等优势，提供全天候随时随地无人机高质量信息服务，实现无人机分级、分类、分区域的连续管理，加强移动通信网络在无人机领域的应用，助力低空产业数字化的发展。目前低空网络服务面临辅助监管机制不完善、低空网络覆盖仍需优化、低空业务保障有待提高等诸多难题。一、身份管理认证服务随着无人机应用的不断扩展，无人机数量的不断增加，无人机的统一身份认证能力变得尤为重要。移动蜂窝网的身份认证和鉴权技术已相当成熟，有极大的安全和完备性优势，各大通信运营商也已经形成完备的管理体系。无人机作为新兴行业，可以在此成熟体制的基础上，快速复用其能力。低空综合信息服务能力支持蜂窝网身份认证和鉴权能力的对外开放，为服务和监管方提供完整的能力映射，快速实现无人机身份的闭环管理，助力监管和服务方快速打造无人机全生命周期身份管理能力。二、信息连接服务信息连接作为无人机与行业相关方信息互通的关键环节，是低空信息共享的基础底座。该服务基于无人机的身份认证信息，可提供不同等级的信息通道，一方面为不同类型的行业用户给予不同服务等级的连接能力，另一方面为运营人、监管方可提供定制化连接通道。三、飞行基础服务无人机飞行数据实时共享：无人机的飞行数据可根据用户的业务类型划分隐私等级，根据隐私等级实现飞行数据的合理开放。用户可对低空区域设置电子围栏，支持对电子围栏范围、属性、有效时间、告警规则等进行自定义。四、合作飞行信息服务随着无人机在低空飞行中的活动日益增多，确保其飞行安全和与其他飞行器的协同成为必要要14IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书求。机机之间、管理者和服务提供者之间均需要标准、高性能的信息共享服务。对于合作类无人机，其无人机身份、飞行计划、实时飞行动态等基础信息均已在低空综合信息服务系统中记录，系统可对其生命周期进行管理并向其提供服务。合作飞行信息服务可实时获取合作类无人机飞行动态信息，根据目标的位置、速度和航向等信息，对潜在碰撞威胁进行预警，根据检测到的障碍物和其他航空器的位置，为无人机生成安全的飞行路径。2.3 新能力2.3.1 智能化随着5G规模商用和新应用的加速发展，移动网络中流量持续增长，业务多样性迅速增加，用户业务对网络的期望从尽力而为逐渐转变为满足不同类型业务的差异化需求。核心网作为移动通信网络的中枢，关乎整个网络的总体控制、管理和服务，其能力演进和发展举足轻重，需要积极探索5GC与AI的融合创新，引入新的架构、模型和算法，实现网络智能化水平跨越式提升。5G网络在设计之初就在不断探索与AI技术的结合，3GPP在5GC定义了NWDAF、ADRF、DCCF等智能化网元，可为网络、业务、用户提供多样化的智能分析、训练和推理服务，支持体验提质和网络提效等数十个场景的智能化能力。国内标准组织CCSA也在组织网元智能化水平相关的测评体系，为智能化大规模商用和规模复制做好技术准备。核心网智能化价值场景包括辅助网络实现降本、增效、提质。例如降低运营成本，可通过NWDAF实现网络资源的自动化配置和优化，降低运营商的人力成本和设备投资；提高网络性能，可通过NWADF提供有关特定区域的网络状态信息、网络资源使用情况等网络负荷统计或预测信息，提供数字体验地图；提升用户体验，可通过NWDAF根据用户需求和业务场景提供个性化的QoS服务保障，提高用户满意度，如网红直播体验保障，拥塞场景大流量业务精准管控等。随着5G-Advanced核心网的不断演进，网络智能化也面临各方面的挑战。技术方面包括网络数字孪生等技术的研究和应用；标准方面，需制定全球统一的网络智能化技术标准和规范；产业方面，需推动产业链上下游企业共同投入研发和应用，形成良好的产业生态，推动网络智能化技术创新和产业发展。2.3.2 通感一体随着移动网络对物体检测、定位、跟踪、监控、自动控制等业务的强烈需求，同时为使能一网多能，实现网络的节能高效演进，通信感知一体化技术应运而生。5G-Advanced通信感知一体化通过对现有5G网络架构、功能、接口、协议进行增强，在智慧交通、智慧低空、智慧城市、智慧工厂、智慧15IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书家居等领域将具备广阔的应用前景。作为一项新型移动通信技术，推动通信感知一体化技术的发展也面临诸多挑战。第一，通信和感知融合后对现有5GC网络架构的影响及关键技术攻关，包括感知流程控制、感知数据上报/处理、感知结果开放、感知模式选择等；第二，感知数据的生成和上报，涉及感知模式的选择，感知数据的上报方式及格式的定义等；第三，研究5GC与基站的功能分割及接口设计，如不同层面的数据（如I/O数据、点云数据等）处理职责在基站和5GC间的划分等。此外，在多站点协同、数据同步、感知数据安全等领域，由5GC进行感知数据的汇聚处理和结果开放具有重要优势，因此如何与基站进行感知功能的划分、数据上报格式的设计等关键问题亟待解决。2.3.3 定位5G系统支持公共安全和商业相关的定位服务，包括支持垂直行业所需要的高精度和低延迟定位服务。在5G-A系统中，定位服务与5G其它场景（例如边缘计算、网络数据分析、卫星接入以及工业互联等）相结合，催生出更多对定位服务的新需求：在边缘计算场景中，如何减少端到端的定位服务延迟，如何将UE位置估计开放给边缘的应用，以增强边缘计算的定位服务。5G系统支持利用网络数据分析功能NWDAF向其它网络功能提供智能化的网络数据分析。如何利用网络数据分析增强定位服务以提高定位性能，或反之，如何利用定位服务为网络数据分析（例如UE移动性分析）提供更高精度的UE位置信息，以实现5G网络智能化与定位服务的融合。在卫星接入场景下，需要采用可信与可靠的方法来获得足够准确的UE位置以满足特定业务（例如紧急呼叫服务和合法拦截）的需求。为此需要考虑基于网络的UE位置确定，同时需要支持卫星接入的定位性能要求。在工业物联网场景下，提出了更低功率和更高精度的定位需求，满足IoT或低功能终端设备的节能要求。在邻近服务场景下，支持UE之间相对定位，可以提供更加便捷和丰富的定位业务体验。2.3.4 网络共享随着5G技术的发展，5G网络的部署也不断加快，考虑到5G网络部署成本，多个运营商对于共享彼此的网络基础设施分摊运营成本的需求越发迫切，网络共享技术变得越发重要，并且运营商能够借助网络共享技术更大程度地提高整体网络覆盖范围，例如农村地区的大范围覆盖、长途公路覆盖等场景。参与网络共享的不同运营商根据其角色可以区分为以下两类，即：承建方运营商：即网络基础设施被其他网络运营商共享的运营商；16IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书 参与方运营商：使用承建方运营商网络基础设施的运营商。现阶段，3GPP已经定义了基于5G MOCN（Multi-Operator Core Network）的网络共享机制，以实现两个或以上已经或计划部署5G网络的网络运营商进行网络共享以提高5G网络覆盖。但在使用5G MOCN机制的过程中，承建方运营商和参与方运营商在实际的网络部署和网络运营中也面临着一定的挑战。例如，承建方运营商的NG-RAN与两个或多个参与方运营商的5GC之间将存在大量跨运营商的网络接口（如N2/N3接口），对于存在大量共享基站的场景，将额外带来巨大的跨运营商间接口维护的工作量。此外，目前5G MOCN的计费方式主要是基于网络共享协议，而部署网络共享的运营商希望支持更灵活的计费模式，例如基于用户实际产生的流量计费。基于这些原因，5G网络需要考虑引入新的网络共享方案，进一步简化部署复杂度，提升网络价值。5G-Advanced核心网关键技术方向3.1 新媒体3.1.1 新兴媒体业务针对新兴媒体业务场景，需要5G-Advanced网络根据业务流特性进行增强以满足业务高带宽、低时延等传输性能的要求，从而达到强交互、高沉浸感的业务体验。基于媒体帧粒度PDU Set的QoS调度机制：PDU Set通常对应一组具有相关性的媒体数据包，如可以将媒体帧作为一个PDU Set进行QoS调度。对于媒体帧报文的传输，网络需要保障媒体帧对应的所有报文的完整发送，同时在网络拥塞或空口质量较差时，需要优先传输重要帧，保障基本应用体验。用户面网元感知下行报文对应的媒体帧粒度的PDU Set信息，向基站提供该信息，通过不同的QoS Flow传输不同重要程度的帧内容，进而基站能够进行帧粒度的完整性传输和分层QoS调度。网络还需要感知媒体帧微突发，动态调整用户面网元和基站的带宽保障，实现传输保障的同时提升网络资源利用率。17IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书 媒体帧粒度的PDU Set信息的感知：根据业务提供方针对媒体帧粒度的传输保障需求，为了执行帧级的QoS调度机制，5G-Advanced中的UPF需要感知下行报文的媒体帧粒度的PDU Set信息。由于新媒体业务可能会采用不同的传输协议，当采用QUIC协议时传统的基于DPI机制难以感知QUIC报文的媒体帧粒度的PDU Set信息。IETF定义了MoQ（Media over QUIC）协议，采用MoQ进行媒体业务传输时，通过MoQ定义的元数据向可信网络节点（如用户面网元）提供QUIC报文对应的媒体帧粒度的PDU Set相关的信息。从而可以在无线网络中提供对于QUIC报文的媒体帧粒度的传输保障和优化。内容分发协同优化：根据应用的需求，移动通信网络可以将特定内容缓存到更加靠近用户的位置，并面向用户进行内容分发，从而降低内容源到移动网络之间的带宽开销；同时，由于内容缓存的位置更加靠近用户，所以可进一步降低分发时延，实现存储和网络资源的协同利用，均衡用户体验和资源利用效率。计算资源和网络资源协同调度：面向云渲染等高计算媒体应用服务，会引入大量的计算和网络资源开销，同时面向不同类型业务的应用服务，引入的计算和网络资源开销也有较大差异，进而引入不同的计算时延和网络时延。5G-Advanced核心网感知网内/边缘计算资源和网络能力/状态，为用户选择最优路径和算力资源，满足用户业务需求和资源高效利用。区域网络自治管理：面向XR类应用的差异化能力的用户面网元在边缘广泛部署，以及面向内容下沉、计算资源和网络资源协同调度等需求，需要对边缘网络、应用和计算资源进行区域自治管理，降低边缘网络和应用等部署和能力的变更对集中控制面的依赖和影响，实现边缘网络快速灵活部署和应用上线。网络能力开放：一方面，通过网络和应用协同的方式，使网络感知媒体帧报文对应的业务信息和传输需求，来实现传输保障；另一方面，为了帮助业务更好的适应网络状态的变化，提升业务体图8 分层QoS调度18IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书为支持数据通道功能，IMS网络新增了数据通道信令功能、数据通道应用存储功能和增强的媒体资源功能。通过这些功能的协同，在IMS呼叫流程中引入Data Channel处理环节，能够实现2.1.2节所述的内容共享、智能客服、数字人通信等业务。新通话如AR通话，对网络及终端的媒体处理能力也提出新的要求。在网络支持Data Channel能力的基础上，增加网络侧的AR媒体渲染能力以支持AR通话等业务。其中关键技术点包括拆分渲染协商、基于Data Channel传输AR元数据、基于AR元数据和渲染引擎进行网络和终端侧渲染和视频合成验，5G网络需要将网络信息实时提供给AF，让业务及时获得网络状态的变化信息，从而进行动态的码率调整等业务优化。终端节能优化：沉浸式新型多媒体业务的大带宽需求也对终端的节能提出了更高的要求，因此，需要从通信系统整体为出发点，考虑有限的空口资源和媒体业务特性来达到业务体验和终端节能的平衡。现有标准已经支持核心网将业务辅助信息，如上下行业务周期性、End of Data Burst信息等发送给基站以辅助基站进行DRX的配置，从而节省终端功耗。3.1.2 新通话目前运营商的IMS网络，只能为用户提供基础的语音和视频呼叫服务。为支撑新通话业务，需要对现有的IMS网络进行升级以支持IMS数据通道(Data Channel)，除传统的语音和视频外，能够在IMS会话中传输任何类型的数据，为各种创新业务提供支撑。3GPP TS 26.114在Rel-16已经引入了Data Channel的概念，并定义了Data Channel相关的能力标识和SDP扩展。在3GPP Rel-18 TS 23.228中进一步对IMS架构增强和流程增强以支持Data Channel能力，定义了IMS Data Channel架构、接口和流程，包括网络与终端间的Data Channel能力发现。图9 IMS数据通道19IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书等。媒体能力的增强可以是对已有媒体资源功能如MRF的增强，也可以部署专门的新媒体处理功能。5G-Advanced核心网针在新通话基础功能之上，将进一步研究如下场景：如何向第三方开放IMS Data Channel网络能力，使垂直行业能够利用运营商网络的IMS Data Channel能力，在销售、客服等场景下为消费者提供更加丰富、灵活地服务体验，并实现业务闭环，从而有效降低获客成本、提高运营效率。为了使新通话业务具有更广泛的应用场景，研究当会话一方的终端或网络不支持Data Channel时如何交互。独立Data Channel，即在没有音视频媒体的IMS会话中支持Data Channel，并研究简化Data Channel相关流程的可能性，这将有助于把新通话的应用场景从人-人通信扩展到人-物通信和物-物通信。支持数字人通信，并将AIGC数字人生成技术应用到实时通信中，以大幅降低数字人制作的时间和费用投入，实现实时通信中的“千人千面”。同时，在利用语音驱动数字人的同时，还需要优化流式音素提取准确率、唇音不同步时延等问题，实现最佳的数字人通信体验。3.1.3 云上业务如2.1.3所述，云上业务典型应用包括云游戏和云手机，针对云游戏类业务的强交互业务场景，业务层通常没有缓存或只有较小的缓存，所以需要网络提供特定的QoS保障能力，保障网络的高传输速率、低时延以及低抖动的传输性能。根据云游戏业务的QoS需求，网络可以通过特定的QoS参数定义来实现对业务不同渲染方式的灵活支持，满足上行操作指令等数据和下行渲染多媒体数据的传输，保证用户体验。考虑到业务传输的周期性特性，无线侧也可以通过扩展TSCAI实现对强交互业务的支持，如基于周期性参数辅助RAN进行用户数据调度等。此外，网络的QoS监控功能可以实时获取用户业务流的实际传输状态，如传输时延、数据传输速率、基站拥塞信息等，也可以将网络的传输状态信息及时反馈给AF，从而让业务侧进行及时的编解码算法等调整，以适应网络当前的传输能力。此外，随着云手机的规模商用，引入云手机独立码号、安全监管和E2E体验等需求，需要网络侧提供相应机制满足这些需求：1）云手机软SIM卡一般物理端手机是基于物理SIM卡的方式和3GPP移动网络双向鉴权进行身份认证后接入网络，端侧SIM卡以物理方式进行安全隔离。云端虚拟手机为纯软件方式实现，需要为云手机分配软SIM卡，涉及到软SIM开户，软SIM卡和云手机实例绑定/解除，以及云手机具备独立身份，并安全接入移动网络等处理。20IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书3）云手机和物理端手机绑定云手机打电话可能存在无法跟踪或恶意篡改真机位置信息等安全问题，而合法监听等安全监管需要云手机对应真实用户所在位置。云手机需要和物理端手机绑定，通过网络侧识别真机位置后和云手机进行位置同步，从而溯源真机身份和位置。4）云手机E2E体验云手机E2E体验是云手机业务规模发展的关键，为此，网络需要控制云手机和物理端手机之间的时延。通过云手机实例下沉部署，独立云手机切片的部署，网络智能化提供云手机业务的QoS服务保障，降低云手机和物理端手机之间端到端时延，提升云手机业务体验。3.2 新连接3.2.1 无源物联2.2.1定义的蜂窝无源物联应用场景对于5G-Advanced网络提出了六个方面的要求，包括：无源物联设备通信 设备定位2）云手机身份认证和注册云手机以独立的身份接入到移动网络，5G-Advanced核心网对云手机进行身份鉴权和认证。认证通过后，云手机发起会话建立流程，创建IMS连接会话。通过建立的IMS连接，云手机注册到IMS网络，从而为云手机提供IMS语音能力，可实现话音域的主叫和被叫等服务。图10 云手机身份认证21IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书 设备管理 信息收集网络能力开放 计费 安全和隐私结合无线网络对于无源物联网设备和连接拓扑的定义，5GC需研究的关键技术包含如下几个方面：（1）5GC架构增强 为支持无源物联服务，核心网架构需支持新的网络能力，需明确是否引入新的网络功能以及对现有网络功能的增强要求。（2）设备管理无源物联设备与传统终端设备特性不同，需研究5G网络如何识别和管理无源物联设备，包括无源物联设备标识和签约数据的管理等，并基于设备特性设计注册管理、连接管理、可达性和寻呼等相关流程。（3）服务开放由于无源物联设备性能有限，只有在基站或终端激励下才能与网络通信，同时，设备的传输数据量较小，这些数据如何向第三方开放，是否通过用户面传输，以及是否需要建立及维护PDU会话需要进一步研究。（4）安全无源物联设备在使用过程中需验证设备本身及执行设备操作的合法性，基于此，5GC需研究如何对无源物联设备进行鉴权和认证，以及保护设备隐私。（5）计费运营商向客户提供无源物联服务时，5GC需提供计费能力，支持不同类型的计费模式，如按次、按设备数、按流量等，为此，5GC需要研究收集哪些信息以及如何传递这些信息。3.2.2 工业物联基于2.2.2章节分析的工业物联场景对网络的诉求，5GC需支持的关键技术如下：1、增强的非公共网络NPN是3GPP对5G专用网络采用的术语，NPN可以面向不同场景，不同用户提供运行在授权频谱上的5G专网服务。5G-Advanced进一步对NPN功能进行增强，支持更大范围的移动性，更多的企业连接和本地化服务等功能。具体能力包括：（1）SNPN间的移动性：利用等效SNPN功能支持在SNPN间移动，避免网络重选。22IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书（2）非3GPP接入：支持非受信非3GPP接入、受信非3GPP接入、有线接入等多种接入方式。（3）本地化服务：可以在特定地区或特定时间向用户提供服务。当用户不在自己的网络覆盖范围内，只是想短时间接入和访问本地服务时，根据归属地网络、托管网络和第三方服务商之间达成的协议，UE能够发现并临时访问本地托管NPN，利用本地托管NPN提供本地化服务，并支持服务结束后从本地托管NPN返回归属地网络，从而使企业、娱乐场所、应急机构等向用户提供信息或服务成为可能。2、通用群组管理增强进入5G-Advanced阶段，考虑到UE可能从属于不同群组，为支持更加灵活的群组通信，允许UE同时向不同的群组以不同的QoS策略发送数据。5G网络提供流量特征、性能数据及群组状态等信息给工业应用领域，并允许工业应用管理通过能力开放接口配置群组的服务区域、QoS等参数，确保企业能够方便地管理、运营、监控网络服务。为了服务更大范围的工业网络，5G-Advanced支持多个SMF（集合）负责特定5G VN组通信的所有PDU会话。3、确定性网络通信为更好支持确定性通信，可以把5GS放置于DetNet IP数据平面网络中，作为DetNet路由器，将IETF的确定性网络（DetNet）和TSC框架相结合，为工业自动化等垂直行业（如工业机器对机器通信、智能电网等）提供确定性QoS和时间同步服务，确保极低的丢包率和确定的延迟。因此，5GC需支持：1）DetNet节点报告能力：5GS收集网络信息并传给DetNet控制器，以建立DetNet的网络拓扑；2）DetNet节点配置映射能力：5GS将原来DetNet中配置的参数映射到网络中。4、5G时间弹性以及TSC和URLLC增强为了更好地支持时间弹性，提供无线和室内时间同步服务，从而满足工业领域对低时延、低抖动的要求，5G-Advanced对TSN功能进一步增强：（1）支持SMF上的集中用户配置(CUC)与传输网络(TN)中的集中网络配置(CNC)互通。（2）支持向UE提供时钟弹性信息，并支持基于签约的时间同步服务和AF为特定地理区域中的UE请求时间同步服务。（3）NG-RAN可根据收到的TSC辅助信息（TSCAI），动态调整突发到达时间（BAT）偏移和周期。为了提供更高的可靠性、更低的延迟、更好的服务质量，进一步推动企业的数字化转型，5G-A将在时间同步、用户面冗余增强、群组管理、能力开放等方面进行演进，探索技术的可行性。3.2.3 卫星通信23IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书卫星接入场景下，针对卫星非连续网络覆盖所做的增强包括：移动性管理和节电管理增强：UE（或AMF）可以基于卫星覆盖信息，在注册过程中向AMF（或UE）发送卫星非连续覆盖相关的信息，例如不可用开始时间和持续时间。AMF基于这些信息确定UE周期性注册更新、非连续接收（DRX）等相关参数。从而避免不必要的寻呼或接入尝试，提高UE节电性能和网络性能。过载控制：AMF在UE注册或配置更新过程中向各个UE发送最大时间偏移（基于网络配置、用户优先级、服务优先级确定），用来指导UE确定向网络发送初始NAS信令的时间，从而避免大量UE同时接入网络造成信息拥塞。卫星回传场景下所做的增强包括：通过星上部署的UPF支持边缘计算：UPF和边缘应用服务器均部署在卫星上。星上UPF可以作为UL CL/BP/本地PSA UPF或者作为远端PSA UPF。通过星上部署的UPF支持本地交换：UE到UE的通信数据可以通过星上部署的UPF实现本地交换，从而避免流量数据迂回到地面信关站。使用动态卫星回传时的QoS保障：当使用动态卫星回传链路时，AMF感知卫星回传类型的变化，通知SMF。SMF将卫星回传类型通知PCF，由PCF启动QoS监控功能获取卫星回传链路上的包延时，并据此动态调整QoS策略，从而实现QoS保障。未来，5G-Advanced卫星通信还将支持星上搭载基站与核心网（如UPF）的更为复杂的处理，实现星上数据缓存与转发、UE与UE之间直接通过卫星路径进行数据传输（即数据不经由地面设备传输）等功能，以充分发挥卫星通信覆盖范围广、适合超长距离通信等优势。3.2.4 移动个人网络针对移动个人网络，网络需要识别末端设备的用户身份标识或者设备使用的不同用户身份标识，基于用户身份信息进行差异化业务管控。需要注意的是，对于用户身份的使用需要满足隐私保护的前提，且不影响已有的终端设备客户端和业务服务器之间应用层的鉴权交互。在已经标准化的移动个人网络技术基础上，针对新的需求，网络需进行的增强包括：1、用户身份的识别和鉴权移动网络需要首先定义用户身份标识以及相关的上下文信息。对于用户身份的鉴权认证是基于个人用户的生物信息、使用的设备信息、网络连接信息、算法密钥参数中的至少一个综合评定的结果。个人用户的生物信息是包含指纹、虹膜、人脸等类型的数字化参数，此原始数据可以由政府权威安全机构管理，移动网络从上述安全机构获取生物信息的加密版本、或直接请求上述安全机构进行验证并24IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书返回验证结果。此外，移动网络还可以获取使用者的末端设备信息、当前位置信息、以及接入技术等网络信息给出最终的置信等级水平。2、用户身份的网络管控移动网络识别接入的用户身份信息，基于用户身份标识关联相应的上下文信息，基于运营商策略以及相关上下文信息实现对用户身份的接入授权管控，比如判断此用户身份是否可以通过当前的网关终端接入，当前网关终端连接的末端设备数量是否超过允许的最大数量等。3、差异化网络管控当不同的末端设备通过网关终端接入移动网络，网关终端基于网络侧发送的业务路由策略为不同的末端设备创建独立的PDU会话。网关终端或末端设备将用户身份标识在会话建立流程中上报给移动网络，移动网络基于用户身份标识发起鉴权认证流程，例如发起二次鉴权流程。对于鉴权认证成功的请求，移动网络基于此会话对应的用户身份标识查找对应业务的网络控制策略，其中包含目标网络地址、业务QoS参数、计费规则等。上述业务的网络管控策略可以由运营商自定义，或者来自于第三方服务提供商，移动网络基于上述策略进行差异化的网络管控。3.2.5 家庭随身网络根据2.2.5章节描述的家庭随身网络使用场景，分析5GC需支持的关键技术如下：家庭智能，安全接入手机用户随时随地安全访问家庭网络和业务，就需要家庭智能末端设备或者家庭网关能够安全可信的接入5GC网络。UE通过物理SIM卡接入核心网是成熟完善的身份鉴权和安全接入方式，可以保证UE的真实可信。手机用户行为人作为家庭业务的责任主体，可将家庭网络作为UE的扩展业务接入核心网。对5G-Advanced网络的关键技术需求包括：家庭扩展业务可信接入的身份凭证发放和鉴权、建立安全隧道等能力。手机随行，跨域访问家庭智能末端设备通过家庭网关接入移动网络后，远场手机（即在家庭局域网之外的UE）在任意地点通过蜂窝接入时，需要实现跨域互通，建立手机与末端家庭设备之间的连接，实现远场UE与家庭末端设备之间的互联互通，支持远场UE移动到任何位置，包括跨省市、跨大区、甚至跨国的互联互通访问。对5G-Advanced网络的关键技术需求包括：家庭组内各个UE支持从任意锚点UPF位置建立到家庭归属地UPF的引流通道，并实现最优路径选择和网络质量保障。25IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书 基于用户意图的业务感知和使能家庭业务随着时代的发展越来越丰富，而且每个家庭的业务诉求又是千人千面。家庭Owner基于家庭需要，通过Owner UE作为使能载体，无线网络作为使能平台，动态定义家庭网络业务的服务类型，轻松实现家庭动态业务的开通，基于用户意图实现家庭业务的动态控制。对5G-Advanced网络的关键技术需求包括：5G-Advanced控制面通过UE扩展接入端点（经过网络认证的家庭网关，例如增强型CPE）实现对家庭内网业务实时感知收集与全网生效。灵活的业务管控用户可见的实时网络状态，用户自主可控实现家庭业务开通、访问控制、内容管理等。家庭业务Owner作为行为人主体，需要管理家庭随身网络成员组，包括添加成员、修改成员、删除成员等，并可定义每个成员可访问的家庭服务范围，同时家庭业务Owner可灵活管理接入家庭网络域的内容服务实例，可灵活地添加、删除家庭业务服务实例。家庭业务Owner可随时查看端到端的家庭随身网络状态，包括家庭成员与家庭业务服务实例之间的访问行为、流量状态、家庭接入端点状态等信息。对5G-Advanced网络的关键技术需求包括：5G-Advanced控制面支持面向最终用户的、基于家庭组的家庭成员与内网业务访问、开通、修改功能，以及远场UE到家庭内网全路径状态看护。场景化的家庭算力网络协同扩展随着越来越多的智能家居产品在个人家庭部署和使用，以智能手机为控制中心的各种各样的场景化智能控制交互成为家庭Owner的迫切功能需求。5GC可通过引入智能家庭管家AI能力，以智能手机为交互媒介，实现基于家庭智能电器上报信息的智能筛选和自动决策，以及基于家庭预设场景的紧急呼叫等功能，扩展智能家庭场景化AI算力能力。图11 家庭末端设备跨域互通26IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书在5G-Advanced中，多接入PDU会话做了如下的增强：新增MPQUIC的高层steering功能主要针对UDP数据使用MPQUIC(RFC 9298)协议进行数据路径的性能测量，并根据测量结果采用MPQUIC机制对UDP数据包进行ATSSS操作。新增Redundant的Steering模式部分数据流除了在主接入(Primary Access)系统传输之外，还在其他接入系统中进行复制并传输。在多连接规则中增加控制参数，网络还允许终端根据自身状态调整Steering mode的参数，例如针对Load balance，终端可以自己确定每个接入系统的传输数据百分比，以达到最大上行带宽，或者终端可以根据自己内部状态(例如低电量)自己确定上行数据如何传输等。未来，网络多接入将在以下方面进一步演进：目前定义的MPQUIC功能只针对UDP的数据，需要进一步研究如何使用MPQUIC对TCP数据、IP数据以及以太数据进行多接入操作。当前只支持同时从两个接入系统接入，即一个3GPP系统一个非3GPP系统，需要进一步研究如对5G-Advanced网络的关键技术需求包括：5G-Advanced支持智能家庭场景感知和AI大模型辅助功能，实现5G随身智能家庭助手功能。3.2.6 多连接终端可以通过多接入PDU会话(MA PDU Session)在3GPP接入和非3GPP接入同时建立两个数据通道，接入到5GC中的锚点UPF。终端和锚点UPF可以根据策略在两个接入系统中执行上行数据流的引导、切换和分流(steering,switching和splitting)的功能。多连接组网示意图如图12所示：图12 多连接组网示意图27IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书何从两个3GPP系统进行接入并执行多接入操作，这依赖于一个终端同时在两个3GPP接入系统进行注册和建立PDU会话，并同时进行数据传输的可行性。当前非3GPP接入5GC依赖于N3IWF或者TNGF，这增加了系统复杂性而且并没有得到规模部署，需要进一步研究是否可以不通过N3IWF或者TNGF实现非3GPP系统接入并且实现多系统操作。3.2.7 邻近服务增强为了更好地支持邻近服务，5GC需要在以下方面进行增强：U2U中继通信：5G-Advanced新引入了U2U中继功能，支持U2U中继UE在两端UE之间中继包括IP流量类型、以太网流量类型、非架构化流量类型在内的单播流量。参与U2U中继通信的端UE和U2U中继可以在NG-RAN覆盖内，也可以在NG-RAN覆盖外。未来，5G-Advanced还需要支持多跳U2U、U2N中继通信。多径通信：为提高远端UE业务的可靠性和数据速率，5G-Advanced支持远端UE的多径通信。具体来说，5G-Advanced网络为远端UE提供由一条直连基站的直接通信路径和一条经过U2N中继UE接入5G网络的间接通信路径组成的多径通信。间接通信路径经过的U2N中继可以是层二中继、带有N3IWF的层三中继或是无N3IWF的层三中继。当远端UE经过无N3IWF的层三中继接入网络时，该多径通信服务可以应用于应用层流量；当远端UE经过带有N3IWF的层三中继接入网络时，远端UE可以基于多接入特性建立MA PDU会话实现多径通信。直接路径切换：5G-Advanced支持UE和另一个UE在直接PC5通信路径和Uu通信路径之间切换。直接PC5通信指的是仅在PC5参考点上和另一个UE进行5G邻近服务直接通信，Uu通信路径指的是通过网络与另一个UE进行通信。用户根据路径选择策略决定是否切换通信路径以及哪些邻近服务业务要切换通信路径。间接路径切换：5G-Advanced支持远端UE基于URSP规则、邻近服务策略或应用层信息执行两个U2N中继之间的路径切换。当满足中继重选条件时，远端UE优先选择和原路径中继类型相同的目标路径。若不存在相同中继类型的目标路径选择，远端UE需要重新评估URSP规则或邻近服务策略以选择目标路径。中继应急通信服务和公共预警通知：5G-Advanced支持远端UE在无法通过和网络的直接连接获取应急通信服务的情况下，通过层二或层三U2N中继获取应急通信服务；同时，还支持U2N中继向远端UE广播从网络收到的预警消息。3.2.8 车载中继基站车载移动中继基站（MBSR）的主要特点是：28IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书MBSR使用3GPP定义的IAB架构，将具有移动性的IAB节点（具有IAB-UE和gNB-DU）集成到 PLMN中运行。当UE通过MBSR 接入5GS时，可支持监管要求（例如紧急服务、优先服务）以及为UE提供位置服务。支持MBSR的漫游，即MBSR可以与VPLMN的IAB Donor节点集成。可以使用CAG机制控制UE接入特定的MBSR。MBSR IAB-UE与OAM服务器建立安全且可信的连接，MBSR从PLMN的OAM系统接收配置信息，并将MBSR配置为移动IAB节点。随着5G-Advanced核心网的演进，未来MBSR的标准化工作主要考虑以下几个方面：基于一体化车载gNB的网络架构；通过建立PDU会话实现N2/N3回传；回传链路的QoS增强；基于NTN的回传链路；基于无人机的移动基站。3.2.9 网联无人机支持网联无人机的5G系统逻辑架构如图14所示：MBSR和Donor RAN节点之间的无线链路，以及MBSR和UE之间的无线链路使用5G NR技术。MBSR通过Donor RAN节点连接到5G核心网络。图13 移动中继基站概念框架29IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书为更好支持无人机的业务场景，5G-Advanced对网联无人机业务的增强主要包括以下几个方面：支持使用MBS广播远程ID；支持直接C2(Command and Control)通信；支持基于PC5参考点的避障机制；支持使用PC5参考点的广播远程ID。为支持通过PC5接口，Uu接口和5G广播方式支持Remote ID广播，以及防碰撞检测（DAA）等功能，5G-Advanced定义了下面图15所示的空联网（A2X）架构。图14 支持网联无人机的5G系统逻辑架构图15 支持A2X的5GS参考架构30IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书支撑网络智能化的关键技术方向主要包括如下方面：1、分布式联邦学习：在传统的集中式AI训练中，数据隐私保护和孤岛效应等问题影响了训练效果。同时，移动网络的广泛覆盖和大量的数据也带来了带宽和传输时延的问题。为解决这些问题，核心网将引入分布式可信的人工智能技术，3GPP标准中制定的多NWDAF实例支持横向联邦学习的框架和能力，未来还将引入纵向联邦学习，跨域协同和跨层协同，跨域协同涉及网络与应用间数据、模图中的A2X应用服务器实现类似于V2X AS的功能集，包括A2X服务参数配置，基于广播服务场景下的TMGI分配和MBS服务区映射。随着5G-Advanced标准化工作的推进，可以从以下几个方面开展未来网联无人机的标准化研究：C2链路鉴权、认证和可靠性增强；网络、地面辅助的避障功能；与UTM的交互及能力开放；无人机跨区域飞行时的QoS动态管理。3.3 新能力3.3.1 智能化裸眼3D、XR等业务也不断涌现，新业务的出现对网络提出差异化的诉求。网络智能化以3GPP标准定义的NWDAF网元为基础，通过将网络数据、AI算力和算法、标准信令等结合，使智能内生于网络，让网络具备自我运行状态和业务状态的感知、分析预测和决策执行的能力。整体上实现网络的运行效率最优和用户体验最优和能力的开放。网络智能化关键技术示意图如图16所示：图16 网络智能化关键技术示意图31IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书型等共享和协同，跨层协同则包括网元层与运维层协同，实现在保护数据隐私的前提下进行分布式训练，解决数据泄露、带宽短板等问题。2、数据采集存储：5G-Advanced网络需要实现数据采集接口、采集方式、数据格式和数据内容的标准化统一，基于DCCF、MFAF和ADRF的服务功能定义，采集各网元产生的业务感知、体验度量等AI内生数据，实现AI内生数据实时采集、适配处理和高效存储（数据存储、模型存储），通过扩展实现UDP、SFTP等协议的采集方式，在采集灵活性和采集效率间实现均衡。3、网络数字孪生：5G-Advanced核心网需要引入网络数字孪生等技术。数字孪生的引入会使能网络智能化，令网络具备全局的知识感知能力和对复杂网络问题的分析和模拟能力，同时基于网络智能化所应用的场景和所解决的问题，可以验证不同的AI模型和算法。基于AI内生数据、E2E仿真平台，建立数字孪生网络，构建物理网络的实时镜像，实现系统性仿真和验证能力。4、智能推荐：当前的网络智能化架构只定义了数据采集、数据分析、模型训练等功能，缺少智能推荐功能定义，导致无法构建感知、评估、仿真和优化完整的网络闭环控制能力。5G-Advanced智能化架构需要定义智能推荐功能，根据分析结果，综合评估，结合孪生和仿真，将基于规则的决策变成智能差异化决策，并且根据孪生和仿真进行结果预测和结果评估，和5GC NF协同构建网络智能自动闭环控制。5、数据开放：通过能力开放接口，运营商能够开放网络智能化分析挖掘出的各种有价值数据给第三方，从而释放海量数据价值，助力数据变现。为此，需要定义数据开放的API接口，同时，通过引入隐私计算等处理，实现数据的用户信息、位置信息等脱敏，满足用户隐私、数据安全和合规等要求。3.3.2 通感一体为实现通信感知融合，在5G-Advanced的R19及后续版本，5GC需持续开展以下关键技术方向的研究，包括：通信感知一体化架构设计：需要从感知请求、感知要求、感知执行设备、感知方式、感知数据处理、感知结果开放等角度出发，兼顾现有通信功能网络，设计合理的端到端通感一体化网络架构，包括感知控制面和用户面合设/分离的紧耦合架构、5GC极简化设计实现感知功能的松耦合架构等。通信感知融合对网络功能的影响：包括基于通信感知一体化架构设计及多样化的感知场景，研究新网元的引入与设计，现有网元的增强等，例如，是否需要引入新的感知网元、感知网元用户面与控制面合设/分设、是否通过对现有网元进行升级实现感知功能等。感知业务的端到端流程控制：包括感知业务的发起/修改/终止；感知业务请求方向网络请求感知业务时，网络需要对其允许使用网络的感知能力执行认证授权；网络需要制定并下发感知业务相关的32IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书策略信息等。感知模式的选择：目前已经识别的感知模式有六种，包括基站自发自收、基站A发B收、UE发基站收、基站发UE收、UE自发自收、UE A发UE B收。不同的感知模式在产业推动难度、部署难度等方面各有差异，需根据不同的感知场景、感知业务需求等选择最优的感知方式。感知数据的上报/处理：基站/终端获取感知测量数据后，上报给核心网（例如，感知网元）进行处理，由感知网元生成最终的感知结果，其中可能涉及单站感知、多站不协同感知、多站协同感知等不同场景的数据上报。在数据上报时，需综合考虑上报数据量大小、核心网处理难度等因素。感知结果的开放：感知网元通过感知测量数据生成感知结果以后，开放感知结果给感知请求方（例如，外部AF/UE/内部网元），包括通过NEF将感知结果开放给外部AF、基于感知请求开放给/UE/内部网元（如NWDAF，用于模型训练和协同分析）等。3.3.3 定位5G-Advanced定位服务需支持以下增强能力：边缘计算场景下定位服务增强：UE可以选择园区本地的LMF，从而降低定位时延并且提高数据隐私保护。支持定位服务和NWDAF之间的交互：定位系统为NWDAF提供高精度（地理经纬度）的UE位置数据，供NWDAF进行高精度的UE移动性相关分析。另一方面，NWDAF可以向定位系统提供定位辅助信息（例如定位准确性分析信息），以提高UE定位精度。支持低功耗高精度定位：支持基于区域的UE定位上报机制，以实现UE节能并提高定位的有效性和灵活性。支持卫星接入场景下网络验证UE位置：当UE通过卫星接入网络时，AMF可以向LMF请求对UE位置进行验证。此外，AMF还可以从NWDAF获取定位辅助信息（例如UE移动性分析信息），以验证UE通过卫星接入时的位置。支持UE之间相对定位：引入基于UE之间的直连链路(sidelink)进行定位的流程，并支持LMF向确定邻近区域内的多个UE提供定位辅助信息。支持应用层融合定位服务：支持垂直应用驱动的混合定位需求，应用层创建映射到多个垂直应用的位置配置文件，这些应用可以使用不同的定位QoS、方法和接入类型进行定位，从而应用层可以组合使用和融合来自多个应用的位置信息，提高定位精度。此外，5G-Advanced定位服务还将支持使用用户面传输定位消息、UE在EPS和5GS之间移动时保持定位会话连续、利用定位参考单元（PRU）提高目标UE的定位精度等。未来，AI等技术会更加深入33IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书地应用于定位服务，进一步提高定位的精度与效率。3.3.4 网络共享考虑5G MOCN网络共享机制无法满足不同的场景与需求，3GPP在Rel-19阶段提出了间接网络共享的概念，即承建方运营商在提供共享NG-RAN的基础上，同时提供部分5GC网元作为共享能力的一部分，实现将大量跨运营商的AN-CN间接口汇聚为CN-CN间接口。这样一来，该共享机制中存在的跨运营商接口就将与承建方运营商的实际基站数量无关，进而避免了在采用5G MOCN时所带来的跨运营商间维护问题，同时，由于引入了承建方运营商的核心网网元，可以提供更灵活的计费模式，提升业务部署的灵活性。间接网络共享架构示意图如图17所示。图17 间接网络共享架构示意图间接网络共享机制为有意部署5G无线接入网以补充现有覆盖的运营商提供了5G MOCN之外的替代方案，同时兼顾了运营商的业务部署、网络规划、业务运营等其他因素，实现更丰富的网络部署形态。间接网络共享的基础架构可以复用现有的回归属漫游架构，实现间接网络共享所需支持的关键技术主要包含以下方面：（1）网络接入控制间接网络共享包括2个核心场景：在共享区域内只存在共享5G网络、在共享区域同时存在参与方运营商的4G网络和承建方运营商的5G网络。在上述场景下，终端通过承建方运营商的5G无线网络接入。在共享5G区域内，承建方运营商的34IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书面向上述新媒体、新连接、新能力三个方向的技术增强和新技术引入，5G-Advanced网络架构和关键技术演进，需遵循以下原则：AMF识别用户为共享用户并进行接入控制，实施网间信令路由。参与方运营商通过配置用户签约数据对用户网络共享业务进行设置。共享无线接入网络中的每个小区在广播系统信息中包括对应的参与方核心网运营商的PLMN ID（通过EHPLMN或EPLMN的形式），而参与方运营商的UE通过该PLMN ID选择并接入到共享网络中。（2）跨PLMN网元选择在国际漫游场景中，由于地理区域相差较大，因此不需要基于UE位置选择H-SMF和H-UPF。但是在间接网络共享场景下，需要保证UE的业务体验与在本网内相近，用户面以及控制面路径需要尽可能缩短，因此需要基于UE位置信息选择H-SMF与H-UPF。AMF利用UE选择的PLMN ID识别间接网络共享UE并携带UE位置信息（例如TA信息或地理位置信息）进行H-SMF的发现。（3）基础业务支持基础业务方面，由参与方运营商IMS为用户提供VoNR语音、SMS和视频会话等业务，承建方运营商配合参与方运营商网络，建立IMS信令承载、话音/视频媒体承载等基础业务所需的专用承载。此外，用户所需的基础数据业务，也由参与方运营商提供，并由承建方运营商配合建立相关的会话、承载资源。（4）计费功能间接网络共享需要支持灵活的计费能力。具体的实现中，承建方运营商与参与方运营商间的SMF提供计费功能，网间网元生成并传递计费信息以支持根据流量生成计费话单并进行网间结算对账。（5）安全间接网络共享应遵循3GPP TS 33.501中定义的不同PLMN 5GS互通所采用的N32和N9接口安全要求。运营商之间部署SEPP实现信令面数据安全传送，运营商间用户面互通链路中可部署防火墙，UPF可提供IPUPS功能。5G-Advanced核心网网络架构展望35IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书基于上述考虑，提出以下5G-Advanced网络架构和关键技术发展方向：（1）多形态用户面，按需满足多样化业务场景：为了应对新兴媒体业务、工业物联等特殊的业务需求，网络中需要有专用的增强UPF来进行相应的业务处理，从而形成了多种形态的用户面，如：为应对工业场景的需求，需要有对应的工业UPF；对于单用户超大流量的处理，需要有独立的流量卸载UPF；对于XR应用等需求，需要有支持MoQ Relay、内容Cache和分发、媒体渲染等处理功能的UPF；还有无源物联等物联业务也需要独立的网络功能来处理。这些专用的UPF连同当前通用的UPF一起，将组成一张按需互联的网络。UPF的设计和选择除考虑能力外，需叠加考虑算力状态信息，以及UPF可感知的N6后续业务层算力信息。进一步完善网络互联能力，构建广域专网和双域专网，支持定制化、快速、跨域网络互通。图18 5G-Advanced核心网网络架构展望（1）遵从现有服务化架构并持续增强，按需引入新增的网络功能；（2）拓展对底层资源感知能力，对网络资源、网络状态、无线状态、终端状态进行全方位感知和高效处理；（3）进一步丰富网络的能力，包括连接能力、带宽能力、智能化能力、数据管理和开放能力等；（4）网络、业务一体化协同，支持更加友好的网络信息开放和业务使能。36IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书随着3GPP确定5G-Advanced在R18的研究课题结项，产业链各方都已开始从基础研究迁移到实践落地，进行了原型机的开发与测试，也开展了应用的使用与合作。当前，3GPP对于5G-Advanced的标准研究已经进入到R19阶段。对于5G-Advanced关键技术的进一步落地，需要产业多方协同推进。5G-Advanced产业的发展路径建议如下：一是推动5G-Advanced技术路线的落实，结合产业政策、业务需求、技术能力、产品情况，制定分阶段、可实施的面向目标网的组网技术策略和科研规划，并且在标准、方案、专利方面并举，在3GPP、ITU、CCSA共同推进5G-Advanced网络标准化，促进移动通信和各行业体制融合，攻关5G-Advanced产业落地建议（2）增强控制面，引入新网络功能：一方面新增网络功能，扩展网络边界。新增网络功能通过感知应用、网络状态、算力、内容等信息，智能地进行选点、选路，为业务找到最佳的接入节点、处理节点及联接路径，从而达到体验最优。新增运营商管控的感知相关网络功能，收集通感基站、终端等上报数据，执行感知计算处理；新增网络功能进行标签管理，提供无源物联标签的接入管理和通信。另一方面，SMF功能进一步增强，实现多样化UPF选择以及边缘业务优化选择，进一步完善和增强SBA功能，解决5G网络行业创新部署的痛点。（3）增强网络智能，引入数字孪生使能智能的感知、运维及数据经营：从数据分析到采用业界最新技术的AI训练、推理和网络孪生，从智能感知到智能推荐，使能差异化体验经营、网络提效及数据变现。基于流量、用户、属性等业务模型数据，链路拓扑、链路质量、负载、可用性等网络模型数据，转发行为、信令配置等网元模型数据，构建数字孪生网络。结合网络数字孪生，将基于规则的决策变成智能差异化决策，并且根据网络数字孪生和仿真进行结果预测和结果评估，智能分析 自动闭环，使能差异化体验经营和网络提效。引入隐私计算，信息脱敏，安全开放，释放海量数据价值，打造智能数据经营平台，助力数据变现。（4）网业一体化协同，支持更友好的信息开放和业务使能：网络信息实时开放，使能业务侧自适应优化。针对新兴媒体业务、新通话、云上业务等，为了帮助业务更好的适应网络变化，提升业务体验，网络应将多元的网络信息实时提供给业务应用，让业务及时获得网络状态的变化信息，从而进行动态的业务优化。支持新通话和数字人等业务，加速业务创新。37IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书5G-Advanced网络架构、协议和关键技术，形成核心方案和核心专利的“护城河”。二是基于5G网关，对齐新媒体、新连接、新能力三大方向构建5G-Advanced能力。5G网关具象化增强UPF的目标网，并实现5G-Advanced能力的互联互通。三是通过API Gateway定义，实现5G-Advanced能力的统一API提供给各行业的产业伙伴，服务众多的开发者并提供低成本的创新环境，为孵化出5G-Advanced的杀手级业务提供基础，并以此锚定5G-Advanced能力的产业价值。四是5G-Advanced锚定的产业价值，通过切片的方式实现商业变现。以用户为中心构建切片技术，将承载5G-Advanced多维能力的新链接提供给用户实现商业闭环。五是分析5G核心网架构在现网部署遇到的痛点问题，研究5G-Advanced核心网架构演进方向，简化网络部署难度，使能业务敏捷创新，提高网络稳定性，进一步在5G-Advanced阶段体现核心网架构的价值。38IMT-2020(5G)推进组5G-Advanced核心网演进白皮书主要贡献单位

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中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）中国联通研究院中国联通网络安全研究院下一代互联网宽带业务应用国家工程研究中心2023 年 11 月中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）版权声明版权声明本报告版权属于中国联合网络通信有限公司研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其他方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国联通研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）目录目录前言.1一、商用密码应用发展现状及挑战.41.1 商用密码概述.41.2 商用密码发展现状.41.2.1 法律法规指引.51.2.2 标准体系保障.51.2.3 行业监管要求.61.2.4 产业发展助力.81.3 商用密码融合发展的挑战.101.3.1 密码保障能力及信任体系未完全建立.101.3.2 密码高性能需求与兼容性成为发展瓶颈.101.3.3 密码产业链供应链的融合创新能力不够强.11二、5G 网络商密应用体系架构及方案.132.1 5G 网络密码应用情况.132.2 5G 网络商用密码应用体系架构及方案.152.3 用户可信接入.182.3.1 基于商用密码的用户隐私保护.182.3.2 基于商用密码的认证流程.192.3.3 基于商用密码的密钥派生.212.4 数据通信安全.232.4.1 基于 ZUC 算法的空口安全.23中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）2.4.2 基于商用密码的用户面分段传输安全.242.4.3 基于商用密码的控制面传输安全.252.5 管理面安全和设备数据安全.252.6 商用密码安全服务.262.7 商用密码 5G 专网建设模式.27三、商用密码在 5G 网络中的应用实践.293.1 5G 网络商用密码服务基础设施.293.2 5G 车联网商用密码应用实践.333.3 5G 专网 MANO 商用密码应用实践.35四、展望.38附录 A：缩略语.39参考文献.43中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-1-前言前言党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央高度重视网络安全工作，习总书记多次发表重要讲话，作出重要指示批示，从党和国家事业发展全局的高度对网络安全工作作出一系列新部署新要求。党的二十大报告指出，“以新安全格局保障新发展格局”，安全在发展中的作用愈发重要。密码是国家网络空间的安全基石与核心技术，也是党的事业和国之重器，密码工作直接关系国家政治安全、经济安全、国防安全和网络安全，直接关系社会组织和公民个人的合法权益，商用密码工作是密码工作的重要组成部分，在维护国家安全、促进经济发展、保护人民群众利益中发挥着不可替代的重要作用。对密码发展进行系统性、体系性的研究和探索，进一步挖掘密码融合创新能力、打造密码生态和发挥密码效能，对践行总体国家安全观，适应国家治理体系和治理能力现代化要求，充分发挥密码在数字经济发展和网络空间安全中的基础支撑作用具有重大意义。5G 网络是数字经济发展的关键支撑，基于大带宽、低时延、高速率的传输特性，不仅带来更高速、优质的网络体验，也为数字经济发展“修好桥”“铺好路”。随着 5G 网络的飞速发展与行业的不断融合，行业对安全差异化与精细化的需求更加紧迫，密码本身作为安全的重要内核，在 5G 中的作用越来越凸显，尤其近几年来随着国际环境的风云变幻，我国自主可控能力需求进一步提升，更加强调商用密码的应用，特别是重要基础设施行业，纷纷把网络建设与商用密码中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-2-应用作为“三同步”的重要要求。此外，随着国家一系列法律法规的出台，数据安全法、个人信息保护法、密码法、网络安全法以及关键基础设施保护条例等相继实施，有力的指引并推动了商用密码的应用，不断拓宽加深密码在行业应用的广度与深度，更加强调商用密码在促进产业数字化转型、数字产业化等方面的重要作用。为此，加快推进商用密码在 5G 网络中的应用落地，充分激发5G 与密码应用结合的创新能力，提升运营商和行业用户网络的自主可控、安全合规能力，保障商用密码应用的正确、合规、有效具有重要的价值意义。目前，5G 网络安全防护主要采用国际密码算法，我国商用密码仅 ZUC 算法在 5G 网络 RRC、NAS 信令面以及空口用户面机密性与完整性保护过程中被作为可选项。在面向工业互联网典型场景和党政军等行业的高安全需求时，5G 网络由于不具备基于商用密码的安全能力，无法满足其高安全需求。随着 5G 网络和业务的发展，亟需推进商用密码技术在 5G 网络中的应用，填补密码技术应用空白，筑牢 5G 网络安全防线。本白皮书详细阐述了我国商用密码应用发展现状，结合 5G 网络特点，提出了 5G 网络商密应用体系架构，并给出了商用密码在 5G网络中的应用实践，最终对 5G 网络商用密码应用的未来发展趋势进行了展望，以期为打通商用密码技术产业链上下游，为 5G 网络商密应用提供参考。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-3-编写单位：编写单位：中国联通研究院、中国联通网络安全研究院、下一代互联网宽带业务应用国家工程研究中心、联通数字科技有限公司、中国联通广东省分公司、中兴通讯股份有限公司、三未信安科技股份有限公司、渔翁信息技术股份有限公司编委：编委：中国联通研究院、中国联通网络安全研究院、下一代互联网宽带业务应用国家工程研究中心：中国联通研究院、中国联通网络安全研究院、下一代互联网宽带业务应用国家工程研究中心：李红五、叶晓煜、徐雷、张曼君、陆勰、姚戈、王姗姗、谢泽铖、王蕴实、程筱彪、侯捷、谢中怀、郭新海、傅瑜、陶冶、贾宝军、李强联通数字科技有限公司：联通数字科技有限公司：李广聚、朱常波、张建荣、张建桁、周凯、鲁华伟、韩浩中国联通广东省分公司：中国联通广东省分公司：潘桂新 李文彬 彭健中兴通讯股份有限公司：中兴通讯股份有限公司：郝振武，关先锋，代九龙，祁娟，魏立平三未信安科技股份有限公司：三未信安科技股份有限公司：鹿淑煜、王华龙、张万涛渔翁信息技术股份有限公司：渔翁信息技术股份有限公司：刘新田中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-4-一、商用密码应用发展现状及挑战一、商用密码应用发展现状及挑战1.1 商用密码概述1.1 商用密码概述根据商用密码管理条例中的定义，商用密码是指对不涉及国家秘密内容的信息进行加密保护或者安全认证所使用的密码技术和密码产品。公民、法人和其他组织可以依法使用商用密码保护网络与信息安全。目前我国自主研发的商用密码算法主要包括：SM1、SM2、SM3、SM4、SM7、SM9 和 ZUC 算法，其中，SM1 和 SM7 算法不公开，它们的组合可以为各种需要密码技术作为支撑的行业应用提供坚实可靠的基础。商用密码具有广泛的应用前景，主要面向不涉及国家秘密内容但又具有敏感性的内部信息、行政事务信息、经济信息等数据进行加密保护。例如企业敏感信息的传输与存储加密、防止非法第三方获取数据、安全认证与数字签名等。1.2 商用密码发展现状1.2 商用密码发展现状党的十八大以来，以习近平总书记为核心的党中央高度重视互联网、发展互联网、治理互联网，形成了网络强国战略思想，走出了一条中国特色治网之道，指引我国网信事业取得历史性成就，商用密码由此得到全面发展。国内密码产业链不断完善，国产密码厂商逐年增加，2020 年商用密码产品认证目录颁布后，全国拥有认证商密产品的企业共 551 家。随着近几年的发展，密码产业在法律法规、中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-5-标准体系、监管考核、产业应用等方面进展显著，为商用密码更加广泛的应用奠定坚实的基础。1.2.1 法律法规指引1.2.1 法律法规指引随着网络安全法密码法关键信息基础设施安全保护条例个人信息保护法等一系列法律法规的颁布和实施，我国各领域对商用密码技术和产品的需求将明显增加，应用需求将持续推动技术进步，商用密码产业将迎来长期且持续的发展机遇。国家在政策法规层面逐步完善现行商用密码管理制度，促进商用密码应用改造，进一步规范商用密码的使用和管理，保障商用密码使用有法可依，引导商用密码产业健康有序发展。2023 年 4 月 27 日，国务院总理李强签署第 760 号国务院令，公布修订后的商用密码管理条例，自 2023 年 7 月 1 日起施行，这就意味着商用密码应用安全性评估正式由“推荐性”转为“强制性”。1.2.2 标准体系保障1.2.2 标准体系保障我国高度重视商用密码国际标准化工作，大力推进以我国自主设计研制的 SM 系列算法为代表的中国商用密码标准纳入国际标准，积极参与国际标准化活动，加强国际交流合作。2011 年 9 月，我国设计的祖冲之（ZUC）算法纳入国际第三代合作伙伴计划组织（3GPP）的 4G 移动通信标准，用于移动通信系统空中传输信道的信息加密和完整性保护，这是我国密码算法首次成为国际标准，ZUC 算法也是5G 网络中的空口机密性与完整性保护的算法之一，目前，我国正推动 256 比特版本的 ZUC 算法进入 5G 通信安全标准。除此之外，从中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-6-2015 年 5 月起，我国又陆续向 ISO 提出了将 SM2、SM3、SM4 和SM9 算法纳入国际标准提案。2017 年，SM2 和 SM9 算法正式成为 ISO/IEC 国际标准；2018 年，SM3 算法正式成为 ISO/IEC 国际标准；2020 年 4 月，ZUC 算法正式成为 ISO/IEC 国际标准；2021年 3 月，SM9 标识加密算法正式成为 ISO/IEC 国际标准；2021年 6 月 25 日，SM4 分组密码算法正式成为 ISO/IEC 国际标准；2021 年 10 月，SM9密 钥 交 换 协 议 作 为 国 际 标 准ISO/IEC11770-3:2021 信息技术密钥管理第 3 部分:使用非对称技术的机制的一部分,由国际标准化组织 ISO/IEC 正式发布。这些标志着我国商用密码算法具有国际领先的技术理论基础，已经具备了可以广泛应用商用密码的条件。1.2.3 行业监管要求1.2.3 行业监管要求随着顶层法律法规的逐步健全，标准体系的不断完善，密码应用更加广泛，各行业对密码应用更加强调合规、正确、有效，随之而来的密码相关的监管要求工作也在不断推进。在重要领域和网络空间推进密码应用，是贯彻落实网络强国战略和密码法，切实防范重要信息系统安全风险的一项重要举措。2019年年底，国务院办公厅印发了 国家政务信息化项目建设管理办法，明确要求政务信息化项目应同步规划、同步建设、同步运行密码保障系统并定期进行评估，对于不符合密码应用和网络安全，或者存在重大安全隐患的政务信息系统，不安排运行维护经费，项目建设单位不得新建、改建、扩建政务信息系统；2021 年 8 月交通运输部发布的中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-7-交通运输领域新型基础设施建设行动方案 中强调推进商用密码技术应用；2022 年 12 月电力行业明确密码应用要求，颁布电力行业网络安全等级保护管理办法，其中单列一章（第四章：网络安全等级保护的密码管理）明确密码管理要求；2023 年 3 月交通运输部，国家铁路局，中国民用航空局，国家邮政局，中国国家铁路集团有限公司联合印发加快建设交通强国五年行动计划(2023-2027 年)其中第 18 条开展网络和数据安全能力提升行动，明确要求组织实施网络安全实网攻防演练，加强商用密码应用推广。在通信领域，工业和信息化部高度重视商用密码应用推进工作，2021 年 3 月 11 日成立工业和信息化部商用密码应用产业促进联盟成立。联盟贯彻落实密码法有关要求，推动工业和信息化领域商用密码应用和创新发展，进而做大做强商用密码产业，推动商用密码产业健康、高质量发展。当前，商用密码在科技创新、产业发展和应用推广等方面的落实工作已经初见成效。关键信息基础设施安全是网络安全防护的重中之重，加快推进密码在通信领域关键信息基础设施中的应用，构建更加完善的关基安全体系势在必行。2020 年 4 月，国家密码管理局组织编写出版商用密码应用与安全性评估，监管部门在每年的考核中对商用密码应用也作了明确要求，对关键基础设施、等保三级以上的信息系统要求开展商用密码应用安全性评估。2021 年 9 月 1 日起施行关键信息基础设施安全保护条例，2022 年 11 月 7 日，全国信安标委公众号发布了信息安全技术 关键信息基础设施安全保护要求（GB/T中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-8-39204-2022）（简称“关基安全保护要求”），该标准于 2023年 5 月 1 日正式实施，作为关键信息基础设施安全保护标准体系的构建基础，明确了密码技术的应用要求，为运营者开展关键信息基础设施保护工作需求提供了强有力的标准保障。1.2.4 产业发展助力1.2.4 产业发展助力近年来，商用密码产业链体系逐步完善，我国商用密码产品自主创新能力持续增强，产业支撑能力不断提升，部分产品性能指标已达到国际先进水平。随着信息技术产业的持续发展和完善，密码产品也随之迭代丰富，现有商用密码产品达到 3,000 余款，其中 2,200 余款产品取得商用密码产品认证证书，品类涵盖了密码芯片、密码板卡、密码整机、密码系统等全产业链条，形成了完整的商用密码产品体系。随着商用密码“放管服”改革的深入推进，预计商用密码从业单位和产品数量将得以进一步增长。从密码技术的产业链成熟度看，上、中、下游的密码技术发展势头强劲。密码产业链上游包括安全芯片、印刷电路板、服务器三大类，基本形成了能够覆盖目前所需的密码相关的技术、产品和服务，技术成熟度越来越高；中游主要是以密码技术为核心的产品，包括密码机/密码卡、数字证书、VPN、令牌、电子签章、量子加密六大类；下游主要是软件、系统集成及应用领域。密码整个产业链具有完整的体系，能够为各行各业提供密码相关的技术、服务和产品。此外，随着我国网络安全政策法规的逐步推进、产业生态日益完善和安全需求的深化演进，我国网络安全产业发展进入快车道。据 IDC 统计，我国 IT 安全产业规模 2023 年预计达 136.26 亿中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-9-美元（约 941.16 亿元），同比增长 18.07%，到 2026 年，IT 安全市场投资规模将达到 319 亿美元，其中安全软件的市场占比将超过安全硬件，软件占比在 2026 年将达到 41%。密码作为网络信任体系的重要基石，涵盖数据加密、身份认证、消息认证三大场景，伴随我国网安建设由“合规驱动”向“事件驱动”转型，密码技术重要性更加凸显，据赛迪研究院预测，2023 年我国商用密码市场规模有望达 985.85 亿元，同比增长 39.32%。伴随着商用密码应用安全性评估的要求、信创产业的发展，我国商密产业发展速度将持续提升，未来需求将在 ICT 基础设施、物联网、数字经济等更广泛领域渗透，商密市场规模将不断扩大。图 1 我国商用密码行业及市场发展规模（数据来源：IDC，赛迪，西南证券）中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-10-图 2 商用密码产业链（资料来源:商用密码行业发展机遇报告（2022 年）、国信证券经济研究所）1.3 商用密码融合发展的挑战1.3.1 密码保障能力及信任体系未完全建立1.3 商用密码融合发展的挑战1.3.1 密码保障能力及信任体系未完全建立虽然密码的产业链和环境在不断的优化升级，但当下还是面临一些不容小觑的挑战。在一些关键行业，商用密码并未得到有效实施，一些单位重信息化建设、轻安全保护，信息系统密码使用不规范、不正确，密码使用存在不安全情况，在密钥管理、密码系统运维等方面存在风险，密码安全能力建设相对滞后，制度体系不配套等等。总体来说，密码的安全保障能力不足，基于密码完整的信任体系未全面建立。1.3.2 密码高性能需求与兼容性成为发展瓶颈1.3.2 密码高性能需求与兼容性成为发展瓶颈随着算力网络、大数据、云计算的不断发展，对密码产品的性能要求逐渐提升，低性能成为密码产品发展受限的瓶颈，传统的、通用密码产品已经越来越难做到“广谱适用”，通用处理器、操作系统、中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-11-数据库、中间件等基础软硬件产品，对于密码技术的内生支持尚不充分，兼容性、适配性仍存在问题，这在相当程度上制约了部分复杂场景下商用密码应用的开展。1.3.3 密码产业链供应链的融合创新能力不够强1.3.3 密码产业链供应链的融合创新能力不够强目前，密码产业链供应链优质资源分散，缺乏产业级创新发展基地和密码产业聚合效应；密码通用型产品较多，针对行业差异化的需求不能全面满足，按需定制能力不足；科研机构研究成果转化能力不够强，成果落地存在差距。透过商密应用融合发展面临的挑战棱镜，映射到运营商网络中，主要存在四方面的挑战：（1）缺乏细粒度的指引性文件（1）缺乏细粒度的指引性文件以关基为例，按照现有的管理规定（网络安全法（第三十八条），关保条例（第十七条），关基商密应用安全性评估检测的周期均为每年至少一次，但在实际开展工作中，由于密评体系不够完善，缺乏通信领域关基商密应用有效、正确、合规的评测抓手，方案应用场景、方案设计、密评机构认证认可等关键环节缺乏指导，导致关基商密应用推广后劲不足。（2）缺乏成熟案例指引（2）缺乏成熟案例指引由于国外算法起步较早，应用范围较广，所以对其替换难度较大，周期较长。目前，国内轻量级的改造方案较少，改造难易程度、性能、兼容性等效果影响需要多方评估，缺乏成熟案例指引。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-12-（3）高性能密码资源不够丰富（3）高性能密码资源不够丰富运营商拥有种类繁多、格式各异、数量庞大的数据资源，对数据全生命周期的安全要求较高，随着网络的高速发展，算力、网络、数据、安全密不可分，相应对设备的要求也越来越高，而密码产品、技术、服务与运营商需求有着明显差距，导致密码产品在运营商网络应用不够深，不够广，响应机制不足。（4）产业上下游耦合度较低（4）产业上下游耦合度较低针对商用密码在运营商应用的情况来看，目前存在设备厂商、密码厂商、安全厂商在密码技术应用产业链各环节缺乏联动。密码厂商对通信网络和运营商的需求不了解，设备厂商对商密算法支持度低，支持商用密码算法的产品体系不丰富，安全厂商兼顾设备商和密码厂商产品特性，但商密产品体系不完善，产业联动性不足。基于此，亟需加快推动商用密码在基础电信企业中的应用，针对5G 网络的商密应用，需要打通商用密码在 5G 网络中的应用壁垒，畅通商密应用交流渠道，构建面向 5G 网络的商用密码应用能力体系，打造 5G 商密应用“硬实力”，面向行业实际业务场景，为行业提供自主可控、灵活高效、安全合规的 5G 商密应用能力，锻造基础电信企业 5G 商密原子能力，筑牢 5G 网络和行业用户安全防线。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-13-二、5G 网络商密应用体系架构及方案二、5G 网络商密应用体系架构及方案2.1 5G 网络密码应用情况2.1 5G 网络密码应用情况密码技术是信息安全的核心技术，是网络安全与信任体系的基石，也同样是 5G 网络安全机制的关键基础。在 5G 标准制定过程，国内外标准化组织持续推进密码技术在5G 中的的应用，满足用户接入安全和用户隐私保护、信令和数据传输的机密性和完整性保护、数据存储的机密性和完整性保护等安全需求，防范空口安全威胁、终端安全威胁、通信网络安全威胁、基础设施安全威胁等方面。图 3 5G 网络密码技术应用概况5G 网络密码技术主要用于以下方面：（1）5G 用户可信接入（1）5G 用户可信接入隐私保护：用户设备 UE 接入网络时，应用非对称等算法对用户中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-14-标识 SUPI 进行加密保护，生成 SUCI 标识，防止在空口暴露 SUPI信息。用户主认证：用户设备 UE 接入网络时，使用对称算法在入网附着过程中与核心网网元 UDM 之间进行双向认证，防止非授权用户设备 UE 接入网络，或者用户设备 UE 接入伪基站或假冒网络。用户二次认证：5G 二次认证支持 EAP 认证协议，有很强的扩展性，对应的认证方式和密码算法由终端和 AAA 认证服务器协商决定。密钥派生：在用户认证成功后，应用散列函数算法进行多层次的密钥派生，用于密钥的分发、数据的完整性和机密性保护，以保护根密钥。（2）数据传输安全（2）数据传输安全空口安全：基于派生密钥，使用 SNOW 3G、AES、ZUC 对称密码算法，对用户设备和基站之间的 AS 层信令和数据，以及对用户设备和核心网之间的 NAS 层信令和数据进行完整性和机密性保护。其中，国产祖冲之算法 ZUC 在网络中优先级配置低于 SNOW 3G 和AES 算法。用户面安全：在用户面接口（N3：gNB-UPF，N6：UPF-DN，N9：UPF-UPF）通过密码技术建立 IPSec 安全传输通道，保证用户数据传输的机密性和完整性。控 制 面 安 全：在 5GC 服 务 化 架 构 中，5GC 网 络 功 能（AMF/SMF/UDM/NRF/NEF/AUSF 等）之间采用 SBI 接口，建中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-15-立 HTTPS 安全传输通，对控制信令进行完整性和机密性保护；在基站/UPF 与 5GC 控制面之间的 N2、N4 接口建立 IPSec 安全传输通信，对控制信令进行完整性和机密性保护。（3）运维安全（3）运维安全设备证书：由运营商为基站、核心网网元签发证书，支持设备级认证，实现设备准入、设备间认证、设备生命周期管理等功能。管理接口安全：在 EMS/VIM/MANO 等提供运维管理界面的网元中，客户端使用 HTTPS 接入。在上述场景中，涵盖终端、基站、核心网设备，其中涉及到终端安全的，如用户可信接入、空口安全、NAS 安全，3GPP 详细定义了流程和算法，而对于网元域间安全、运维安全，3GPP 只是给出了安全建议，并没有定义具体算法。从标准定义和具体的实践看，5G网络普遍使用国际通用密码算法，迫切需要加强国产密码在 5G 行业专网网络中的研究和应用。另外，国家已经出台了 GB/T 39786信息安全技术 信息系统密码应用基本要求、GMT0115 信息系统密码应用测评要求、GMT0116 信息系统密码应用测评过程指南等密码应用标准规范，需要基于上述标准，指导 5G 网络国产密码应用，从而使得其应用最终能够满足密码应用的要求。2.2 5G 网络商用密码应用体系架构及方案2.2 5G 网络商用密码应用体系架构及方案在 5G 网络中应用商用密码技术，总体需要遵循 3GPP、CCSA中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-16-等国内外标准组织发布的 5G 网络标准、5G 安全标准、专网标准等要求，面向智能电网、工业互联网、物联网等垂直行业，结合具体不同场景的安全需求，在不影响基本业务流程和业务要求的情况下，引入商用密码技术和产品，从网络层提供商用密码防护能力，在密码算法层面实现对 5G 网络的自主可控。在 5G 专网网络环境下，以商用密码和配套软硬件平台为核心，面向多种垂直行业安全需求，实现基于商用密码 5G 专网模式，在5G 网络空口侧、控制面、用户面的身份认证、密钥派生、数据加密、安全通道等功能涉及的密码算法均采用商用密码算法，构建一套端到端完全独立的 5G 商用密码专网。图 4 5G 网络国产商用密码应用架构（1）用户可信接入：（1）用户可信接入：1）隐私保护：基于 SM2 算法，辅之以 SM3/SM4 算法对终端SUPI 加密生成 SUCI，实现用户身份标识的保护。2）用户主认证：基于 SM4 算法实现终端与网络的双向认证，中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-17-保证用户接入的可信性，并基于认证进行密钥派生。3）密钥派生：基于 SM3 算法实现分层密钥派生，密码算法派生的相关网元有 UDM、AUSF、SEAF、AMF、gNB 及 UE 等，可进一步优化，实现关键环节的密钥派生。（2）数据通信安全：（2）数据通信安全：1）空口安全：使用商用密码 ZUC 算法进行空口的安全防护，具体包括，UE 与 gNB 之间 AS 层 ZUC128 信令和数据完整性和机密性保护，UE 与 AMF 之间 NAS 层 ZUC128 信令完整性和机密性保护。2）用户面安全：在 gNB-UPF、UPF-DN、UPF-UPF 等安全传输网元之间，基于 SM2/SM3/SM4 算法在网元间建立 IPSec 通道，实现用户数据传输的完整性和机密性。3）控制面安全：在支持 SBI 接口的 5G 核心网网元之间，基于SM2/SM3/SM4 算法在网元间建立 TLS 安全传输通道，保证控制信息的安全传输；在 gNB-AMF、UPF-SMF 等关键接口，建立商用密码 IPSec 通道。（3）管理和存储安全：（3）管理和存储安全：1）管理面安全：EMS、OMC、MANO、VIM 均为 B/S 架构，这些管理设备与网元之间也多采用 B/S 架构，这些接口可进一步采用商用密码浏览器、商用密码 TLS 安全传输等技术，进行身份认证、数据安全传输，保证用户可信接入安全，防范数据被窃取和篡改的风险。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-18-2）设备管理：启动商用密码证书，支持设备认证、数据签名、数据机密等功能。3）数据存储安全：网络有管理数据、配置数据、工作参数、操作日志等，存在窃取和串改的风险，引入商用密码技术，保证这些重要数据的安全存储和使用。目前 5G 网络密码应用方面缺少体系性设计指引，尚未建立密码应用标准体系，中国信息通信研究院牵头制定 5G 独立专网场景密码应用与安全性评估实施指南等规范，可填补这方面的空白。为了使 5G 商用密码专网满足国家密码技术要求，可借鉴成熟的密码平台技术框架与技术理念，将国产商用密码技术融入 5G 基础网络，建设 5G 商用密码专网服务体系，不断创新，为 5G 行业用户提供密评合规、密评整改、商用密码整改、商用密码数据加密提供统一的密码安全服务和综合安全解决方案。通过在不同环节、不同层面引入国产密码技术，可以根据实际需求，局部或全部引入国产密码技术，增强 5G 专网的安全。其中管理和存储安全，主要采用 IT 领域成熟技术，构建管理和数据存储方面的安全能力。2.3 用户可信接入2.3 用户可信接入2.3.1 基于商用密码的用户隐私保护2.3.1 基于商用密码的用户隐私保护在 3GPP 标准中，UE 首次接入网络时，5G 网络支持使用 ECIES算法框架，采用椭圆曲线集成加密等算法实现 SUPI 加密隐藏生成中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-19-SUCI。商用密码用户隐私保护方法将使用相应的国产密码算法进行替换，实现对 SUPI 的隐藏。5G 商用密码专网中 ECIES 算法框架中涉及密钥生成算法、密钥协商算法、密钥派生算法、SUPI 加密算法、消息鉴权码算法等，能够对应采用 SM2、SM3、SM4 算法，如表 1方案 Profile 所示。表 1 SUCI 的保护方案方案标识符采用算法null-scheme0 x0NULLProfile 0 x1Curve25519；SHA-256；HMACSHA-256；AES128 in CTR modeProfile 0 x2secp256r1；SHA-256；HMACSHA-256；AES128 in CTR modeProfile 0 x3-0 xB（需要标准化）SM2；SM3-256;HMACSM3-256;SM4128 in CTR mode未来标准化保护方案0 x4-0 xB运营商专有保护方案0 xC-0 xF2.3.2 基于商用密码的认证流程2.3.2 基于商用密码的认证流程5G 商用密码专网采用商用密码算法进行认证向量的生成，在设备和核心网之间进行双向身份认证，以实现设备安全接入网络，保护设备与网络的安全。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-20-图 5 基于国产商用密码的主认证流程5G 终端入网主认证过程如图 5 所示，当终端向核心网发起入网注册请求时，首先由核心网 UDM/ARPF 网元为其生成认证向量 AV，通过 AUSF、SEAF 网元发送到 UE 中，然后 UE 对核心网进行认证并在通过认证后计算 RES*返回给核心网，最后 SEAF、AUSF 网元根据接收到的 RES*对终端进行认证，完成主认证过程。主认证过程中，核心网网元 UDM/ARPF 网元生成认证向量 AV，以及用户设备 UE 对核心网进行认证并计算 RES*时，如图 6 所示，其中 EK 为对称加密算法，在 3GPP 标准中规定为 AES 算法，在构建高安全 5G 独立专网时，将 EK 由 AES 替换成我国商用密码算法SM4 即可。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-21-RANDEKSQN|AMF|SQN|AMFrotateby r1EKrotateby r3EKrotateby r2EKrotateby r5EKrotateby r4EKOPCc1f1f1*f5f2f3f4f5*OPCOPCOPCOPCc2c3c4c5OPCOPCOPCOPCOPCOPCEKOPOPC图 6 5G 身份认证向量计算2.3.3 基于商用密码的密钥派生2.3.3 基于商用密码的密钥派生基于 5G 标准密钥派生架构，采用 SM3 算法替代原有国外算法，实现密钥派生函数商用密码化改造，为主认证、空口安全、AKMA认证等提供相关密钥。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-22-图 7 5G 密钥派生层级5G 基本延续了 4G 的密钥派生方式,其中根密钥 K 为用户(UE)与核心网络的统一认证数据管理(UDM)共享的长期密钥,整个密钥派生系统依赖于这一密钥。密钥层级的第 2 层是加密算法密钥(confidentiality key,简称 CK)和完整性保护算法密钥(integrity key,简称 IK),在 CK 和 IK 的基础上,具体的派生密钥包括:KAUSF,KSEAF,KAMF,KNASint,KNASenc,KN3IWF,KgNB,KRRCint,KRRCenc,KUPint和 KUPenc。针对密钥派生，采用 HMAC SM3 256 算法代替 HMAC SHA256 算法，代替方法有两种方式：方式一：在密钥派生每个环节都使用 SM3 算法，涉及 USIM、中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-23-UE 和 UDM、AUSF、SMF、AMF、gNB 等网元，该方式改造彻底，但工作量大，另外需要专网内的所有网元同步升级，以保证密钥派生的正确性。方式二：在关键环节使用 SM3 算法派生，如在关键密钥 KAUSF派生过程中使用 SM3 算法，这时只涉及 UDM 和 ME。这种方式只需要对归属网络进行改造，不需要对拜访网络进行改造，部署方便，并采用两种异构的派生算法，在一定程度上能够提升派生密钥的安全性。2.4 数据通信安全2.4 数据通信安全2.4.1 基于 ZUC 算法的空口安全2.4.1 基于 ZUC 算法的空口安全ZUC 算法在 4G 时代已经被 3GPP 国际标准采纳，现在的 5G 终端和网络设备均已支持 ZUC 算法，已经具备规模应用条件。具体地，在基站上配置 ZUC 算法的优先级最高，开启 AS 层信令和数据保护，通过 gNB 与 UE 派生出的密钥实现 ZUC-128 完整性和机密性保护能力，并进一步在 AMF 上配置 ZUC 算法优先级最高，开启 NAS 层信令保护，通过 AMF 与 UE 派生的密钥实现 ZUC-128 完整性和机密性保护。同时，我国加强运营商、设备制造商、终端、芯片企业及科研院校等的紧密合作，深化国际合作，积极推动 ZUC-256 密码算法在5G 系统以及未来移动网络中应用。IMT-2020（5G）推进组密码算法特设组发布了ZUC-256 算法实现评估报告，对 ZUC-256 密中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-24-码算法设计进行了详细分析和评估；中国信息通信研究院牵头信息通信芯片开发、设备研制、运营服务等产业单位，对 ZUC-256 算法的工程实现进行了研究评估、推动 ZUC-256 密码算法成熟、标准化及应用。2.4.2 基于商用密码的用户面分段传输安全2.4.2 基于商用密码的用户面分段传输安全5G 网络用户数据在用户面进行传输，在用户终端和目标 DN 网络中传输，除了上述的空口安全，还包括基站-UPF、UPF-DN 等环节，数据经过不同的安全域，这其中包括 N3、N6、N9 等接口。在 5G 行业专网中，引入商用密码 IPSec 能力，对 5G 用户面实施分段保护机制。对于 N3 接口，通常在基站内置商用密码 IPSec 软硬件功能，在UPF 前置 IPSec 安全网关，或在 UPF 内置 IPSec 安全网关功能，在基站和 IPSec 安全网关之间建立 IPSec 通道，将需要加密传输的数据流在 IPSec 通道中传输。对于 N6、N9 接口，需要与对端建立 IPSec 通道，这时可以使用 UPF 配套或内置的 IPSec 安全，也可利用部署在边界的防火墙的IPSec 功能。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-25-图 8 用户面分段安全传输2.4.3 基于商用密码的控制面传输安全2.4.3 基于商用密码的控制面传输安全5G 控制面接口主要有两类：一类是 SBI 接口，基于 HTTP2.0，主要用于 5GC 控制面网络功能网元之间，RFC 8998 ShangMi(SM)Cipher Suites for TLS1.3定义了商用密码密码算法在 TLS 中的应用。具体实施时，可以使网元自身支持商用密码 TLS，也可以部署专用商用密码代理网关。一类是 Diameter 接口，用于基站/UPF 与 5GC 控制面之间，与用户面安全传输类似，根据安全需求可以部署独立或内置 IPSec 安全网关，实现不同网元或不同区域之间的数据安全传输。2.5 管理面安全和设备数据安全2.5 管理面安全和设备数据安全对于管理面，采用合规的密码产品和系统，通过数字证书、UKEY、商用密码浏览器、SSL VPN、签名验签服务器等实现对网络层及应中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-26-用层身份认证，以及对管理服务器的安全访问。通过 SSL VPN 安全网关实现 HTTPS 的安全访问，可卸载 HTTPS 对网元设备资源的占用，提升网元的业务处理性能。对于重要数据，可以引入服务器密码机等实现重要数据存储机密性及完整性，并满足合规要求。2.6 商用密码安全服务2.6 商用密码安全服务为了更好的支持 5G 行业专网国产密码和应用，可借鉴 IT 领域和云计算领域成熟的密码服务体系，建立 5G 行业专网国产密码服务体系，满足密码测评的技术要求。逐步建立支持国产密码的密钥管理系统、密码机、CA 中心，以及支持商用密码的云或边缘云基础设施。图 9 5G 网络商用密码安全服务目前这方面缺少体系性设计指引，需要协同产业界各方共同努力，开展标准规划研究，指导相关体系的建立和技术实践，逐步建立和完善 5G 商用密码行业专网技术体系。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-27-2.7 商用密码 5G 专网建设模式2.7 商用密码 5G 专网建设模式根据网络建设模式，5G 行业专网可分为虚拟专网模式、混合专网模式和独立专网模式三类，覆盖行业用户的局域和广域业务需求。5G 网络国产密码方案支持不同的建设模式，适应不同场景的安全需求。（1）独立专网模式（1）独立专网模式独立专网模式全部为企业独占网络设备，为行业建立与公网完全隔离的行业专网，适用于高精制造、电力等专属需求大、安全要求高、业务连续性要求高等场景。在这种场景下，可以在用户可信接入、控制面、用户面、管理面全部采用商用密码算法，建立一套独立的端到端 5G 商用密码专网，独立建设，独立演进。图 10 5G 基于商用密码的独立专网（2）混合专网模式（2）混合专网模式混合共用专网模式是指复用部分公网资源，并根据行业用户需求将部分网络资源由行业客户独享的 5G 专用网络，适用于政务、工业中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-28-园区、工厂等有时延要求和数据安全隔离要求的垂直行业领域。在这种场景下，在用户认证、空口安全、下沉网元用户面安全采用商用密码算法，实现用户的可信接入、从 UE 到 DN 用户面的商用密码安全传输通道。图 11 5G 基于商用密码的混合专网（3）虚拟专网模式（3）虚拟专网模式虚拟专网模式利用 5G 公共网络资源，通过网络切片、边缘计算等技术，向行业用户提供的能满足其业务及安全需求的高质量专用虚拟网络，智慧城市、新媒体、智能交通等场景。在这种场景下，在用户认证、空口安全、UPF-DN 用户面安全采用商用密码算法，实现用户的可信接入、5G 网络到企业网络之间用户面的商用密码安全传输通道。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-29-图 12 5G 基于商用密码的虚拟专网依托不同的专网模式，为不同的行业用户按需提供自主可控、安全合规的 5G 商用密码应用服务，打造基于商用密码的 5G 网络安全创新能力和模式，赋能行业高质量发展。三、商用密码在 5G 网络中的应用实践三、商用密码在 5G 网络中的应用实践3.1 5G 网络商用密码服务基础设施3.1 5G 网络商用密码服务基础设施5G 网络在面向垂直行业时，呈现出业务系统云化、用户接入多样化、场景移动化、管理复杂化的特征，使得密码应用体系极其繁杂，密码产品数量、种类繁多，容易产生网络安全漏洞和隐患。此外，随着密码法等相关法律法规的颁布和实施，对信息系统密码应用提出了规范化要求和密评的规定，针对运营商行业，关基和等保三级以上系统需满足密评有关要求，然而，目前自身难以对密码应用体系的合规性和安全性进行评估。为了满足 5G 网络和行业用户在新时代、新场景下的安全需求，建立面向 5G 网络的商用密码服务基础设施，可以为系统和业务应用提供统一、集约的密码服务，同时满足 5G 面中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-30-向行业用户在安全能力建设过程中的自主可控和安全合规需求。图 13 5G 网络商用密码服务基础设施5G网络商用密码服务基础设施由5G商用密码资源池和5G网络商用密码服务平台两部分组成。5G 商用密码资源池提供统一的商用密码基础能力，由基础密码服务单元组成，包含云服务器密码机、签名验签服务器、时间戳服务器、SSL VPN 网关、IPSEC VPN 网关、数字证书认证系统等；5G 网络商用密码服务平台基于 5G 商用密码资源池通过统一的密码服务总线，对 5G MEC 平台及平台上的业务应用提供统一的商用密码服务，能够面向 5G 网络数据加解密、安全接入、身份认证等场景提供商用密码服务能力。5G MEC 与 5G 网络在结构深度绑定，5G 网络密码应用包括5G 终端安全、网络接入安全、5G MEC 平台及业务安全、平台管理中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-31-四部分。依托于 5G 网络商用密码服务基础设施，提供身份认证、数字签名、签名验证、数据加密、完整性保护等商用密码服务能力，从而实现身份认证、传输加密、存储加密等国产商用密码应用。（1）密码服务总线（1）密码服务总线把密码调用接口进行业务级封装形成统一密码服务API和SDK，对云平台上所有业务应用提供统一的密码服务，提供多租户的密码服务能力。支持业务应用的鉴别和密码服务权限控制；支持密码服务接口调度，匹配到对应的密码服务资源；支持日志采集，记录调用密码服务的详细日志。1)身份认证服务提供基于数字证书和密码技术的身份认证接口类服务，支持手机扫码认证、USBKey 证书认证等。2)数据加密服务对存储到数据库中的个人敏感数据、隐私数据、重要数据进行加密、解密。3)签名验签服务提供数字签名、签名验证、证书验证等密码服务。支持数据签名与验证、支持文件签名与验证；支持证书有效期验证、CA 根验证、CRL 验证等服务，支持证书/证书链的导入，支持多 CA 验证，为业务应用提供专用接口；支持 SM2/SM3/SM4 等商用密码算法。实现基于 SM2 算法的数字签名和验证功能,支持对数据、文件制作数字签名，签名结构符合 PKCS#1/PKCS#7 标准；支持验证符合中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-32-PKCS#1/PKCS#7 标准的签名结果，包括 RAW 签名/验签，Attached 签名/验签，Detached 签名/验签等多种签名验签方式。4)完整性保护服务面向重要数据在传输以及存储的完整性保护需求，结合数字证书、签名验签、云密码机提供完整性保护服务。提供基于消息鉴别码的完整性保护（HMAC-SM3）算法和基于数字签名的完整性保护（SM2-SM3）算法，支持数据完整性保护、文件完整性保护服务等。对外提供数据完整性保护接口协议，业务系统可以通过 Restful 接口方式或 SDK 方式调用数据完整性保护服务。5)数字信封及密码运算服务基于商用密码算法提供制作与解析数字信封、数据加密解密、数据摘要运算、数据签名、公钥加密、私钥解密等相关密码运算服务，为应用提供统一的密码调用方式，支持为云平台和云上业务系统提供基于数字信封的应用数据加密传输及基础密码运算服务。（2）密码平台管理服务（2）密码平台管理服务实现对各类密码服务接口、服务订购、应用调用、应用认证、平台运行等的管理。支持租户信息管理及服务订购；支持租户密码资源配置与信息管理；支持系统管理员、安全管理员、安全审计员等的系统管理；支持密码资源状态监控、统计展示和告警管理。（3）租户密码管理服务（3）租户密码管理服务为租户提供密码资源与应用管理服务门户。支持租户密码资源查看与管理；支持租户应用配置管理与权限控制；支持密码服务配置管中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-33-理与监测管控。（4）密码资源管理服务（4）密码资源管理服务负责接入和管理密码资源池的所有硬件密码设备和软件密码产品。支持密码资源池和密码产品配置管理；支持密码镜像管理，实现密码产品虚拟镜像的制作和管理；支持与云平台对接，实现密码镜像启停；支持云服务器密码机资源管理，实现对多台云服务器密码机的配置管理和密码资源编排。3.2 5G 车联网商用密码应用实践3.2 5G 车联网商用密码应用实践5G 网络安全是车联网系统中至关重要的部分，随着车联网的业务场景的不断丰富，信息篡改、隐私泄漏等问题层出不穷，给汽车的安全性带来极大的挑战。在车联网中，车辆与平台之间的认证、车与车之间的认证，车辆涉及数据交换问题，各智能设备实时进行的数据传输问题，都需要密码技术提供安全保障。密码算法作为安全领域的底层技术，在车联网安全防护技术架构中起着决定性作用。立足于此，基于 5G 网络“云网边端业”融合特点，以车联网基础设施车路 MEC 中心云为基础，构建车联网“云网边端业”一体化商用密码保障体系，提供身份鉴别、安全通道加密、数据加密等商用密码服务以及跨域互认，实现全方位的商用密码安全防护。在车辆网的场景中存在两类密码应用场景。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-34-图 14 5G 车联网商用密码应用（1）云平台侧和端侧互联（1）云平台侧和端侧互联在云平台侧和端侧互联场景中，存在中心云节点、边缘云节点、车侧系统、路侧系统等应用主体。通过构建密码云服务平台，实现云平台和云平台上业务系统对不同关键的重要数据、敏感信息、审计日志等重要的数据信息安全的机密性和完整性保护。端侧和云平台侧之间的通信过程采用基于数字证书的方式，通过构建端侧和云平台侧之间通信数据的机密性和完整性保护，建立基于商用密码技术的安全通道，解决端侧和云平台侧数据传输过程中安全不足等问题。中心云平台和边缘云平台之间通信过程，基于 GB/T 36968-2018信息安全技术 IPSec VPN 技术规范的 IPSec VPN，对进行数据备份的设备在通信前进行身份鉴别，并建立安全的数据备份传输通道，保障数据传输的机密性和完整性保护。（2）端侧与端侧互联（2）端侧与端侧互联车联网场景中最核心的是保护车侧系统和路侧系统在网络通信中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-35-过程中的数据安全。在车侧系统与路侧系统间采用 V2X 证书为车侧系统和路侧系统签发所需的注册证书、假名证书和应用证书，实现基于商用密码技术的身份认证，建立安全通道链路，保障身份的真实性和数据传输过程中的机密性和完整性。基于工信部可信根证书列表和可信域证书列表验证响应通信双方的证书，实现跨信任域的身份认证。3.3 5G 专网 MANO 商用密码应用实践3.3 5G 专网 MANO 商用密码应用实践面向管理面，5G 专网 MANO 实现了 5G 专网的管理和编排，独立实现网络部署、更新和扩容等网络编排能力，在 5G 专网 MANO管理中使用到密码的需求包括：（1）身份认证（1）身份认证对 MANO 应用人员和用户进行基于密码技术的身份鉴别，防止身份被假冒，保证 MANO 应用人员和用户身份真实性。（2）数据传输安全（2）数据传输安全基于密码技术建立安全的 MANO 管理数据安全传输通道，实现MANO 管理数据和指令的安全传输，防止被窃取和篡改。（3）日志安全存储（3）日志安全存储采用密码技术实现 MANO 管理日志完整性保护，防止被篡改。（4）重要数据存储安全（4）重要数据存储安全NFVO、VNFM、VIM 等各管理单元存储的管理数据、配置数据、工参数据采用明文存储，存在被窃取和篡改的风险，采用密码技术对存储的数据进行加密，防止被窃取和篡改。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-36-（1）总体应用框架（1）总体应用框架针对 5G 专网 MANO 密码技术应用需求，提出的总体架构部署图如图 15 所示：图 15 5G 专网 MANO 密码应用总体架构图（2）身份认证（2）身份认证在 MANO 应用客户端侧安装商用密码浏览器，为 MANO 用户分配智能密码钥匙（内置数字证书），基于数字证书技术实现 MANO用户的身份识别。MANO 各用户通过智能密码钥匙进行身份鉴别，智能密码钥匙内存放第三方 CA 颁发的个人数字证书。MANO 各管理网元对接签名验签服务器实现 MANO 用户人员身份的真实性进行鉴别。用户登录身份鉴别实现密码应用中，涉及的密钥为 SM2 签名算法公私钥，涉及的设备为智能密码钥匙和签名验签服务器，不存在私钥明文出现的情况。（3）数据安全传输（3）数据安全传输5G 专网 MANO 服务端部署 SSL VPN 安全网关，和商用密码浏览器配合完成商用密码 SSL 安全通道的建立，所有的数据均在此通中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-37-道内传输，实现 MANO 配置和管理数据传输的机密性和完整性保护，防止被窃取和篡改。对从 PC 端传输到 MANO 应用系统的重要数据如管理数据、配置数据、工参数据等在安全浏览器、USB Key 和 SSL VPN 安全网关之间建立的安全传输通道中传输，通过符合要求的密码技术保障数据传输的机密性、完整性。（4）日志完整性保护（4）日志完整性保护在 MANO 各网元所在网络内部署服务器密码机、签名验签服务器等密码计算资源池，对 MANO 所产生的系统日志、管理日志、操作日志、业务日志等进行完整性保护。在 MANO 各管理单元部署国家密码管理部门认可的服务器密码机、签名验签服务器，使用 HMAC-SM3 在日志记录写入时进行完整性保护，并在读取和使用时进行验证其完整性。（5）数据存储安全（5）数据存储安全对 5G 专网 MANO 各管理单元（NFVO、VNFM、VIM 等）所存储的管理数据、配置数据、工参数据等进行加密和完整性保护。对MANO 各管理单元存储在数据库中的敏感数据、业务数据等都可通过服务器密码机实现存储的机密性和完整性，防止恶意拖库、被篡改等风险事件发生。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-38-四、展望四、展望密码技术正在以前所未有的广度和深度与信息技术相互促进、融合发展,为网络空间的云计算、大数据、物联网等应用保驾护航。密码技术的发展已经不再是单一的领域需求，而是国家、行业、市场及自身发展的切实之需。此外，“放管服”改革将极大拓宽商用密码市场规模，整个密码产业面临一个大发展的机遇，面临一个蓝海空间。5G 作为推动数字经济高质量发展的重要引擎，安全作为数字经济健康发展的重要保障，统筹推进 5G 商用密码应用，协同创新，强化商用密码需求侧与供给侧互动对接，推出一批具有基础性、引领性、创新性、示范性、特色鲜明的优秀 5G 商用密码应用方案，逐步扩大5G 网络赋能行业的蓝海市场是当下 5G 与商用密码应用的必然发展。坚持 5G 商用密码应用助力行业用户高质量数字经济发展换挡提速是整个产业链共同追求的目标，也是壮大生态链、提升价值链、增强产业链的必由之路。目前面向基础电信企业网络的商用密码应用需求日趋细化，联通将充分发挥网络安全现代产业链链长的融通带动作用，携手业界各方，共同推动商用密码在基础电信网络中的应用，坚持政府主导、产业联动，共同打通商用密码应用产业链，畅通商密应用交流渠道，拓宽商密应用范围，壮大商密应用全景图，做强做优商密应用能力。面向新征程，未来基于 5G 网络商用密码应用发展需要行业产学研用各方力量凝心聚力，通力协作。联通愿与行业伙伴一起携手并进，共创未来。中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-39-附录 A：缩略语附录 A：缩略语缩略语全称释义5G5th Generation第五代移动通信3GPP3rd Generation PartnershipProject第三代合作伙伴计划5GC5th Generation CoreNetwork5G 核心网AAAAuthenticationAuthorization Accounting认证授权计费AKMAAuthentication and KeyManagement forApplications应用层认证和密钥管理AMFAccess and MobilityManagement Function接入与移动性管理功能ARPFAuthentication CredentialRepository and ProcessingFunction认证凭据存储和处理功能ASAccess Stratum接入层AUSFAuthentication ServerFunction鉴权服务器功能CACertificate Authority证书机构CCSAChina Communications中国通信标准化协会中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-40-Standards AssociationCRLCertificate Revocation List证书吊销列表DNData Network数据网络EAPExtensible AuthenticationProtocol可扩展认证协议EMSElement ManagementSystem网元管理系统gNBnext Generation Node B下一代 B 节点ICTInformationCommunicationTechnology信息通信技术ISO/IECInternational OrganizationforStandardization/International ElectrotechnicalCommission国际标准化组织/国际电工委员会KMSKey Management System密钥管理系统MANOManagement andOrchestration管理和编排MECMulti-Access EdgeComputing多接入边缘计算NASNon Access Stratum非接入控制中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-41-NEFNetwork ExposureFunction网络开放功能NFVONetwork FunctionVirtualisation Orchestration网络功能虚拟化编排NRFNetwork RepositoryFunction网络存储功能OMCOperations&MaintenanceCenter操作和运维中心PKCSPublic-Key CryptographyStandards公钥密码学标准RANRadio Access Network无线接入网RRCRadios Resource Control无线资源控制SBIService Based Interface服务化接口SEAFSecurity Anchor Function安全锚功能SMFSession ManagementFunction会话管理功能SUCISubscription ConcealedIdentifier签约用户隐式标识SUPISubscriber PermanentIdentifier签约用户永久标识TLSTransport Layer Security传输层安全UDMUnified Data Management统一数据管理中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-42-UEUser Equipment用户设备UPFUser Plane Function用户面功能USIMUniversal SubscriberIdentity Module通用用户身份识别模块VIMVirtualised InfrastructureManager虚拟基础设施管理VNFMVirtualised NetworkFunction Manager虚拟化网络功能管理中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-43-参考文献参考文献1 3GPP TS 23.501:System Architecture for the 5G System.2 3GPP TS 33.501:Security architecture and procedures forthe 5G system.3 YD/T 3628-2019，5G 移动通信网安全技术要求.4 赛迪研究院.2021-2022 年中国商用密码行业发展白皮书R北京：中国赛迪研究院,2022.5 数观天下.2021-2022 商用密码行业分析报告R.北京：数观天下,2022.6 北京商用密码行业协会.云密码服务技术白皮书R北京：北京商用密码行业协会,2019.中国联通 5G 网络商用密码应用白皮书（2023）-44-战略决策的参谋者技术发展的引领者产业发展的助推者战略决策的参谋者技术发展的引领者产业发展的助推者中国联通研究院是根植于联通集团（中国联通直属二级机构），服务于国家战略、行业发展、企业生产的战略决策参谋者、技术发展引领者、产业发展助推者，是原创技术策源地主力军和数字技术融合创新排头兵。联通研究院致力于提高核心竞争力和增强核心功能，紧密围绕联网通信、算网数智两大类主业，按照 4 2 X 研发布局，开展面向 C3 网络、大数据赋能运营、端网边业协同创新、网络与信息安全等方向的前沿技术研发，承担高质量决策报告研究和专精特新核心技术攻关，致力于成为服务国家发展的高端智库、代表行业产业的发言人、助推数字化转型的参谋部，多方位参与网络强国、数字中国建设，大力发展战略性新兴产业，加快形成新质生产力。联通研究院现有员工 700 余人，85%以上为硕士、博士研究生，以“三度三有”上海品茶为根基，发展成为一支高素质、高活力、专业化、具有行业影响力的人才队伍。中国联通研究院是根植于联通集团（中国联通直属二级机构），服务于国家战略、行业发展、企业生产的战略决策参谋者、技术发展引领者、产业发展助推者，是原创技术策源地主力军和数字技术融合创新排头兵。联通研究院以做深大联接、做强大计算、做活大数据、做优大应用、做精大安全为己任，按照4 1 X 研发布局，开展面向 C3 网络、大数据赋能运营、端网边业协同创新、网络与信息安全等方向的前沿技术研发，承担高质量决策报告研究和专精特新核心技术攻关，致力于成为服务国家发展的高端智库、代表行业产业的发言人、助推数字化转型的参谋部，多方位参与网络强国、数字中国、智慧社会建设。联通研究院现有员工近 700 人，平均年龄 36 岁，85%以上为硕士、博士研究生，以“三度三有”上海品茶为根基，发展成为一支高素质、高活力、专业化、具有行业影响力的人才队伍。态度、速度、气度有情怀、有格局、有担当中国联合网络通信有限公司研究院地址：北京市亦庄经济技术开发区北环东路 1 号电话：邮编：100176

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中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）中国联通基于 5G/5G-A网络的天地一体化安全白皮书（2023）中国联通基于 5G/5G-A网络的天地一体化安全白皮书（2023）中国联通研究院中国联通网络安全研究院下一代互联网宽带业务应用国家工程研究中心2023 年 11 月中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）版权声明版权声明本报告版权属于中国联合网络通信有限公司研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其他方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国联通研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）目录目录前 言.1一、天地一体化网络发展机遇.31.1 全球态势.31.2 政策驱动.41.3 业务需求.5二、基于 5G/5G-A 的天地一体化网络架构.5三、基于 5G/5G-A 的天地一体化网络安全层级.7四、基于 5G/5G-A 的天地一体化网络新挑战.8五、基于 5G/5G-A 的天地一体化网络典型安全风险及安全能力需求.95.1 基础设施层安全风险及安全能力需求.105.1.1 物理损毁.105.1.2 电磁干扰.115.1.3 设备内生安全功能增强.125.2 网络功能层安全风险及安全能力需求.135.2.1 认证授权安全.135.2.2 数据传输安全.165.2.3 网络隔离安全.17中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）5.2.4 网络边界安全.175.3 支撑管理层安全风险及安全能力需求.185.3.1 远程运维安全.185.3.2 统一安全管理.195.4 数据应用层安全风险及安全能力需求.225.4.1 数据全生命周期安全管理需求.22六、未来展望.25附录 A：缩略语.26参考文献.27中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）1前 言由于通信技术的不断演进和人类活动范围的不断扩大，仅依赖现有地面网络难以满足网络空间极大扩展的通信需求。而随着卫星通信技术的发展，卫星通信网络与 5G 地面通信网络在体制和技术上已基本具备融合的条件。基于 5G/5G-A 网络的天地一体化网络是以地基网络为基础，天基网络为补充和延伸，借助 5G 系统的技术框架，构建的全球无缝立体覆盖的信息通信网络，实现 5G 通信系统对空、天、地、海多场景的统一服务，具有重要的经济效益和社会效益。全球领先国家无不将天地一体化网络作为强化本国竞争力的战略方向，我国也陆续推出一系列政策，引导天地一体化产业发展。天地一体化产业发展势在必行，天地一体化安全更是重中之重，天地一体化安全是全球面临的共同问题，维护天地一体化安全是国际社会的共同责任，需要倡导开放合作的网络安全理念，客观看待和应对天地一体化安全风险，加强对话合作，共同构建和平、安全、开放、合作的天地一体化网络空间。本白皮书介绍了天地一体化网络发展现状和基于 5G/5G-A 的天地一体化网络架构，通过天地一体化网络新特征来理解安全新挑战，并围绕安全措施实施和安全能力建设的对象梳理了基于 5G/5G-A 的天地一体化网络安全层级，逐个层级分析了典型安全风险，进而提出相应的安全能力需求，以期为天地一体化体系建设提供安全方面的前瞻性分析。中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）2本白皮书目标读者包括但不限于移动运营商、卫星运营商、通信设备提供商、安全产品提供商、安全服务提供商、系统集成商，以及其他关心天地一体化网络安全相关的机构和个人。编写单位编写单位：中国联通研究院、中国联通网络安全研究院、下一代互联网宽带业务应用国家工程研究中心、中兴通讯股份有限公司、恒安嘉新（北京）科技股份公司、北京神州绿盟科技有限公司编委编委：中国联通研究院、中国联通网络安全研究院、下一代互联网宽带业务应用国家工程研究中心中国联通研究院、中国联通网络安全研究院、下一代互联网宽带业务应用国家工程研究中心：叶晓煜、魏进武、徐雷、张曼君、王蕴实、谢中怀、谢泽铖、王姗姗、陆勰、姚戈、程筱彪、侯捷、傅瑜、郭新海、陶冶、贾宝军、李强中兴通讯股份有限公司中兴通讯股份有限公司：亓娟，金友兴，闫新成恒安嘉新（北京）科技股份公司恒安嘉新（北京）科技股份公司：高华、袁堂岭、侯天齐北京神州绿盟科技有限公司北京神州绿盟科技有限公司：汤旭、彭超、雷新、封宏涛中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）3一、天地一体化网络发展机遇一、天地一体化网络发展机遇1.1 全球态势1.1 全球态势随着天地一体化网络军用价值的广泛关注和商业价值的不断提升，全球各国愈发重视天地一体化网络的战略地位及产业建设，全球在轨卫星数量稳步增长，且呈现低轨化、小体量化发展趋势。美国一直重视太空领域的发展，早在 2015 年美国 SpaceX 公司就启动了全球商业卫星互联网代表项目 StarLink 项目，宣布计划在太空搭建由约 1.2 万颗卫星组成的“星链”网络提供互联网服务。2018年 3 月美国政府推出 国家航天战略，通过部署多个卫星星座计划，推进低轨通信卫星组网工程建设，力争主导全球低轨宽带卫星市场。2022 年 9 月，美国联邦通信委员会（FCC）向电信服务提供商 LynkGlobal 颁发卫星通信服务（satellite-to-phone service）的商业许可证，使其可以在全球范围内提供手机和卫星的双向通信。在此基础上，SpaceX、AST SpaceMobile、Lynk 等公司都开始推动与运营商的合作，推出卫星直连手机、卫星通话等业务。地面终端厂商也积极推出各种卫星应用，如苹果手机与 GlobalStar 合作提供的紧急 SOS技术。欧洲政府也积极推动空天地一体化网络的部署。2022 年 11 月，欧洲航天局宣布未来 3 年投 169 亿欧元，旨在加强其在太空的战略自主权。2023 年 2 月，为摆脱欧洲大陆对 StarLink 系统的依赖，欧盟决定打造属于欧洲的宽带卫星网，即 IRIS2 卫星网络，为各国政府提中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）4供弹性和安全的连接解决方案，以保护欧洲公民，并将为欧洲经济和社会的利益提供商业服务。1.2 政策驱动1.2 政策驱动我国政府高度重视空天地一体化网络建设，出台了一系列政策和措施，对行业发展起到了重要的指示意义。2017 年中央网信办牵头规划面向民用的低轨卫星互联网星座，提出加强太空领域统筹，推动军民融合发展。2020 年首次将卫星互联网纳入新基建范畴。工信部关于政协十三届全国委员会第三次会议第 3776 提案答复的函提出推进基于 5G 的卫星互联网总体技术要求等标准制定，推动 5G 与卫星通信融合应用。2021 年 3 月，“十四五”规划及 2035 年愿景目标纲要中提出建设高速泛在、天地一体、集成互联、安全高效的信息基础设施，打造全球覆盖、高速运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系。2021 年 11 月，工信部“十四五”信息通信行业发展规划中强调加强卫星通信顶层设计和统筹布局，推动高轨卫星与中低轨卫星协调发展。推进卫星通信系统与地面信息通信系统深度融合，初步形成覆盖全球、天地一体的信息网络。2023 年 2 月，工信化部印发关于电信设备进网许可制度若干改革举措的通告，对卫星互联网设备、功能虚拟化设备，按照电信条例电信设备进网管理办法等规定，纳入现行进网许可管理。天地一体化网络建设对我国发展有着极其重要的意义。“一带一路”战略背景下，现有的网络覆盖面积无法满足全球全域全时信息服务需求。而随着各国竞争场景由地面转向太空，太空资源的争夺愈加中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）5激烈，卫星轨位、空间通信频谱等不可再生资源日益稀缺。因此，快速推进天地一体化网络建设，不仅有利于我国对外政策的持续开展，更有利于我国在愈发复杂的国际形势中攻克空间科技的技术高地。1.3 业务需求1.3 业务需求天地一体化网络对比传统地面网络，具有覆盖范围广、受环境影响小、容灾能力强等显著优点，能够提供全球通信、物联网、导航、定位及遥感等多种业务能力。从行业应用角度来说，天地一体化网络可在交通、环保、农业等多个行业领域应用，提供大型交通工具（航空及航海）宽带通信、车联网通信、远洋作业、监控巡检等典型行业应用。从公众业务角度来说，天地一体化网络可以满足特定场景公众通信需求，比如应急救灾、深度驴友、野外作业、牧民放牧和出境漫游等。短期看公众场景受限于技术、成本、性能等多重因素，应用场景有限，但随着手机直连和低轨卫星互联网的加速落地，有望创造公众市场消费新空间。二、基于 5G/5G-A 的天地一体化网络架构二、基于 5G/5G-A 的天地一体化网络架构基于 5G/5G-A 的天地一体化网络按照组网方式的不同，主要可分为“透明转发”与“再生转发”两种网络架构。“透明转发”组网方案为当前成熟方案，如图 1 所示，终端可以连接卫星，由卫星做为中继节点，改变上行射频信号的频率载波，并对其进行滤波和放大，将信号传输接入地面网络，但所负载的信号波形不发生变化。地面信关站透传信号，由地面蜂窝网络为终端提供完整的网络功能和应用服务。目前主要应用于于信关站辐射范围内的偏中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）6远地区个人用户应急通信、无地面覆盖地区补充覆盖等场景。但受地理因素或者政治因素的限制，部分地区无法部署信关站，无法实现全球覆盖。“再生转发”组网方案目前尚处于探索论证阶段。如图 2 所示，蜂窝设备与卫星平台一体，可再生模式的卫星搭载天基接入网甚至天基核心网，具有一定的星上处理能力。终端通过天基接入网，甚至天基核心网接入地面网络。天基网络可结合通信卫星的载荷、能力、资源进行网络功能裁剪和优化。天基接入网可以提供接入网部分功能（DU）或接入网全部功能（CU DU）。天基核心网可以提供 5G 核心网的全部网络功能，包括 AMF、SMF、PCF、UDM、AUSF、UPF、MEC 等的网络功能；也可以提供 5G 核心网的部分网络功能，例如仅提供 UPF的网络功能。再生转发模式下，终端通过天基接入网、天基核心网接入地面网络，可在无信关站地区通过星间链路进行转发，实现灵活路由全球无缝覆盖。图 1 基于 5G/5G-A 的天地一体化“透明转发”组网方案中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）7图 2 基于 5G/5G-A 的天地一体化“再生转发”组网方案三、基于 5G/5G-A 的天地一体化网络安全层级三、基于 5G/5G-A 的天地一体化网络安全层级围绕基于 5G/5G-A 的天地一体化网络安全措施实施和安全能力建设的对象，可以将天地一体化网络安全划分为 4 个层级，包括 L1层基础设施层安全、L2 层网络功能层安全、L3 层支撑管理层安全和L4 层数据应用层安全。(1)基础设施层安全天地一体化网络基础设施层安全主要保障终端、地面移动蜂窝网络设备（地基接入网、地基核心网等）、星上移动蜂窝网络设备（天基接入网、天基核心网等）、信关站、卫星等天地一体化网络基础设施安全。(2)网络功能层安全网络功能层安全主要包括在天地一体化网络基础设施上部署的网络安全功能和实施的安全措施，用来保障空天地一体化网络自身安全运营需求。中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）8(3)支撑管理层安全支撑管理层安全主要对天地一体化网络设备、人员、流程等进行安全管理，满足行业安全监管要求。可以通过安全的运维管理提高天地一体化网络的运行质量，通过建设安全系统对天地一体化网络安全赋能，实现设备资产清晰、网络运行稳定有序、事件处理及时合理。(4)数据应用层安全天地一体化数据通常包括与用户相关的身份标识信息、网络位置信息、业务数据，以及网络设备信息、管理运营等网络资产和管理数据。数据应用层安全主要是保障数据在天地一体化网络和系统内部采集、处理、存储、共享和销毁等全生命周期的安全，并根据上级监管要求，履行数据安全保护职责。四、基于 5G/5G-A 的天地一体化网络新挑战四、基于 5G/5G-A 的天地一体化网络新挑战基于 5G/5G-A 的天地一体化网络相比传统地面移动通信网络，在业务模式和网络部署上都发生很大变化，呈现出物理环境复杂化、网络架构异构化、多协议栈融合化和跨域互联规模化的新特征，为各安全层级带来新的安全挑战。(1)物理环境复杂化天地一体化网络部署的物理环境进一步复杂化与开放化，网络基础设施面临自然环境破坏、信号干扰、星上安全防护困难等挑战，影响设备可用性。(2)网络架构异构化天地一体化网络跨越陆、海、空、天多层级建设形成融合网络，中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）9对网络安全要求进一步提高，需要部署适用于融合网络的安全功能，抵抗网络安全风险。(3)系统协议融合化天地一体化网络多系统多协议栈融合，需要对卫星部署网络和地面部署网络进行统一安全管理，实现星地融合、协同联动的安全运维和防护。(4)跨域互联规模化天地一体化多域异构互联模式下，加剧数据安全风险，需要对天地一体化网络数据进行全生命周期安全管理，根据上级监管要求，履行数据安全保护职责。五、基于 5G/5G-A 的天地一体化网络典型安全风险及安全能力需求五、基于 5G/5G-A 的天地一体化网络典型安全风险及安全能力需求多样化的场景、新型的接入方式以及融合的网络架构给天地一体化网络安全带来了新的风险和需求。本章节进一步分析基于 5G/5G-A的天地一体化网络在基础设施层、网络功能层、支撑管理层、数据应用层各安全层级的典型安全风险和安全能力需求。中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）10图 3 基于 5G/5G-A 的天地一体化网络典型安全风险及需求全景图基于 5G/5G-A 的天地一体化网络典型安全风险及需求全景图5.1 基础设施层安全风险及安全能力需求5.1 基础设施层安全风险及安全能力需求天地一体化网络星上网络基础设施对比传统地面移动蜂窝网络基础设施，面临部署物理环境更复杂、通信环境更开放等问题，存在物理损毁和信号干扰等安全风险。并且由于卫星载荷能力有限，传统安全防护系统难以部署，需要增强星上网络基础设施自身安全防护能力，具有设备内生安全增强的安全需求。5.1.15.1.1物理损毁物理损毁(1)安全风险分析天地一体化星上网络基础设施长期处于恶劣的物理环境中，容易受到宇宙射线、大气层电磁信号、太阳黑子爆发等不可控的自然因素影响，遭受物理破坏，对自身可用性造成严重的威胁。另外，由于天地一体化网络在军事领域的重要作用，天地一体化网络基础设施也会成为敌方的重点打击对象，存在遭受武器攻击的风险。中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）11(2)安全能力需求星上网络基础设施遭遇恶劣空间环境或面临人为的恶意攻击，空间通信节点、通信链路等发生故障时，需要具备维持自身功能的能力，最主要的抗损毁策略是网络基础设施冗余备份，在分散化星座设计的卫星上部署备用网络基础设施，防止单颗卫星遭受自然因素破坏或武器攻击后，网络基础设施和通信链路彻底失效。5.1.2 电磁干扰5.1.2 电磁干扰(1)安全风险分析由于通信卫星处于复杂的电磁环境中，传输链路信号容易遭受大气层电磁信号、宇宙射线等自然电磁干扰或人为恶意电磁信号的干扰，导致正常的数据传输过程受到影响，甚至发生中断。信号干扰主要包括欺骗干扰和压制干扰两种形式实现。欺骗干扰主要通过模拟伪造等方式诱导用户端做出错误判断。压制干扰主要通过同频段大功率噪声信号干扰，导致信噪比降低，使通信系统降低或者失去可用性。(2)安全能力需求由于天地一体化通信节点、通信链路面临自然的电磁干扰或人为电磁攻击风险。应当合理应用多种抗干扰技术，提升通信链路的实际抗干扰能力。目前抗干扰技术包括跳频调制和扩频调制技术、指纹鉴别与角度鉴别技术、点波束技术及自适应波束形成技术、猝发通信技术和认证加密技术。实际部署中可以通过部署检测和定位干扰系统或者网络设备自身增强抗干扰能力来实现。中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）125.1.3 设备内生安全功能增强5.1.3 设备内生安全功能增强(1)安全风险分析由于卫星载荷能力有限，星上网络基础设施电源供电等方面存在局限性，传统防火墙、入侵检测等安全系统难以部署在卫星上，星上网络基础设施面临比地面网络更加严峻的网络攻击风险，一旦被黑客攻击，将直接影响设备可用性，进而影响天地一体化网络正常运转。(2)安全能力需求星上网络基础设施需要具备设备内生的安全增强功能，提供基础设施层主动防御能力，建议满足下面几个方面的能力：可信启动能力星上网络基础设施具备可信启动能力，在启动后进行安全自检，保证设备自身的安全。远程确认能力星上网络基础设施启动后，需要地面二次确认才能继续加载软件和执行。访问控制能力星上网络基础设施支持网络白名单功能，只允许合法的地面站接入到星上网络。安全态势感知能力为保障天地一体化融合网络安全，需要安全态势感知组件收集卫星网络星座运控链路、馈电链路、用户链路及地面链路所涉及的访问主体和客体设备可信单元的态势信息。星上网络基础设施需要支持收中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）13集设备运行状态及所处环境信息，并将态势信息进行存储与记录，提供威胁情报源进行分类运算。由于星上 UPF 既有可能成为主体访问卫星资源发送数据，也可能成为客体被星上接入网访问，建议 UPF 需要内置安全态势组件。安全防护能力星上网络基础设施需要支持内置防火墙和内置抗 DDoS 功能，对于设备本身进行主动的安全防护。由于攻击星链手段以用户侧发大包造成卫星链路瘫痪为主，内置防火墙和内置抗 DDoS 功能可以减轻卫星上的算力消耗与内部传输压力。但是由于卫星空间、电力、算力均有限，难以像地面网络一样开展全面的安全防护，考虑提供轻量级的DDoS 攻击检测方法。也可以构建无监督的、受流量特性训练的神经网络（AI）来识别攻击流量，实现抗 DDos 和防火墙的功能。5.2 网络功能层安全风险及安全能力需求5.2 网络功能层安全风险及安全能力需求天地一体化网络跨越陆、海、空、天多层级建设形成融合网络，面临海量多源终端接入、传输信道开放变化、跨域网元互联、网络资源共享、网络边界增多等问题。需要重点关注天地一体化场景下的认证鉴权安全、数据传输安全、网络资源共享安全和网络边界安全。5.2.1 认证授权安全5.2.1 认证授权安全(1)安全风险分析天地一体化网络广覆盖、异构化、拓扑时变特性下，对验证通信节点、访问身份、共享资源的真实性的安全需求进一步提高。天地一体化网络相比传统网络具有更广的覆盖范围，需要支撑海量多源终端中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）14随时随地无缝安全接入异构融合网络，而天基节点资源受限，存在认证拥塞安全风险。另外，卫星节点长期运行在暴露的空间轨道，且拓扑周期性高度动态变化，攻击者更易假冒、劫持合法终端或网络节点，需要加强跨域互联网元的认证鉴权。同时，多运营方融合组网场景下，还需要满足多方互信需求。建议综合考虑通信节点安全等级、业务安全需求和系统计算处理能力，针对不同业务场景下不同对象的差异化安全认证需求，选择适用的认证鉴权技术，保障天地一体化网络安全。(2)安全能力需求天地一体化网络广覆盖场景下，终端接入认证需要满足海量随机接入、低时延、切换频繁等需求，还需要考虑资源受限的天基节点对认证消息的处理能力。现有对于终端的接入认证算法普遍资源开销较大，建议对于天地一体化终端和安全等级要求不高的节点，在保证安全性的基础上，应用轻量级接入认证技术，既可以满足接入认证安全需求，又可以抵御认证拥塞安全风险。轻量级认证技术可以利用经典密码机制，优化已有的加密算法结构，或者在不降低安全性能的条件下，减小占用的资源与成本开销。主要实现方式包括设计轻量级接入认证协议，简化认证流程、压缩协议字段等。天地一体化网络可广泛应用于政治、军事、经济和社会等领域，不同业务场景下也存在不同安全保障能力需求。针对接入认证安全要求高的业务类型，在信道特征明显的场景下，可以考虑采用物理层认证技术，通过丰富和多样化的信号内生特征实现物理层认证，增强接入认证安全性。物理层认证技术通过基于物理层的特征属性来实现对中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）15身份和消息的认证，充分利用了底层信号特征属性，具备较高的协议架构兼容性、较高的协议灵活性以及较低的时延等优良特性。天地一体化网络跨越陆、海、空、天多层级形成融合网络，网络架构前所未有的庞大而复杂，且天基网络、空基网络和地面网络可能由不同的运营实体建设维护，多运营方融合组网场景下存在强烈的多方互信需求。可以考虑通过区块链技术进行身份管理，解决身份自主管控、不可篡改、有限匿名、跨域互联多方信任等问题。区块链为归属权极度分散的分布式网络部署的基础环境，提供了一种面向网络的信任体系，非常适用于天地一体化网络异构融合分布式部署的网络架构下的认证鉴权。天地一体化网络拓扑周期性高度动态变化场景下，采用零信任接入机制，从对天地一体化用户访问主体的不信任开始，通过持续的身份鉴别和监测评估，动态调整访问策略和权限，实施精细化的访问控制和安全防护，有助于保障天地一体化网络持续、健康、可靠的运行。表 1 天地一体化网络认证鉴权安全技术适用场景认证对象认证技术天地一体化网络应用场景终端轻量级认证天地一体化网络广覆盖场景下，支撑海量低安全需求节点低时延接入物理层认证信道特征明显的场景下，支撑高安全需求节点接入网元设备、访问身份、承载网络、共享资源区块链技术天地一体化融合组网多方信任场景下，满足自主管控、不可篡改及有限匿名需求零信任技术天地一体化网络拓扑周期性高度动态变化场景下，通过持续的身份鉴别和监测评估，保障网络安全中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）165.2.2 数据传输安全5.2.2 数据传输安全(1)安全风险分析天地一体化网络下的数据传输安全，需要重点关注无线链路数据传输安全风险、互联互通网元数据传输安全风险和 OM 数据传输安全风险。天地一体化网络传输信道开放、传输距离跨度大，空中信道传输数据比传统网络更容易受到人为干扰、窃听、篡改、重放和无线资源占用等威胁。另外，天地一体化网络拓扑动态变化，跨域部署下互联互通网元间的数据传输安全风险加剧。对于星上网络基础设施的远程运维场景下，更需要进一步加强 OM 数据传输安全保护，利用成熟的安全措施、有效的安全手段、创新的安全技术来应对。(2)安全能力需求针对无线链路数据传输安全风险，可以考虑应用物理层加密技术，实现天地一体化网络中数据传输过程中机密性和完整性保护的安全增强。物理层加密技术从无线信号传播特点入手，利用无线信道的不可测量、不可复制的内生安全属性，将传统需经过终端、接入点和网络之间跨协议层、依靠附加安全字段的加密和认证流程，转化为利用信道指纹和射频指纹，在终端与接入点之间通信的物理层实现内生安全。针对互联互通网元数据传输安全风险，建议通过合适的安全机制，消减网元间非法访问及数据传输泄露风险。针对远程运维场景下 OM数据传输安全风险，建议采用必要的安全传输协议进行通信，提供服务器认证、数据机密性及信息完整性保护。中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）175.2.3 网络隔离安全5.2.3 网络隔离安全(1)安全风险分析基于 5G/5G-A 的天地一体化网络按照纵向逻辑仍可以划分为用户平面、控制平面和管理平面。用户平面主要处理天地一体化网络用户面数据流量，控制平面主要处理天地一体化网络控制面数据流量，管理平面主要处理 5G 网络的管理数据流量和卫星平台操作指令流量等。如果天地一体化网络管理平面、控制平面和用户平面没有进行安全和有效地隔离，可能导致非法的侧通道攻击及威胁的扩散。另外，天地一体化网络将在共享的网络基础设施上，同时为公众用户、行业用户和特殊用户提供网络服务，需要为不同安全等级的业务提供不同等级的安全保障机制和可定制的安全服务。(2)安全能力需求需要对天地一体化网络管理平面、控制平面和用户平面实施三面隔离，避免互相访问和相互影响，提高网络安全性。对公众用户、行业用户和特殊用户可以利用切片技术，进行网络资源安全隔离，制定合适的网络切片访问策略，防范 UE 访问未经授权的切片及切片间非法访问，并制定合适的跨域协同的端到端切片管理规则，避免切片间资源抢占。5.2.4 网络边界安全5.2.4 网络边界安全(1)安全风险分析天地一体化网络跨越陆、海、空、天多层级形成融合网络的同时，也产生了更多的网络边界，边界安全风险越加明显。对于天地一体化中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）18网络的“透明传输”组网架构下，由于卫星网络信关站地面网络可能分别属于不同的网络运营方，对于网络边界的互联互通的接口安全、访问安全和边界流量安全等问题需要特别关注。对于“再生转发”的网络架构，即便星上网络基础设施和地面网络基础设施属于同一个网络运营方，但由于其部署物理位置的明显差异，需划分成不同的安全域，重点考虑域间安全边界防护问题。(2)安全能力需求需要根据网络设备不同的安全需求以及与外部网元之间的关系，按照组网方式将网络划分为不同的安全域，并按照网元的业务功能、网元部署位置、网络连接与边界防护的原则进行安全子域划分。针对安全域的划分实施边界防护措施，比如设置合适的访问控制规则，部署边界检测和防护设备。在跨域互联互通接口处，应考虑边界防护安全部署，部署防火墙、异常流量识别、抗 DDOS 等安全设备/功能，及时检测、防止或限制来至外网发起的攻击。跨域网元间应配置互访安全策略，限制仅允许白名单之间的设备互访。访问控制规则的设置，应遵循访问控制规则数量最小化原则。5.3 支撑管理层安全风险及安全能力需求5.3 支撑管理层安全风险及安全能力需求天地一体化网络以地基网络为依托、天基网络为拓展，在多网络多系统融合场景下，要重点关注远程运维安全和统一安全管理等问题。5.3.1 远程运维安全5.3.1 远程运维安全(1)安全风险分析天地一体化网络在“再生转发”组网架构下，由卫星搭载基站甚中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）19至核心网的部分或者全部功能，可以有效降低信令和业务的处理时延、提升用户体验。但对于星上网络基础设施（星上基站、星上核心网）需要地面网络进行远程运维管理，存在远程运维的安全风险。非法用户可以通过对空天地运维管控中心或信关站发起攻击，伪造合法用户身份，获取操作权限，下发危险操作指令。同时与传统地面网络类似，也存在操作维护人员身份不确定、授权不清晰，操作不透明、过程不可控，结果无法审计、责任不明确等安全风险，最终导致安全事故，影响运维安全。(2)安全能力需求对于星上网络基础设施的远程运维管理，除了需要具备基础的账号管理，密码管理，分权分域等安全能力。针对一些重要的远程运维操作，需要实施金库模式多人执行、多因素身份认证、零信任认证等方案对运维操作进行持续评估，确保所有操作都是在授权状态下安全执行。远程运维的安全能力在满足相应级别的安全物理环境、安全通信网络、安全区域边界、安全计算环境、安全管理中心及管理部分要求基础上，最大程度发挥安全措施的保护能力。在设备上采取审计措施，对链路、设备和服务器运行状况进行监控并能够告警。对安全策略、恶意代码、补丁升级进行集中管理。5.3.2 统一安全管理5.3.2 统一安全管理(1)安全风险分析天地一体化网络以地基网络为依托、天基网络为拓展，在多网络中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）20多系统融合场景下，独立分散、不能协同联动的安全防护机制无法对抗天地一体化网络潜在的泛在攻击，需要对卫星部署网络和地面部署网络进行统一安全管理。当星上网络节点或通信链路发生异常，可以根据业务特性、网络拓扑、网络负载等动态调整网络结构，保障星上网络节点和通信链路的可用性和安全性。并且需要解决天地一体化网络安全威胁种类多、脆弱点分布广、星上计算能力受限等问题，实现天地网络协同安全防护，精准感知安全风险，智能联动管控安全威胁。(2)安全能力需求天地一体化网络需要进行统一安全管理，通过统一安全管理自动化流程，构建发现、反应、处置、恢复闭环管理体系，建立安全开放的威胁信息共享机制，通过对接共享平台实现全面协同、全网联动，建立集中统一指挥，各网络独立防护的联动机制，提升安全事件处置效率。最终，天网地网协防联动来实现跨域网络资产安全管理、跨域威胁监测预警和跨域攻击溯源，完善风险控制、应急响应和整体安全防护的水平。跨域网络资产管理网络资产是构成网络信息系统的软件、硬件、服务等资源的集合，是安全机制保护和安全管理的主体对象，只有精准识别和有效管理到资产，后续一系列安全保障机制才能够按预期有效落实。需要对天地一体化网络资产进行全生命周期资产管理，包括识别准入、资产建档、资产画像、关系盘点、变更稽查等重点环节，保障天地一体化网络的网元资产安全和通信链路安全。通过主动扫描探测、被动流量分析的中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）21方式实现跨域资产的发现与识别，建立网络资产与安全事件关联能力，建立丰富、全面的网络资产特征库，并实现网络资产共享机制，以助力实现安全信息的上下联动、协同处置。精准获取跨域网元资产测绘，实现网元非法接入、非授权操作等安全管理。实时发现天地一体化网络通信链路的异常，并根据网络编排指令，进行通信链路重建。跨域威胁监测预警通过天地一体化网络全网布防，实现地面网络、卫星网络、用户终端的全面感知协同，通过融合全网的安全数据、威胁情报、基础资源库等核心资源，全面感知网络安全威胁态势、洞悉网络及应用运行健康状态。基于攻击识别引擎、行为分析引擎所具备网络空间安全持续监控能力，快速发现恶意解析和非法外连。可以利用图形化技术对资产分布、数据流向、异常行为、访问等要素进行集中展示，实现网络资产、数据流转、安全事件、安全决策等网络安全管理过程显形化，实现网络安全状况态势可视、数据资产可知、安全风险可管，提升天地一体化网络安全整体保护能力。跨域攻击溯源相较地面网络攻击溯源，天地一体网络由于网络结构更复杂、数据流转路径更长，跨域攻击溯源难度更大、反制力度更强。需要通过对全网流量日志的海量信息分析，对安全攻击事件进行攻击溯源，生成威胁情报。形成数据流转路径还原、流转节点数据处理行为溯源、数据血缘分析等技术能力，可视化呈现数据流动全路径和操作行为。通过全流量分析技术实现完整的网络攻击溯源取证，帮助安全人员采中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）22取针对性响应处置措施。攻击溯源能力应该包括失陷资产溯源、重大安全事件攻击链追踪和复盘分析等，提升天地一体化网络主动防御能力。5.4 数据应用层安全风险及安全能力需求5.4 数据应用层安全风险及安全能力需求天地一体化网络承载的众多业务将依赖于实体间共享和处理大量的数据，需保障天地一体化网络数据安全。天地一体化网络数据在采集、存储、传输、利用、销毁的处理环节都存在安全风险，需要对数据进行全生命周期安全管理。5.4.1 数据全生命周期安全管理需求5.4.1 数据全生命周期安全管理需求(1)安全风险分析放眼全球数据泄露事件频繁发生，过度收集、滥用用户个人信息问题大量存在，非法数据共享与交易带来的安全挑战愈加严峻，国家重要数据资源流失风险不容忽视。由于数据资源与传统资源不同，具有流动特性，而天地一体化融合网络数据流动路线更复杂，面临了更加严峻的数据泄露挑战。另外，天地一体化网络数据在采集、存储、传输、使用、共享等多种流动场景下，也面临着安全漏洞、恶意攻击、越权访问、数据篡改、违规爬取等各种安全风险。需要切实加强数据全生命周期的各个环节的安全保护，针对各应用领域和业务场景下的不同特点，形成闭环安全管理模式，有效保护用户数据安全的合法权益，切实维护空天地一体化网络重要数据安全。(2)安全能力需求天地一体化网络需要对数据进行分级分类管理，并且全面保障数中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）23据采集、数据识别、数据安全存储与计算、数据流转轨迹分析与溯源、数据隐私保护、数据审计等数据全生命周期安全。数据采集及识别应部署天地一体化网络所需的数据采集能力，对空、天、地各域的原始数据进行覆盖全链条的统一采集汇聚，并对数据进行格式和内容解析。应该支持对数据源中数据的识别能力，支持对采取加密措施的应用或设备进行识别和进行流量中识别资产信息，并且支持基于网络层要素的数据采集策略，减少不必要的性能消耗，提升网络流量质量精准性。数据安全储存与计算支持对天地一体化网络中存储的访问令牌等敏感数据进行加密存储，不应在日志和配置文件中明文记录敏感数据。通过建立数据加密机制，将重要数据在数据库中进行加密方式存储。对影响天地一体化网络运行的重要数据进行完整性检测，如系统配置信息、使用者身份标识、授权凭证等，确保重要数据在损坏和丢失时能够及时发现。数据流转轨迹分析与溯源跨组织、跨地域、复杂多样的网络攻击，为天地一体化网络溯源追踪带来巨大挑战。数据流转轨迹分析和溯源是支撑天地一体化网络安全技术手段建设的重要环节，是信息通报、应急处置的重要技术支撑。可以通过采集天地一体化网络各安全域原始数据信息，结合威胁情报以及业务系统产生的业务管理数据，经数据治理及算法引擎、溯源模型计算后，形成满足数据流转轨迹分析与溯源所需要的场景基础中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）24数据，实现对涉及本网、跨域、跨境任意维度轨迹路径进行数据流转轨迹分析和溯源，最终快速直观地定位运营问题、安全风险、追溯攻击路径和威胁源头。数据隐私保护天地一体化网络承载着众多用户的隐私和敏感信息，不同用户、不同业务场景对隐私保护的需求不尽相同，因此需要针对不同的用户和业务场景采用不同技术措施解决天地一体化网络的隐私保护问题。对隐私数据的保护重点是在隐私数据的收集、传输、处理和存储、转移、销毁等过程中保证相关法律法规的隐私保护要求的落实。根据隐私数据在天地一体化网络中的实际使用情况，从数据采集传输、数据脱敏、数据加密、安全基线建立、数据发布保护等方面采用不同技术措施保证数据的隐私安全。数据审计为了加强天地一体化系统可维护性和操作安全性，在回溯问题、定界责任方面更高效，需要对系统日志、应用日志和安全日志等类型日志数据进行审计。天地一体化数据审计应该包括对数据状态的监测和数据变化行为分析，对日志进行关联分析、安全审计及统计分析，根据安全事件关联策略、审计策略规则产生告警。监测系统中被管账号对被管资源的高敏数据访问和关键操作行为，用于安全审查和追踪依据。中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）25六、未来展望六、未来展望基于 5G/5G-A 的天地一体化网络吸收了传统卫星通信和地面移动通信的双重优势，扩展了 5G 技术和卫星通信的应用领域，而且为下一代空、天、地一体化融合通信系统奠定了基础。中国联通协同产业伙伴发布 中国联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书，为全行业天地一体化网络安全能力建设提供参考，对于天地一体化网络安全快速发展有着积极和重要的价值及意义。尽管对天地一体化网络的研究已经全面展开，并吸引了学术界和产业界的关注，但由于天地一体化网络的大时空尺度、动态性强、结构复杂等特点，许多问题难以用传统网络理论解决，尚有诸多关键技术问题和通信设施部署问题等待被攻克。天地一体化网络安全是全球面临的共同问题，全行业可通过共同的天地一体化网络安全理念、共识的天地一体化网络安全框架及共建的天地一体化网络安全能力，应对潜在的安全挑战。中国联通将持续聚焦天地一体化安全研究进展，加强与生态伙伴合作，全力促进天地一体化安全产业发展和繁荣。中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）26附录 A：缩略语附录 A：缩略语英文缩写英文缩写英文全拼英文全拼中文释义中文释义5G5th Generation MobileCommunication Technology第五代移动通信技术AIArtificial Intelligence人工智能AMFAccess and MobilityManagement Function接入和移动管理功能AUSFAuthentication ServerFunction认证服务器功能CUCentralized Unit集中单元DDoSDistributed Denial ofService分布式拒绝服务攻击DUDistributed Unit分布单元FCCFederal CommunicationsCommission美国联邦通信委员会IPSecInternet Protocol Security互联网安全协议MECMulti-access Edge Computing多接入边缘计算PCFPolicy Control Function策略控制功能SMFSession Management Function会话管理功能中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）27参考文献参考文献1.3GPP.Study on using satellite access in 5G(Release16):TR22.822 v16.0.0S.2018.2.3GPP.Study on architecture aspects for using satelliteaccess in 5G(Release 17)：TR 23.737 V17.2.0(2021-03).3.3GPP.Study on new radio（NR）to support non-terrestrialnetworks：TR 38.811 v15.0.0S/OL.2023-05-044.IMT-2030(6G)推进组，6G 网络安全愿景技术研究报告5.IMT-2030(6G)推进组，6G 总体愿景与潜在关键技术白皮书6.CCSA.基于 5G 的卫星通信系统研究7.CCSA.面向 5G 增强及 6G 的星地融合技术研究8.中国联通.中国联通天地一体融合通信愿景白皮书.20239.王蕴实，张曼君，徐雷，谢中怀.天地一体化网络安全使能技术研究J.邮电设计技术，2023（8）：1-4.中联通基于 5G/5G-A 网络的天地一体化安全白皮书（2023）28战略决策的参谋者技术发展的引领者产业发展的助推者战略决策的参谋者技术发展的引领者产业发展的助推者战略决策的参谋者技术发展的引领者产业发展的助推者战略决策的参谋者技术发展的引领者产业发展的助推者战略决策的参谋者技术发展的引领者产业发展的助推者战略决策的参谋者技术发展的引领者产业发展的助推者战略决策的参谋者技术发展的引领者产业发展的助推者战略决策的参谋者技术发展的引领者产业发展的助推者态度、速度、气度有情怀、有格局、有担当中国联通研究院是根植于联通集团（中国联通直属二级机构），服务于国家战略、行业发展、企业生产的战略决策参谋者、技术发展引领者、产业发展助推者，是原创技术策源地主力军和数字技术融合创新排头兵。联通研究院致力于提高核心竞争力和增强核心功能，紧密围绕联网通信、算网数智两大类主业，按照 4 2 X 研发布局，开展面向 C3 网络、大数据赋能运营、端网边业协同创新、网络与信息安全等方向的前沿技术研发，承担高质量决策报告研究和专精特新核心技术攻关，致力于成为服务国家发展的高端智库、代表行业产业的发言人、助推数字化转型的参谋部，多方位参与网络强国、数字中国建设，大力发展战略性新兴产业，加快形成新质生产力。联通研究院现有员工 700 余人，85%以上为硕士、博士研究生，以“三度三有”上海品茶为根基，发展成为一支高素质、高活力、专业化、具有行业影响力的人才队伍。中国联通研究院是根植于联通集团（中国联通直属二级机构），服务于国家战略、行业发展、企业生产的战略决策参谋者、技术发展引领者、产业发展助推者，是原创技术策源地主力军和数字技术融合创新排头兵。联通研究院以做深大联接、做强大计算、做活大数据、做优大应用、做精大安全为己任，按照4 1 X 研发布局，开展面向 C3 网络、大数据赋能运营、端网边业协同创新、网络与信息安全等方向的前沿技术研发，承担高质量决策报告研究和专精特新核心技术攻关，致力于成为服务国家发展的高端智库、代表行业产业的发言人、助推数字化转型的参谋部，多方位参与网络强国、数字中国、智慧社会建设。联通研究院现有员工近 700 人，平均年龄 36 岁，85%以上为硕士、博士研究生，以“三度三有”上海品茶为根基，发展成为一支高素质、高活力、专业化、具有行业影响力的人才队伍。中国联通研究院是根植于联通集团（中国联通直属二级机构），服务于国家战略、行业发展、企业生产的战略决策参谋者、技术发展引领者、产业发展助推者，是原创技术策源地主力军和数字技术融合创新排头兵。联通研究院以做深大联接、做强大计算、做活大数据、做优大应用、做精大安全为己任，按照4 1 X 研发布局，开展面向 CUBE-Net 3.0 新一代网络、大数据赋能运营、端网边业协同创新、网络与信息安全等方向的前沿技术研发，承担高质量决策报告研究和专精特新核心技术攻关，致力于成为服务国家发展的高端智库、代表行业产业的发言人、助推数字化转型的参谋部，多方位参与网络强国、数字中国、智慧社会建设。联通研究院现有员工近 700 人，平均年龄36 岁，85%以上为硕士、博士研究生，以“三度三有”上海品茶为根基，发展成为一支高素质、高活力、专业化、具有行业影响力的人才队伍。中国联通研究院是根植于联通集团（中国联通直属二级机构），服务于国家战略、行业发展、企业生产的战略决策参谋者、技术发展引领者、产业发展助推者，是原创技术策源地主力军和数字技术融合创新排头兵。联通研究院以做深大联接、做强大计算、做活大数据、做优大应用、做精大安全为己任，按照4 1 X 研发布局，开展面向 C3 网络、大数据赋能运营、端网边业协同创新、网络与信息安全等方向的前沿技术研发，承担高质量决策报告研究和专精特新核心技术攻关，致力于成为服务国家发展的高端智库、代表行业产业的发言人、助推数字化转型的参谋部，多方位参与网络强国、数字中国、智慧社会建设。联通研究院现有员工近 700 人，平均年龄 36 岁，85%以上为硕士、博士研究生，以“三度三有”上海品茶为根基，发展成为一支高素质、高活力、专业化、具有行业影响力的人才队伍。中国联通研究院是根植于联通集团（中国联通直属二级机构），服务于国家战略、行业发展、企业生产的战略决策参谋者、技术发展引领者、产业发展助推者，是原创技术策源地主力军和数字技术融合创新排头兵。联通研究院以做深大联接、做强大计算、做活大数据、做优大应用、做精大安全为己任，按照4 1 X 研发布局，开展面向 CUBE-Net 3.0 新一代网络、大数据赋能运营、端网边业协同创新、网络与信息安全等方向的前沿技术研发，承担高质量决策报告研究和专精特新核心技术攻关，致力于成为服务国家发展的高端智库、代表行业产业的发言人、助推数字化转型的参谋部，多方位参与网络强国、数字中国、智慧社会建设。联通研究院现有员工近 700 人，平均年龄36 岁，85%以上为硕士、博士研究生，以“三度三有”上海品茶为根基，发展成为一支高素质、高活力、专业化、具有行业影响力的人才队伍。中国联通研究院是根植于联通集团（中国联通直属二级机构），服务于国家战略、行业发展、企业生产的战略决策参谋者、技术发展引领者、产业发展助推者，是原创技术策源地主力军和数字技术融合创新排头兵。联通研究院以做深大联接、做强大计算、做活大数据、做优大应用、做精大安全为己任，按照4 1 X 研发布局，开展面向 C3 网络、大数据赋能运营、端网边业协同创新、网络与信息安全等方向的前沿技术研发，承担高质量决策报告研究和专精特新核心技术攻关，致力于成为服务国家发展的高端智库、代表行业产业的发言人、助推数字化转型的参谋部，多方位参与网络强国、数字中国、智慧社会建设。联通研究院现有员工近 700 人，平均年龄 36 岁，85%以上为硕士、博士研究生，以“三度三有”上海品茶为根基，发展成为一支高素质、高活力、专业化、具有行业影响力的人才队伍。中国联通研究院是根植于联通集团（中国联通直属二级机构），服务于国家战略、行业发展、企业生产的战略决策参谋者、技术发展引领者、产业发展助推者，是原创技术策源地主力军和数字技术融合创新排头兵。联通研究院以做深大联接、做强大计算、做活大数据、做优大应用、做精大安全为己任，按照4 1 X 研发布局，开展面向 CUBE-Net 3.0 新一代网络、大数据赋能运营、端网边业协同创新、网络与信息安全等方向的前沿技术研发，承担高质量决策报告研究和专精特新核心技术攻关，致力于成为服务国家发展的高端智库、代表行业产业的发言人、助推数字化转型的参谋部，多方位参与网络强国、数字中国、智慧社会建设。联通研究院现有员工近 700 人，平均年龄36 岁，85%以上为硕士、博士研究生，以“三度三有”上海品茶为根基，发展成为一支高素质、高活力、专业化、具有行业影响力的人才队伍。中国联通研究院是根植于联通集团（中国联通直属二级机构），服务于国家战略、行业发展、企业生产的战略决策参谋者、技术发展引领者、产业发展助推者，是原创技术策源地主力军和数字技术融合创新排头兵。联通研究院以做深大联接、做强大计算、做活大数据、做优大应用、做精大安全为己任，按照4 1 X 研发布局，开展面向 C3 网络、大数据赋能运营、端网边业协同创新、网络与信息安全等方向的前沿技术研发，承担高质量决策报告研究和专精特新核心技术攻关，致力于成为服务国家发展的高端智库、代表行业产业的发言人、助推数字化转型的参谋部，多方位参与网络强国、数字中国、智慧社会建设。联通研究院现有员工近 700 人，平均年龄 36 岁，85%以上为硕士、博士研究生，以“三度三有”上海品茶为根基，发展成为一支高素质、高活力、专业化、具有行业影响力的人才队伍。中国联合网络通信有限公司研究院地址：北京市亦庄经济技术开发区北环东路 1 号电话：邮编：100176中国联合网络通信有限公司研究院地址：北京市亦庄经济技术开发区北环东路 1 号电话：邮编：100176中国联合网络通信有限公司研究院地址：北京市亦庄经济技术开发区北环东路 1 号电话：邮编：100176中国联合网络通信有限公司研究院地址：北京市亦庄经济技术开发区北环东路 1 号电话：邮编：100176

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前 言党的二十大报告提出，要坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、网络强国、数字中国，到2035 年，基本实现新型工业化。建设制造强国需要同发展数字经济、产业信息化等有机结合，以 5G 为代表的新一代信息通信技术为制造业数智化转型提供了关键的数字基础设施底座。基于中国移动对 5G 赋能数智工厂的最新理解，特编写本白皮书，首先分析了 5G 赋能数智工厂的发展态势，聚焦 5G 确定性的需求场景，阐述了 5G 内生确定的“确定能力内生供给、确定性能极致服务、确定可靠全局保障”核心理念，以及涵盖三大类 12 项创新能力的技术体系，并展示了在数智工厂中的应用与实践，期望为 5G 赋能数智工厂融合技术创新和产业发展提供新的思路和方向。中国移动希望与各合作伙伴通力协作，共同推动数字经济和实体经济深度融合，助力新型工业化的目标早日实现。面向新型工业化的5G赋能数智工厂发展态势0101数智工厂对5G确定性的需求场景04022.1园区级应用场景052.2车间级应用场景062.3产线级应用场景075G内生确定性关键技术12044.1确定性组网技术134.1.1确定覆盖134.1.2确定隔离134.1.3精确路由144.2确定性通信技术154.2.1确定带宽154.2.2高精度时间同步154.2.3超低时延及有界抖动164.2.4低能耗164.3确定性保障技术174.3.1指令级准确收发174.3.2业务级惯性运行184.3.3系统级容灾保障194.3.4端到端安全防护194.3.5问题精准定位205G内生确定的核心理念及技术体系09033.1核心理念103.2技术体系10目 录Contents联合发布及编制单位35缩略语列表33参考文献365G内生确定性在数智工厂中的应用与实践22055.1园区级应用案例235.1.1宁德时代：5G 内生确定赋能 AGV 跨车间移动235.1.2浙江爱柯迪：5G 内生确定赋能智慧厂区便捷数采245.2车间级应用案例255.2.1青岛海尔：5G 内生确定赋能洗衣机拖链控制系统255.2.2辽宁鞍钢：5G 内生确定助力冶金热轧厂天车无人化控制275.3产线级应用案例285.3.1荆州美的：5G 内生确定使能洗衣机过滤门冲压工位柔性生产285.3.2河北领克：5G 内生确定赋能车辆生产的柔性换线29展望3106面向新型工业化的5G赋能数智工厂发展态势012面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0新型工业化是推进中国式现代化的重要引擎。党的二十大报告提出，要坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、网络强国、数字中国，到 2035 年，基本实现新型工业化。2023 年 9 月，党中央召开全国新型工业化推进大会，习近平总书记作出重要指示，新时代新征程，以中国式现代化全面推进强国建设、民族复兴伟业，实现新型工业化是关键任务。建设制造强国需要同发展数字经济、产业信息化等有机结合。为深入贯彻习近平总书记对新型工业化的一系列重要指示精神,落实党中央、国务院决策部署，工信部等国家部委陆续出台“5G 工业互联网”512 工程推进方案 工业互联网创新发展行动计划（20212023 年）工业互联网专项工作组 2023 年工作计划相关政策规划，深入推进 5G与工业互联网融合发展1-2。以中国移动为代表的运营商积极推进 5G 等新一代信息通信技术的创新发展，为行业数智化转型构建数字基础设施底座。特别是在 5G 工业互联网领域，中国移动提出从辅助生产到融入生产再到改变生产的发展路径，全面推进 5G 赋能数智工厂高质量发展，已在工业制造、能源、港口、矿山等行业，围绕工业领域 30 多个典型应用场景，累计落地 5G 专网项目 4000 余项，已实现对工业网络的产业层、企业层、边缘层、设备层的全覆盖3，正在从工业外网的辅助生产向工业内网的融入生产逐步深入。随着 5G 与工业生产的融合融通，也将进一步影响并带动工业生产运行模式的改变。图 1工业互联网网络实施框架3面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0全面融入数智工厂核心生产环节对 5G 提出进一步的要求，期望 5G 实现三方面的演进发展。一是，增强 5G 网络的确定性覆盖和组网融通能力，实现对工业网络的一网直达；二是，提升 5G网络的确定性通信能力，满足部分工业控制场景对性能指标的苛刻要求；三是，构建 5G 网络的确定性保障体系，为数智工厂 724 小时不间断运行提供高可靠、高安全保障。数智工厂对5G确定性的需求场景025面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.05G 对数智工厂的全面赋能，需要实现对工业网络“两层三级”架构4的全连接全服务，即覆盖工厂的 IT 和 OT 的两层网络，并完成工厂、车间、产线三个管理层级中设备的互联。图 2工业网络“两层三级”架构 在 IT 层，需要 5G 网络在“广度”上，提供泛在确定的网络覆盖，助力数智工厂完成全园区数字化信息的无死角采集与配置。在 OT 层，需要 5G 网络在“深度”上，提供确定性的“通信质量”和“通信精度”，助力数智工厂实现对工业现场传感器、工业控制器、执行器的柔性化连接与确定性控制。具体到园区、车间和产线的三级网络，不同层级的不同应用场景对于 5G 确定性在组网覆盖、通信性能和可靠保障等方面的要求存在差异。2.1园区级应用场景园区级应用，是指针对工业园区进行设施管理、物流管理、人员管理、安全管理以及信息化服务的生产辅助类应用，例如，视频/环境监控、数据采集、远程诊断、信息化集成等应用，对于广泛6面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0的覆盖、便捷的组网、高可用的接入等能力有较强需求，需支持 OPC UA、TCP/IP 等协议5。在组网覆盖方面，园区级应用需要支持处理整个园区范围内的数据流量，建立车间之间的数据通信。以视频/环境监控为例，通过 5G 网络，可以实现人员/资料状态、设备性能的实时监控，同时可进行介入控制、异常警告、远程诊断等操作，有助于提高生产效率、保障生产质量和生产安全。这就需要 5G 网络能够实现从生产车间到仓库、从办公区域到室外环境的广泛覆盖，确保各种移动设备和传感器的无缝连接。在通信性能方面，园区级应用承载传感器、监控视频、通信等多种数据流，一般需要具备一定程度的低时延和低抖动的连接能力。以数据采集为例，借助 5G 可以实现产线内、产线间各种资源的数据采集，如设备状态、电能、气量、水量等，这些数据可以通过 5G 实时传输到中央数据中心，以优化排工排产、实现预测性维护，减少成本和资源浪费。通常要求时延在 100 毫秒左右，抖动控制在秒级范围，可靠性达到 99.9%。在运营保障方面，为确保生产和管理应用的连续性，降低潜在的生产中断风险，需要 5G 提供一定的高可用性能力。以建设信息化管理体系为例，通过 5G 能够更高效地整合园区管理数据、设备和资源，高效的信息化管理不仅可以提高工业园区的运营效率，还可为数据分析和预测提供强大的工具。5G 网络的高可用性对于支持上述关键业务场景至关重要，确保信息交互任务高效、稳定和可靠运行。2.2车间级应用场景车间级应用，一般指生产车间内的控制器之间、控制器与本地或远程监控系统之间，以及控制器与运营系统之间的生产管理、协同控制类应用。例如，车间的视觉检测、AGV 协同等控制管理应用，以及 SCADA/MES/WMS/APC 系统、车辆物料位置等信息管理应用，通常需支持 OPC UA、Modbus TCP、Ethernet/IP 等通信协议。在组网覆盖方面，车间级应用需支持工业生产信令在车间内的闭环，对 5G 网络的隐私性需求显著提升。以车间 PLC 北向的生产管理为例，通过 5G 工业软件可以实现生产计划、车间排程的7面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0实时更新和便捷调整，此类数据不仅是企业生产活动的计划依据，也涵盖了企业的生产组织、经营状态、生产工艺等核心要素，是企业的重要资产。5G 网络应能提供安全可靠的组网环境，保证生产数据的本地化处理，实现数据不外泄。在通信性能方面，车间级应用对于时延、带宽均有较高要求。以产线协同控制为例，需要 5G支持高分辨率视频流、大规模设备数据传输以及机器间的便捷实时通信，需通过 5G 的灵活组网实现车间级应用的高度自动化、使能生产过程高效化，从而提高产线的精确度和生产效率，减少生产中断。需 5G 提供确定性的时延和带宽保障。在运营保障方面，为维持生产设备之间的稳定通信，避免生产中断，需确保 5G 网络在大多数情况下可用，仅允许极少的中断，可靠性要求通常在 99.9%到 99.99%之间。以远程控制为例，在5G 提供确定性时延和抖动能力的基础上，叠加确定性高可靠能力，提高远程控制的效率和安全性，从而实现钢厂铁水运输车、港口龙门吊、矿山挖掘机等设备的远程操作和监控。2.3产线级应用场景产线级应用，一般指产线现场检测传感器、执行器与工业控制器等单一生产环节、业务单元的应用。例如，产线 PLC 与 I/O 设备、变频器、阀岛之间的南向控制业务，产线 PLC 与设备主 PLC或设备主 PLC 与从 PLC 之间的东西向控制业务，此类业务通常要求通信网络具备超低时延、有界抖动、超高可靠等确定性能力，同时支持 Profinet/RT/IRT、CC-Link IE TSN、Ethernet/IP 等工业控制协议6。在组网覆盖方面，产线级应用面临着工业协议多样化、环网多层次等连接难题。以变频器、阀岛等设备控制为例，通过5G网络可以实现拖链、滑环等场景的设备无线便捷连接，并进一步简化多组、多层级工业生产环网，满足产线控制、数采、质检等混合业务的实时、高速、可靠交互。需 5G 提供匹配产线级“人机料法环”要素间互联互通、便捷融合要求的网络基础。在通信性能方面，产线级应用对 5G 网络的确定性要求极为苛刻，时延、抖动、时间同步、带宽等要求异常严格，包括支持高速、高精度的生产线操作，确保设备之间的即时协作等。以安全控8面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0制为例，为保障在生产过程中人员和设备的安全，及时检测出潜在的风险并采取应对措施，需要确保安全 PLC 与安全 I/O（安全继电器、急停按钮、光幕监测系统）之间的 5G 网络通信严格控制微小波动，具备高达 99.999%的网络可靠性。在运营保障方面，为维持产线设备控制器/执行器间的稳定通信，确保生产动作连续性和安全性，控制系统和设备之间的数据传输必须实时且稳定。同时需要严格的安全防护措施，保障工控系统控制逻辑和关键数据的安全性。以运动控制为例，除通过 5G 低时延、有界抖动、高精度时间同步等保障高性能通信外，还需要 5G 提供确定性高可靠能力，保障运动控制的定位精度、运行连续性和安全性，从而实现滑环、拖链等无线替代场景下伺服电机运动控制、CIPMotion、安全 PLC 控制、安全 I/O 控制、普通 I/O 控制等全环节的稳定可靠运行。5G内生确定的核心理念及技术体系0310面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.03.1核心理念为了向工业企业提供一流的确定性 5G 专网服务，中国移动推动确定性能力从外挂式叠加向内生式供给演进，通过 5G 架构与确定性能力的深度耦合，实现内生确定性服务的一体化供给，即“确定能力内生供给、确定性能极致服务、确定可靠全局保障”。确定能力内生供给：通过对 5G 网络架构的优化调整以及网络能力的增强，内生提供组网融通、极致通信、运营保障等端到端确定性服务能力，极小化甚至无需对外部工业网络提出适配性的改造要求，实现轻量化、插件化部署。确定性能极致服务：全方位推动 5G 通信性能的极致化演进，补齐极致低时延、有界低抖动的性能短板，拉长通信大带宽、空间广覆盖的长板，锻造设备低功耗、网络高安全的新板，提供满足工业制造核心生产环节的极致性能服务。确定可靠全局保障：用全局视角构建5G适配工业网络的确定可靠安全能力，系统性提供多维度、多层级的可靠性保障手段和安全防护措施，确保工业生产的稳定运行，保障通信网络以及工业数据的安全。3.2技术体系为了实现 5G 内生确定的三大核心理念，需要贯穿 5G 赋能数智工厂的全生命周期、全流程服务，构建面向三大方向涵盖 12 大类关键技术的技术体系。确定性组网：在建网互联阶段，通过合理的网络规划，构筑一张确定覆盖、确定隔离、精准路由的 5G 与工业融合网络。即打造一网直达、无处不在的基础设施“地基”，砌筑业务保障隔离的“墙”，打通精确路由的“窗”。确定性通信：在业务服务阶段，面向工业不同层级的业务场景，提供确定带宽、高精度时间同步、超低时延及有界抖动、低功耗等多样化技术手段，实现分档分级的确定性服务供给。11面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0 确定性保障：在网络保障阶段，采用系统化思维，全面提升 5G 通信系统的可靠性及安全性，实现指令级准确接收、业务级连续服务、网络级安全防护、系统级应灾抗毁，满足工业生产724 小时业务不间断需求。图 35G 内生确定性技术体系5G内生确定性关键技术0413面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.04.1确定性组网技术4.1.1确定覆盖良好的覆盖是 5G 融入工业生产的基础要求，在柔性制造的动态环境中，更需满足设备在任意位置接入的确定性覆盖能力。工业环境复杂多样，室内、室外环境频繁交错，管线、货物不规则遮蔽，对于工业场景的确定性覆盖，重点需要解决全区域的大尺度连续覆盖和死角区域的细粒度补盲增强。5G 内生确定性覆盖可通过无线覆盖定制化和短距无线通信两种方式实现。针对全园区大尺度覆盖和大上行业务需求，可在无线网络规划的基础上，结合实际场景，综合利用无线配置调整、pRRU 冗余覆盖、RHUB 交叉等方式保障覆盖的确定性；对于死角区域的细粒度补盲，可采用 5G 星闪（SparkLink）融合通信方式，利用星闪技术的先进帧结构、Polar/RS 信道编解码技术等设计，在较小的区域内（通常小于 100 米）为工控终端提供点对点的无线通信，提升 5G 整系统的高可靠、精同步、多并发、抗突发干扰等能力。为了实现 5G 对工业园区大尺度和细粒度场景确定覆盖的一体化提供，中国移动创新设计新短距技术和 5G 网络的协议融合方案，通过协议适配和层二中继方式，实现 5G 网络对星闪短距通信域中 G 节点（管理节点）和 T 节点（通信节点）的可达、可管、可配，实现对蜂窝网络动态服务能力的补充扩展，实现确定覆盖能力的一体内生。4.1.2确定隔离工业网络通常划分为 IT 网络域、OT 网络域，OT 网络内部可根据不同业务线条的差异划分为不同的独立环网，以确保不同业务间的相互隔离，有效阻断攻击，实现网间数据的安全交换。例如，传统的制造企业中，大多数工业设备工作在网络二层，通过有线的方式接入 OT 网络域；而负责企业运营管理的 IT 网络域通常是 IP 化网络，不支持二层以太协议栈，与 OT 网络域是天然隔离的。5G 网络在服务于工业网络互联互通时，具有一网直达、简化组网的优势，但也需要通过必要的技术手段来满足不同工业网络域的隔离性要求。5G 网络内生演化支持 5G-LAN 技术，可以通过划14面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0分 5G VN 组的方式，将不同通信需求、不同业务逻辑的终端组建在同一局域网中，实现 VN 组内的广播、组播群组通信和 VN 间的相互隔离。中国移动创新设计了 5G-LAN 容灾以及精简组管理机制，在减少对网络切片、DNN 等资源占用的同时，进一步提升网络可靠性与管理便捷性。4.1.3精确路由随着工业客户对产线柔性化需求的不断增强，设备之间的链接不再是一成不变的，要求产线可以定制化调整，通信节点可以动态更新。此外，工业客户对产线数智化要求不断提升，OT 网络与IT 网络的互通与互动也将更加频密，5G 网络需要具备实时、灵活的业务流精确路由能力。精确路由可通过 UPF 本地分流和基站分流技术实现。UPF 本地分流一般通过 UPF 下沉实现流量的本地卸载，并将用户面的数据就近转发至边缘云或企业内网，一方面保障数据不出园区，另一方面可依托 UPF 构建算网一体平台提供边缘计算服务。基站分流是 UPF 本地分流的有利补充，能够低成本满足数据不出场的安全隔离需求，主要适用于部分 UPF 下沉存在困难的中小型园区。在此基础上，面向多园区互通场景，中国移动创新设计了无感漫游方案，在对终端零改造的情况下，实现跨园区的路由与漫游。图 4精准路由技术方案15面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.04.2确定性通信技术4.2.1确定带宽工业生产工艺流程复杂，业务模型差异较大，需要网络具备分档分级的确定性带宽保障能力。针对视频监控类、视觉质检类业务，需保障传输效果、避免画面卡顿；针对远程办公和视频会议，需满足视频通话的质量和流畅度；针对生产核心环节的控制类业务，要确保其控制指令和数据的优先级，优先保证带宽。面向不同业务的带宽差异化保障需求，中国移动综合利用 GBR、RB 资源预留、GBR RB 资源预留等技术细分网络调度优先级，进而提供分档分级的确定带宽保障能力，实现重保业务的差异化带宽服务，满足行业多维度、差异化需求。表 1确定性带宽分档分级保障体系保障等级保障技术保障效果应用场景等级一GBR为单用户提供最低速率保障单用户有最低速率保障要求的特需场景等级二RB 资源预留1.为一组用户提供确定性资源保障，不保障单用户速率2.提供一定隔离性，不受到其他业务和网络拥塞影响特定组用户对隔离度、带宽等性能要求较高的特需场景等级三GBR RB 资源预留1.在有大量GBR 用户的情况下，为特定的 GBR 用户提供最低速率保障2.通过资源预留提供隔离性，屏蔽其他业务影响；在隔离的基础上通过 GBR 提供最低速率的最高档保障背景业务有大量 GBR用户，对特定 GBR 用户有隔离、带宽保障需求的特需场景4.2.2高精度时间同步高精度时间同步是保证工业控制任务调度一致性的关键，广泛应用于运动控制、精细控制、反馈控制等工业核心生产环节。同步运动控制类业务传输有绝对时限要求，要保证不同设备同时执行控制指令；精细控制、反馈控制类业务的高频控制，需要时钟同步结合流量编排实现业务传输保障。5G 基站通过北斗/GPS 卫星等获取纳秒级授时，通过 SIB9 协议向 UE 授时，并通过 PTP 传输网向 UPF 授时，在 UE、基站及 UPF 之间实现亚微秒级的高精度时间同步。为支持对工业应用16面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0的授时以及时钟源信息的传递，推动 5G 支持 B 码、IEEE 1588V2、IEEE 802.1AS 等协议，以及单向、双向、透传等多种时钟授时方式，满足各种工业组网对于时间同步的多样化模式要求。针对终端用户移动带来的授时不连续问题，中国移动创新提出签约增强、灵活时钟源选择等技术方案，并写入 3GPP 国际标准，实现最优时钟源弹性选择、保证移动用户授时精度。图 5高精度时间同步系统4.2.3超低时延及有界抖动时延和抖动是影响工业核心生产控制的重要因素。工业控制类业务的指令发送与接收有严格的时间节拍要求，如果超过阈值个数的指令包到达对端超时，将直接导致业务宕机。为提升 5G 网络的超低时延和有界抖动性能，中国移动对无线、传输和核心网逐环节进行技术增强与性能优化，可实现 5G 端到端网络毫秒级的极致时延保障以及微秒级的抖动控制。其中，无线侧通过预调度、Mini-Slot、DS 帧结构、slot 重复、低码率 MCS 等创新机制，降低等待时延和数据发送时延，并通过网业协同，实现网络和业务跨层跨域的相互感知、协商，保障时延抖动范围有界，以及空口资源的精准高效使用；传输网通过 MTN 硬通道隔离降低设备转发时延；核心网可以通过 DPI 关闭、硬件加速、调度策略优化、核绑定 RT-PATCH、TSN 精准门控等手段降低用户面处理时延。4.2.4低能耗5G 终端高性能带来的高成本、高功耗是 5G 赋能数智工厂的重大挑战。为了助力 5G 在工业领17面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0域的快速拓展与广泛应用，中国移动全力推动产业支持 RedCap 技术，通过初始专属 BWP、低开销测量、终端识别及接入控制等技术，降低终端、网络的功耗及成本。相对于 5G eMBB，RedCap技术终端复杂度降低 60%，终端功耗降低 20%，相同规模时价格堪比 4G；相比 4G，其具有大容量、优覆盖、低时延、强隔离、优适配等优势，系统容量可提升 18 倍，时延可降低 70%，可有效满足数智工厂大规模应用需求。图 6移动物联网技术体系4.3确定性保障技术4.3.1指令级准确收发工业控制系统指令超过阈值的丢失、乱序或延误投递，将导致整个系统乃至整条产线的停工停产，甚至导致安全生产事故，如矿山井下远程采掘、轧钢产线控制等场景对控制指令精准收发的要求尤为苛刻。为了提升工业控制指令收发的准确性，中国移动持续对 5G 端到端网络转发机制进行创新与增强。其中无线侧通过物理层引入重复传输、小负荷 DCI 格式、低码率 CQI/MCS 表格、Multi-TRP等技术提高调制解调的容错性，并在 PDCP 层引入 PDCP 复制技术提高数据的冗余，从而提高空口数据传输的可靠性。核心网侧和终端侧配合，利用 FRER 协议通过双链路的数据包冗余传输实现双发选收，进一步提升工业通信的稳定性。18面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0图 7双发选收方案架构图4.3.2业务级惯性运行工业核心生产环节的业务通常要求 724 小时业务不中断，要求通信网络具备高可用性，即网络在面对各种异常情况时能够保持惯性运行，提供正常服务的能力。面向数智工厂，5G 网络通常采用公网专用的方式部署，即 5G 核心网控制面部署在运营商大区，用户面在工厂园区下沉部署。控制面大区和园区一般相隔较远，园区和大区间的传输故障会直接导致园区无线基站和 UPF 释放连接，所有业务中断，且难以恢复。为了提高 5G 的可用性，中国移动创新提出惯性运行技术，为园区业务提供应急接入服务。当园区与大网链路故障时，保障工厂业务不受故障影响，对已在网的业务采取惯性运行机制持续服务，实现用户不掉线、业务不中断；对于新上线业务，将园区 5G 网络的控制权平滑的由大区控制面切换至本地，使用边缘下沉 UPF 内置的应急控制面接管。当与大区网络的链路故障解除后，可以自动将相关业务管理权交还大网，实现无感回迁。图 8惯性运行示意图19面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.04.3.3系统级容灾保障与消费型互联网不同，以生产型互联网为主的行业应用对 5G 网络的容灾保障能力要求非常高，由网络故障导致的业务中断可能导致比较严重的经济损失甚至造成安全事故。随着 5G 网络赋能数智工厂应用类型的不断增加、应用规模的不断扩大，更需构建系统级的 5G网络容灾保障能力。中国移动创新提出了从链路层到网络系统层的五维保障举措，全局性地增强 5G网络的可靠性与鲁棒性。链路层：采取链路探测、双路保障等机制，实时发现异常，链路及时切换。虚拟化层：采取跨层联动可靠性协同、单臂 BFD 毫秒级故障检测等机制，提升应对基础设施故障的处理能力。功能模块层：采取能力灰度升级、UPF 热备、BBU 双核保障、RRU 冗余覆盖技术，实现网元服务的鲁棒性提升。网元设备层：采取信令风暴抑制、计划性热迁移、双活容灾等技术，提升网元的应灾抗毁以及快速恢复能力。网络系统层：采取负荷分担、系统 byPass 等技术，规避单网元故障造成的系统性故障。4.3.4端到端安全防护5G 技术的应用使得工业生产网络与通信网络在工作环境中发生了物理空间的重叠，因此需要加强设备对于复杂生产环境的安全防护能力。在数据链路方面，控制、数据采集以及 IT 通信数据的重叠现象日益突出，涉及 SCADA 等 OT 控制设备和 PLC 等生产现场设备的交织，因而对数据的加密保护能力需得到提升。工业控制领域同样面临着 IT 和 OT 控制协议、控制软件等通信路径的重叠问题，因此设备的分权和分域的安全控制能力亦需加强。同时，5G 网络的开放特性也为工业生产应用引入了安全隐患，对应用的安全加固能力提出了更高的要求。20面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0面向数智工厂安全需求场景，中国移动提出五重确定安全防护体系，构建覆盖设备、网络、数据、控制和应用的端到端安全手段。设备安全能力：确保网络设备的安全防护和完整性保护，以及全生命周期的产品安全管控。控制安全能力：包括入侵防范措施、身份鉴别控制以及控制协议的完整性保证。网络安全能力：提供满足通信性能要求的 5G 域内、5G 和工业网络域间的设备分域、防火墙保护等。应用安全能力：提供包括身份鉴别、访问控制、接口安全保护等能力。数据安全能力：提供加密防护、传输安全保障以及全面的信息系统安全审计。4.3.5问题精准定位在工业实际生产过程中，终端、网络、应用等端到端环节的波动都可能对业务运行产生影响，出现故障时对网络问题的精准定位及快速恢复至关重要。中国移动提出“定界-定位”异常时延定位体系，快速定位问题根因，助力网络故障快速恢复。图 9SLA 定位定界能力示意图在定界环节，主要包括 5G 网络外和 5G 网络内两种分段时延测量方案，逐步定界时延问题网元。5G 网络外时延定界方案主要通过 SDK/探针等技术，定界时延问题节点为 5G 网络还是业务网络。5G 网络内时延定界方案通过 QoS Monitoring 技术，测量和统计 5G 终端-UPF、5G 终端-5G基站、5G 基站-UPF 等分段时延，定界时延问题为无线网还是传输网引起，进一步锁定问题节点。21面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0在此基础上，创新空口时间戳方案，对数据包打时间戳，使得网元能够读取时间信息，实现更精准的时延统计。在定位环节，创新基于周期性状态统计和异常触发关键信息上报的秒级定位指标体系和定位方案，提供 4 大类 36 个空口时延问题根因及对应解决方案，快速定位并解决问题，高效形成问题闭环分析和处理能力，缩短故障恢复时间，保障行业高确定性网络。5G内生确定性在数智工厂中的应用与实践0523面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.05.1园区级应用案例5.1.1宁德时代：5G内生确定赋能AGV跨车间移动1）应用场景与需求宁德时代作为领先的新能源创新科技公司，已实现同时接入超千台 5G AGV 设备，配合 5G 低时延、高同步特性和先进的智能导航技术，可完成电芯自动上线、模组自动转运、线边物料循环配送等自动运输场景，提升了配送精准度和库存周转率。AGV 小车通信业务要求为 200ms80%，并通过周期性发送状态包来进行网络状态判断，若连续发包 10 次未收到网络侧回复，则判定网络侧异常并发送告警。在实际使用过程中，厂区内 AGV 小车存在偶发掉线问题，掉线后需 0.51 分钟自动恢复。AGV 掉线期间，停止运送货物，极大影响厂区整体生产效率。图 105G AGV 小车物料搬运2）方案架构及应用效果经分析发现，AGV 掉线主要受基站 RRU 异常触发 MCS 掉坑影响，从而诱发流间不平衡，并进一步导致丢包。通过 5G 内生确定性的问题精准定位技术可判断终端和基站之间的异常时延，并24面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0通过基站的单流数据发送方案规避丢包问题。表 2问题分析及解决方案问题解决方案RRU 异常RRU 升级，解决流间不平衡触发条件跨层组网基站配置单流：配置基站一流数据发送，规避流间不平衡导致的丢包问题通过长期运行验证，在实施 5G 内生确定性的精准定位和确定高可靠技术后，空口指标正常，AGV 小车掉线次数降为 0，有效解决了 MCS 掉坑和调用不平衡两流引起的掉线问题。5.1.2浙江爱柯迪：5G内生确定赋能智慧厂区便捷数采1）应用场景与需求爱柯迪作为汽车铝合金精密压铸件供应商，是典型的离散制造型企业。为了匹配整车厂商不同订单需求，爱柯迪生产线的每台机加设备每年需要调整 45 次，整年合计调整量约 1500 台次，产线调整“牵一发动全身”。传统 5G 专网的连接方式，会使运营商 5G 网络与企业网络之间存在强耦合，涉及超 500 条隧道数据配置，同时 MES 终端的开发适配，需要运营商、MES 厂家、企业等多方协同，方案部署难度大，调整周期长。图 11爱科迪 MES 数采场景25面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.02）方案架构及应用效果5G 内生确定性通过内生确定隔离的精简 5G-LAN 组网技术，减少运营商和企业之间强耦合带来的数据配置复杂问题。工厂网络加持 5G 确定性技术后，通过车间内的 5G 高速无线局域网，可构建 MES 终端和 MES 服务器间的互联网络；同时，运营商网络和企业网络完全解耦，实现了 MES终端与服务端通信免隧道配置、免 AR 路由以及 IP 灵活修改、下挂设备即插即用，更方便地实现了生产线的动态调整。图 12爱科迪 5G 智慧工厂组网方案本方案不仅实现了工厂机床作业岛和 MES 服务器之间的 5G 化局域互联，还进一步实现了设备的即插即用、免额外配置以及终端 IP 的自管理，设备联网数达 2300 多台、接入监控生产输入/输出数据点 4000 多个，共计节约 400 个热点以及 30 公里网线，是 5G 数智工厂的新型实践。5.2车间级应用案例5.2.1青岛海尔：5G内生确定赋能洗衣机拖链控制系统1）应用场景与需求青岛海尔作为全球知名的家电制造商，具备国际领先的生产工艺和技术水平。在洗衣机内桶产线制作与装配过程中，需要大量翻转、托举、夹抱、传送等动作，涉及多工站间的工序协同，工站26面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0之间的通信和控制指令通过拖链电缆传递。这种通信方式存在两大痛点问题，一是设备高速运行（达2000mm/s）下的持续拖拽和弯折，容易导致线缆故障引发通信中断，定位困难，维修成本高；二是当某一段工站间网线出现问题，所有采用串接方式的主、从 PLC 都会停止工作，致使整个产线停机，严重影响生产进程。统计显示，该工厂每个月拖链电缆平均故障 4 至 5 次，平均造成约 20 小时以上的停机。图 13滚筒洗衣机车间产线布局图2）方案架构及应用效果针对上述痛点问题，引入确定隔离的 5G-LAN 技术和指令级准确收发的双发选收技术提供拖链控制系统的确定性通信保障，满足时延和抖动性能要求。如图 14 所示，CPE 通过 2 个 SIM 卡分别发起两路 PDU 会话建立请求，并通过不同无线设备发给 UPF，UPF 在本地配置两个模组的配对关系，进行数据复制和去重。图 14双发选收解决方案27面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0通过测试验证，5G 网络稳定达到 16ms99.99%的性能指标，满足产线的时延和可靠性要求，并顺利通过 724 小时连续稳定测试验收。该 5G 内生确定赋能的生产控制网络已承担了日常生产作业，运行顺滑无故障，是 5G 融入生产的有效尝试。5.2.2辽宁鞍钢：5G内生确定助力冶金热轧厂天车无人化控制1）应用场景与需求冶金、钢厂等金属制造企业，存在现场环境恶劣、安全风险高、人工作业条件艰苦等痛点问题。辽宁鞍钢冶金热轧厂为保障生产安全、提升生产效率，对运输天车等工程设备的远程控制需求强烈，需要抖动低、丢包少、鲁棒性高的无线网络，充分保障设备间的确定性通信传输。2）方案架构及应用效果在辽宁鞍钢冶金热轧厂天车远程控制场景中，通过引入精准同步、确定高可靠等 5G 内生确定性技术，实现了天车稳定、可靠的远程控制。5G 确定性网关作为工程设备现场的 5G 网络接入节点，南向可实现现场工控 PLC、传感器、摄像头等设备的融合统一接入，并具备多路冗余传输、确定性时延控制、高精度时钟同步等多项业务保障能力；北向可通过与 5G 网络 QoS 保障能力的深度协同，实现工控数据低丢包、低时延、低抖动、高鲁棒的稳定传输，保障天车远程控制业务稳定运行。基站1基站25G核心网5G确定性控制器服务器机房冗余数据流去重边缘工控机摄像机PLC设备传感仪器远程设备视频流传感数据控制指令时钟信号远程控制系统操控设备监控设备远程控制协议视频传输协议5G确定性网关视频流传感数据控制指令时钟信号 冗余传输 确定性时延控制 差异化传输保障 全网时钟同步图 15工程设备远程控制网络架构图28面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.05G 内生确定性技术实现了厂内 14 台天车无人化控制改造，系统自部署后稳定运行，与改造前相比显著降低了热轧厂天车远控场景的故障率，减少了停工损耗，进一步助力企业达成降本增效的目标。5.3产线级应用案例5.3.1荆州美的：5G内生确定使能洗衣机过滤门冲压工位柔性生产1）应用场景与需求荆州美的洗衣机厂作为洗衣机和干衣机的专业制造商，拥有行业领先的生产工艺。洗衣机生产中的过滤门冲压工位通常采用的是一级 PLC 连接一个两轴伺服驱动器、两个机械臂以及一个冲压机协同完成。其中，伺服驱动器与机械臂用于物料夹取，将金属材料夹取至冲压机进行过滤板冲压。当面向多品种、定制化生产的产线变动需求时，这种传统有线连接网络存在工位变动不柔性、改造困难的痛点问题。图 16洗衣机过滤门冲压工位2）方案架构及应用效果5G 无线化改造可实现工位的柔性化生产，并通过网业协同、空口增强等确定低时延及有界抖动技术保障控制网络的确定性通信。机械臂通过 5G 终端接入 5G 网络，实现 PLC 全向控制无线化，摆脱有线连接的痛点，促使产线部署和控制更加灵活，赋能产线柔性制造，提升企业生产效率。29面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0图 17洗衣机过滤门冲压工位 5G 组网示意图通过测试验证，加持了 5G 内生确定性技术的控制网络时延可低至 8ms，可支持工控业务正常运行，实现了 PLC 的无线化部署，助力洗衣机冲压工位的柔性生产。图 18网络时延达标率5.3.2河北领克：5G内生确定赋能车辆生产的柔性换线1）应用场景与需求河北领克工厂建有冲压、焊装、涂装和总装四大车间，在车辆制造过程中，以车体焊接工序为例，不同型号车体加工一般通过机械臂抓手或运载设备的移动和柔性更换方式来共用同一条加工产线。这种场景普遍存在线缆拖拽易损等问题，导致产线停机。统计显示，现阶段车辆制造多为“分钟级”产线，一次线缆断链需要约 30 分钟恢复，直接导致数十台车的产量下降。30面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0图 19焊接工位现场图2）方案架构及应用效果针对上述痛点问题，基于 5G 高确定性工业基站、双发选收、精准预调度、精准门控等设备和技术对焊接工位进行改造，工业 PLC 北向通过 5G 对接高确定性工业基站，南向对接加装 5G CPE的伺服驱动器，实现控制指令在终端与控制器之间的单向通信。采用该方案改造后，针对不同型号车体生产的切换，通过无线化方式驱动工位卡槽移动，解决线缆磨损问题，并赋能柔性化生产。图 20车辆柔性换线 5G 化改造解决方案通过测试验证，5G 通信性能稳定达到伺服控制的使用要求（81ms99.99%），并顺利通过724 小时持续稳定测试要求。本次改造承载了汽车制造产线的真实业务场景，通过无线化手段实现了 5G 内生确定对工业生产的增效赋能，是 5G 网络进入工业核心控制环节的突破性尝试，为工业柔性制造提供了新的解决思路。展望0632面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0为提升 5G 网络的确定性服务能力，促进 5G 与数智工厂的深度融合，中国移动希望与合作伙伴通力协作，相互促进，强化技术突破，打破跨界障碍，推进应用创新，携手促进中国新型工业化进程。一是强化技术突破，注重自主创新和产业引领。CT、IT、OT 技术日新月异，自动化、信息化、智能化等技术的发展在持续演进，5G 内生确定性技术将持续面向数智工厂的应用需求，在保持稳定的基础上持续吸纳新型标准、技术方案，坚持高水平的创新驱动数智工厂的全面发展，以更高的质量要求支撑新产业格局的演进，赢得战略主动。二是打破跨界障碍，注重融合创新和协同发展。工业制造领域和通信网络的跨界合作正在加速，二者之间将通过资源共享、优势互补等手段打破技术壁垒，需面向 5G 融入生产、改造生产的发展愿景形成共识，鼓励不同领域的人员进行创新和合作，形成统一标准，推动创新链和产业链的深度融合，加快产业结构化升级。三是推进应用创新，注重需求牵引和标杆示范。强化需求和场景牵引，开展 5G 内生确定性技术在工厂、车间、产线的多层级应用，以实践推动 5G 内生确定性的规范约束，促进成果转化，构建新质示范场景，打造标杆工程，助力解决方案和应用经验的快速推广和规模复制，激发产业的动力和活力，发展壮大实体经济，推动产业优化升级。33面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0缩略语列表缩略语英文全称中文解释3GPP3rdGenerationPartnershipProject第三代合作伙伴计划4/5G4/5thGenerationMobileNetwork第四/五代移动通信AGVAutomatedGuidedVehicle自动导引车ARAccessRouter接入路由BBUBaseBandUnit基带单元BFDBidirectionalForwardingDetection双向转发检测BWPBandWidthPart带宽部分CTCommunicationTechnology通信技术CPECustomerPremiseEquipment客户前置设备CQI/MCSChannelQualityIndicator/ModulationandCodingScheme信道质量指示/编码调制方案DCIDownlinkControlInformation下行控制信息DNNDataNetworkName数据网络名称DPIDeepPacketInspection深度包检测DSDistributionSystem分布式系统eMBBenhancedMobileBroadBand增强移动宽带GBRGuaranteedBitRate保证比特速率GPSGlobalPositioningSystem全球定位系统FRERFrameReplicationandEliminationforReliability帧复制和帧消除机制IEEEInstituteofElectricalandElectronicsEngineers电气与电子工程师协会I/OInput/Output输入输出IPInternetProtocol网际互连协议IRTIsochronousRealTimecommunication等时同步通信ITInformationTechnology信息技术LANLocalAreaNetwork局域网34面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0缩略语英文全称中文解释MESManufacturingExecutionSystem制造执行系统MTNMetroTransportNetwork城域传输网络Multi-TRPMultipleTransmit/ReceivePoint多发送接受点OPCUAOLEforProcessControlUnifiedArchitectureOLE 过程控制统一架构OTOperationalTechnology运营技术PDCPPacketDataConvergenceProtocol分组数据汇聚层协议PDUProtocolDataUnit协议数据单元PLCProgrammableLogicController可编程逻辑控制器pRRUpicoRemoteRadioUnit皮基站PTPPrecisionTimeProtocol精确时间同步QoSQualityofService服务质量RBResourceBlock资源块RedCap5GReducedCapability5G 轻量化RHUBRemoteradiounitHub射频拉远单元集线器RRURemoteRadioUnit射频拉远单元RSReed-Solomon里所码RTRealTimecommunication实时通信SCADASupervisoryControlAndDataAcquisition数据采集与监视控制系统SDKSoftwareDevelopmentKit软件开发工具包SIBSystemInformationBlock系统信息块SIMSubscriberIdentityModule用户识别模块TCPTransmissionControlProtocol传输控制协议TSNTimeSensitiveNetwork时间敏感网络UEUserEquipment用户终端UPFUserPlaneFunction用户面管理功能VNVirtualNetwork虚拟网络WMSWMSWarehouseManagementSystem仓储管理系统35面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.0联合编制单位中移智库中国移动通信研究院黄宇红、段晓东、丁海煜、张昊、邓伟、马帅、魏彬、都晨辉、张龙、杨博涵、黄震宁、侯庆东、郑成龙、王菁、于天意、羊峰波、彭伟杰、马程然、罗达、王荣、张昊瀚北京触点互动信息技术有限公司王宇华北京东土科技股份有限公司程远北京中微普业科技有限公司袁为化烽台科技（北京）有限公司王启蒙高通无线通信技术(中国)有限公司许昌龙广州明珞装备股份有限公司姚维兵、左志军、杨锐洪广州通则康威智能田兴刚杭州必博科技有限公司谭源春航天新通科技有限公司吴少勇（排名不分先后）牵头编写单位中国移动陈怀达、魏冰、文静、杨鹏、郝森参、史家韵、侯兰霞、关延川、陈乃聪、王荷雅机械工业仪器仪表综合技术经济研究所赵艳领、王振本白皮书编制过程中，得到了产、学、研、用合作伙伴的大力支持，为白皮书的观点形成和编写提供了有力的支撑，后续本白皮书将根据技术演进和业务实践适时修订。联合发布及编制单位华为技术有限公司王健东浪潮通信技术有限公司张银霞联发科技（北京）有限公司张秋生领克汽车张家口工厂于涛，吕学刚，薛文成罗克韦尔自动化(中国)有限公司李铮美云智数科技有限公司金江、谢新宇宁波和利时信息安全研究院有限公司焦云鹏青岛海尔科技有限公司韦韬、徐文博三菱电机自动化（中国）有限公司杨凯上海诺基亚贝尔股份有限公司张晓波上海移远通信技术股份有限公司李云露深圳市宏电技术股份有限公司李杰武香港应用科技研究院曾佑佑思博伦通信科技（北京）有限公司王岩新华三技术有限公司赵云鹏英特尔（中国）有限公司陈艳庆中国移动通信河北有限公司闫卓旭、白桦、李卓中信科移动通信技术股份有限公司徐辰中兴通讯股份有限公司詹亚军紫光展锐（上海）科技有限公司张玮CC-Link 协会杨凯36面向新型工业化的 5G 内生确定技术白皮书 1.01 工业和信息化部：“5G 工业互联网”系列科普问答2 中国信通院:中国 5G 发展和经济社会影响白皮书,20223 工业互联网产业联盟（AII）：工业互联网体系架构（版本 2.0）,20204 工业互联网产业联盟（AII）：工业互联网网络连接白皮书（版本 1.0)，20185 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所：5G 工业应用白皮书,20206 工业互联网产业联盟（AII）：5G TSN 融合部署场景与技术发展白皮书参考文献

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近年来，5G网络商用正在全球加速推进，5G已经进入了千行百业，新的业务场景对移动网络提出了新的更高的要求，5G网络演进（5G-Advanced）网络架构与主要技术随之逐步确定。在5G-A网络进一步深入行业应用之后，整体移动通信网络架构已经呈现出云网协同的趋势。同时，算力网络作为国家、社会、产业发展重要的战略需求，算力和移动网络的结合已成为了业界共识，移动通信网络和算力的融合将赋予移动网络在传统连接之外的计算能力，以算助网，提供高品质算网协同的移动联接能力。本白皮书对移动算力网络（Mobile Computing Force Network，MCFN）的产生背景、核心特征、典型场景、技术要求、架构及关键技术进行了系统性的阐释，希望联合产业各方，凝聚产业共识建设技术体系，孵化产业生态创新商业场景，坚定产业信心明确实施路径，最终推动移动算力网络的实现。前 言目录目录 IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，组织架构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书移动算力网络概念典型移动算力网络场景场景需求总结及技术要求移动算力网络架构及潜在关键技术移动算力网络产业发展倡议总结和展望主要贡献单位P1P3P12P15P21P22P251I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书移动算力网络概念1.1 算力网络算力网络是面向未来计算与网络深度协同的新型网络架构。以现有网络技术为基础，算力网络通过无所不在的网络连接分布式计算节点，实现服务的自动化部署、最优路由和负载均衡。从而构建起连接 算力 能力的全新网络基础设施，保证网络能够按需、实时调度不同位置的计算资源，提高网络和计算资源利用率，进一步提升用户体验，从而达到网络无所不达，算力无处不在，智能无所不及的愿景。算力网络具备以下特征：实时、快速业务调度：基于网络层实时感知业务需求和网络、计算状态，相比于传统的集中式云计算调度，算力网络可以结合实时信息，实现快速的业务调度；保证用户体验一致性：网络可以感知无处不在的计算和服务，用户无需关心网络中的计算资源的位置和部署状态。网络和计算协同调度保证用户的一致体验；多维度协同编排：网络基于用户的SLA（Service Level Agreement）需求，综合考虑实时的网络资源状况和计算资源状况，动态编排分布式算力、存储、网络服务，双向匹配网络资源与业务需求，实现业务体验的优化及资源的全局优化。目前的算力网络的前沿网络技术研究主要关注IP承载网的算力业务感知，算力网络分析用户的算力业务需求，通过综合考虑网络实时状况和算力节点资源状态，将用户的计算任务路由到最佳的目标计算节点，以保证业务的用户体验。1.2 移动算力网络移动算力网络是以移动网络能力及基础设施为基础，并基于5G-A网络架构与算力资源共同组成的开放式算网基础设施，其目的是实现移动网络与算力的协同，以达成移动网络内算力访问的最优体验，是算力网络在移动接入场景下的具象化体现。移动算力网络和算力网络具有一致的愿景，但发展路径与节奏有所不同，体现出若干不同的特征。首先，在业务上，移动算力网络以3GPP 5G-A网络为基础，为满足业务体验和用户诉求，实现了用户、算力和应用的最佳互联，提供了用户到用户、用户到应用的最优接入路径与最佳访问体验，并且具备泛在移动接入、端网协同、体验可控、电信高稳等特征。3GPP标准下的移动网络天然支持终端用户的可移动性，并基于核心网与无线接入网的移动性管理、会话管理等能力对处于移动模式下的业务提供高效调度及QoS保障能力。因此移动算力网络可以在I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书25G-A通感场景进一步纳入算力因素后，提供高品质算网协同的移动联接能力。其次，在架构上，移动算力网络基于5G基础设施，在5G网络核心能力基础上，引入网络结合算力、网络与算力统一调度等两项关键架构能力创新，涵盖终端算力、基站算力、边缘算力等算力资源，并且充分继承分布式用户面及5G MEC（Multi-access Edge Computing）所独有的网络位置优势与成熟技术体系。其以业务为中心，借助算力调度提升5G接入业务的体验，然后逐步向广域扩大。因此移动算力网络可以做到以网助算，网随算动，优化端到端业务的算网体验，并实现移动算网资源利用率的提升。“算力化”是移动网络到移动算力网络新增的属性，由于5G移动网络自身可以闭环所有移动业务，移动网络和算力的结合将带来编排效率、能力调用等方面的强有力的优势。在符合算力网络整体布局和规划的前提下，逻辑上移动算力网络可以独立于算力网络实现具体功能。两者之间短期内优先考虑通过服务层和管理层协同实现一体化管理，充分降低边缘算网资源管理复杂度并提升云边之间资源编排效率。后续通过能力开放实现移动算力网络与算力网络之间组件互通，能力调用。而未来面向长期网络演进则进一步实现云网边端高度协同下的统一解决方案，面向行业及用户提供高质高效的一体化算网服务。图1 移动算力网络愿景构想3I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书当前部分5G应用场景已初步呈现出对移动算力网络的基础需求，而面向5G-A的新业务，尤其是以XR（Extended Reality：扩展现实）为代表的消费者业务，需要智能协同的行业业务，以及部分网络原生的优化业务能力均需要更为高效的移动算力网络服务。其中部分业务场景尚处在探索期，需要网络与业务的相互促进才能更快的催熟业务商用能力。本章给出了三类典型移动算力网络场景，分别为面向消费者的业务场景、面向行业的业务场景以及面向网络的业务场景。2.1 面向消费者的业务场景2.1.1 移动算力网络使能的普及沉浸化业务2.1.1 移动算力网络使能的普及沉浸化业务目前，AR（Augmented Reality：增强现实）、VR（Virtual Reality：虚拟现实）、MR（Mixed Reality：混合现实）等沉浸化业务市场快速增加。沉浸化业务需要网络对音频、视频、触觉、多种传感器信息等多模态数据进行传输与处理，并对传输速率、时延、可靠性等网络性能指标与处理器能力、存储能力等算力要求都具有严格的要求。目前，受限于终端算力，沉浸化应用用户体验较差，无法完全实现用户的沉浸化体验，业务卡顿、抖动情况明显。针对以上问题，移动算力网络能够提供“云-边-端”的泛在算力协作架构以提升业务体验。首先，移动算力网络能够协同感知网络泛在的云服务器、MEC、移动终端等算力，并实时监控部署位置、负载、算力服务部署情况等信息。通过原生支持算网融合网络协议，移动算力网络能够根据多模态数据差异化数据处理与算力需求，实现灵活按需的算力服务调度。其次，移动算力网络具备“云-边-端”多层统一管理与协同调度机制，能够根据业务的多模态数据类型、算网资源需求、QoS（Quality of Service）等将业务分离成不同数据流或算力任务，并将数据流分流到不同算力节点上，对分解算力任务进行统一编排与最优算网资源匹配。通过移动算力网络的多级协作，能够最大程度利用分布式算力资源，解决端侧算力缺而云端响应迟的问题，满足沉浸化业务的极致性能要求。2.1.2 边缘算力协同的Cloud VR业务容量提升2.1.2 边缘算力协同的Cloud VR业务容量提升以Cloud VR业务为例，其对网络时延的要求可按不同体验阶段分为不同等级：起步阶段需支持4K全景视频70ms，舒适体验阶段需支持8K全景视频50ms，理想业务体验则需进一步支持12/24K全景视频20ms。为满足理想业务体验下的时延要求，算力必然进一步下沉部署至住宅小区、场馆附近。但边缘算力的下沉部署会带来算力的潮汐效应等额外问题，即业务量在不同时间段将在不同区域间起伏典型移动算力网络场景需求I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书4基于移动算力网络所提供的边缘算力协同模式，则可支持Cloud VR计算任务在多个MEC节点间流动，实现灵活动态的算力分流和调度，在同等资源配置的情况下使区域业务总接入容量提升30%以上。为此需要在网络中设置算网一体协同用户面，用于UPF网元之间的计算任务分发和计算结果回传，并为按需实时创建的计算任务，提供灵活的路由转发和确定性时延保障。2.1.3 端边协同的UAV竞技等MR类新业务2.1.3 端边协同的UAV竞技等MR类新业务近年来无人机竞赛等第一人称视角的UAV（Unmanned Aerial Vehicle）遥控竞技较受欢迎。在特定场地提前布置游戏关卡后，UAV上的摄像头实时将运动画面通过Wi-Fi传送到游戏者的头显设备，游戏者则通过遥控器或平板电脑远程操控UAV穿梭或对战。但目前游戏场地搭建费时费力成本高，而且Wi-Fi路由器受限于有线宽带覆盖位置，不能随时随地开启游戏。而通过沉浸化MR技术，游戏者可自行下载喜爱的竞技场景，快速完成游戏场景布置并开启游戏。以5G大带宽低延时网络取代Wi-Fi更可为游戏者在广域范围提供泛在的无线通信，随时随地开启游戏，获得更佳操控体验。首先，此场景中游戏头显、UAV、遥控设备的算力与电池有限，移动算力网络可为终端提供必须的边缘外置算力。其次，UAV将摄像头影像/姿态/位置等上传至边缘计算节点进行物理和虚拟影像的迁移。按传统部署模式，各MEC边缘计算节点均需配置最大用户数容量以保障各时间段的峰值用户接入能力，但这种模式下在业务闲时会产生较大算力资源浪费。图2-1 Cloud VR场景中的算力潮汐效应5I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书技术上，移动算力网络需要保障用户头显、UAV、遥控器等多设备的连接会话关联及同步传输。确保同一用户的多设备接入到移动算力网络中相同的算力节点，以便实现物理世界和虚拟世界的混合渲染和游戏逻辑同步。其次，移动算力网络一方面基于各终端移动性及时迁移计算任务实例，实现算力感知的路由，保障端到端QoS不变；另一方面通过对无线波动性的感知，及时调整计算任务。此外，面向游戏运营方，需要进行算网一体化调度和编排，平衡全局最优体验，实现系统资源利用率最大化。2.1.4 移动终端算力上移，降低终端AI硬件要求2.1.4 移动终端算力上移，降低终端AI硬件要求近年来，以AI美颜、人脸识别为例的AI应用在移动终端的应用场景逐渐增多。当前终端通过训练完成的AI模型进行预测和推理。但受限于手机终端电池、存储及AI算力，端侧AI模型需要进行剪枝、压缩、优化、算子替换等特殊处理。且当前手机终端的AI处理器运算能力普遍低于服务器侧2个数量级，限制了手机终端普遍使用基于强算力的高端AI应用。但采用云服务器辅助协同模型运行则需要向云端上传终端原始数据，带来用户数据隐私安全隐患的问题。因此，3GPP SA1在R18中定义了将AI推理模型分割为二的场景。终端侧模型计算量小，主要用于数据的预处理；网络侧模型计算量大，可部署在MEC边缘计算节点运行。两者之间，终端侧模型向网图2-2 端边协同的UAV竞技等MR类新业务叠加和渲染，然后传输至头显呈现虚实融合的游戏画面。游戏者基于MR通过遥控器操控UAV的控制信令也可以经由MEC转发，并实现控制和视频的同步。移动算力网络中多个边缘算力节点通过协同可以为该类游戏提供更广的竞技空间，可以容纳更多竞技者的参与，甚至实现异地多人竞技。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书6在此方案中，移动算力网络为UE（User Equipment）提供了网络内生的AI算力服务，增强终端AI推理能力。同时，网络将算网一体化服务开放给第三方应用商，方便其开发和部署高端AI应用。其次，核心网需要紧密协同UE与MEC间的移动性和会话管理，确保UE侧AI模型快速发现和匹配对应的网络侧模型，并保障移动场景下UE和MEC间上行数据传输时延要求。此外，当UE因移动远离初始锚定MEC，核心网需要提前感知端到端推理时延的变化，并及时为UE重新选择最佳的MEC站点并提供匹配的网络侧模型，保障AI应用体验不变。2.2 面向行业的业务场景2.2.1 面向智能终端协作的分布式学习2.2.1 面向智能终端协作的分布式学习随着产业数字化发展，智能机器人、UAV等智能终端协同工作场景逐渐增多，此类智能终端能够络侧模型上传中间数据，MEC将最终的AI推理结果及时返回发给终端。此方式同时解决了终端电池容量持续受限和算力持续弱于服务器侧的问题以及数据上传隐私保护的问题。此外，简单AI推理任务无需受限于专用芯片，提高了AI模型在终端运行的泛化性，使更多的手机可以通过端边协同推理扩展AI算力。图2-3 移动终端AI算力上移，实现端网AI协同推理7I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书进行分布式数据采集与本地AI模型训练。智能协作利用联邦学习、完全分布式学习等方法，能够在保护智能终端数据隐私的同时，通过多智能体AI模型聚合优化集群整体目标，提升智能终端决策能力。例如园区或厂房内的AGV（Automated Guided Vehicle）能够通过分布式数据采集与协同路径优化，实现精准且无人化的物流搬运。分布式学习的性能指标体现在AI模型、通信、本地算力、隐私保护等多个方面，包括与全局最优模型差距、识别准确度等AI模型指标，通信时延、迭代次数等通信或学习速率指标，本地训练次数、训练时延等算力需求指标等。智能协作任务的整体性能受到终端算力、能耗、网络环境等多维因素影响，需要基于性能优先级与各因素限制条件，选择合适的智能终端进行算力协同。针对以上问题，移动算力网络能够实时捕捉算网资源的动态信息，并根据业务性能优先级、算网资源利用率等要求，实现高效的端到端/端边协同智能终端组网，提升智能协作任务的整体性能。首先，移动算力网络能够实时感知智能终端的算力负载、电池能量以及无线网络信道状态、带宽占用情况等，并通过统一编排、灵活调度的方式进行智能协作任务的动态组网，从而在满足集群整体学习目标的同时，保证单个智能设备的能耗、算力负载、隐私保护等要求。例如，对于本地算力有限的设备，本地模型训练速度慢，可降低其模型传输聚合的频率；对于信道环境较差的智能终端，可选择将本地AI模型转移到邻近可信终端进行聚合或中继传输。其次，算网多要素融合编排可以提供业务性能需求与算网资源分配间的最优匹配，例如对于更新的本地模型与前次差别较大的终端分配更多的带宽资源，可以帮助全局AI模型实现更好的学习性能。基于此，移动算力网络能够支持智能协同任务实现高效的模型训练与模型聚合，并保证高效的算网资源利用。2.2.2 5G接入算网协同体验保障的产业园区算力专网2.2.2 5G接入算网协同体验保障的产业园区算力专网助力工业信息化、智能化转型升级，是5G产业化发展的关键方向之一。但以制造业为例，我国的工业企业在数量分布上仍以中小规模为主，在地理分布上则呈现出特色产业区域化集中的显著特征。这些中小型制造业企业在企业信息化领域普遍存在业务应用规模偏小、IT采购预算有限、IT团队技能偏弱等特质，故此对于公共信息化基础设施服务的接受度更高。基于5G-A，可进一步基于移动算力网络在特定地域内集中为多家中小型制造业企业提供可信可控的共享式产业园区算力专网。通过在产业园区内部署的共享式移动算网节点，所有园内企业均可获得一站式的5G网络连接与算力基础设施服务。各企业以多租户自服务方式按需使用算网资源，自助部署运行满足自身业务诉求的智能应用。同时，为最大程度保证关键业务应用的端到端体验，需要移动算力网络通过算网协同对网络QoS和算力资源QoS实施联动配置与保障。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书82.2.3 面向连锁企业及分支机构的企业广域算力专网2.2.3 面向连锁企业及分支机构的企业广域算力专网与上述产业园区集中的中小企业相反，大中型企业的多地分支机构或多地连锁企业门店的信息化和智能化则需要为不同地域的办公场所、生产园区、门店提供一致性的5G接入，以及便捷经济、易用安全的本地信息化应用系统，并实现门店与总部/区域总部之间的广域组网互联。为满足上述场景需求，这类企业需要一张覆盖全国范围的广域移动算力专网。基于统一的算网基础设施，由不同企业根据自身规模及业务需求，为其分支机构/门店等选择就近租赁共享式移动算网节点资源或自建专享式移动算网节点并接入，选择最佳位置算力部署其业务应用。在此基础上，移动算力网络可将用户企业员工在任意位置发起的移动访问请求转发至适当的移动算网节点，以保障其业务使用及最佳体验。对于租赁共享式移动算网节点资源的企业，可以根据其业务要求，为其开辟算力专区，以强化其业务资源与其他租户资源间的安全隔离。为满足大型企业普遍存在的专网接入访问安全策略控制要求，可充分利用移动网络自身的接入访问控制机制，并借鉴业界SASE技术理念，在移动算力网络基础上叠加统一的智能专网访问控制与防护服务能力，以充分确保企业网络与业务安全。图2-4 算网协同体验保障下的产业园区算网9I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书2.2.4 移动网络辅助下的算力协同使能车联网2.2.4 移动网络辅助下的算力协同使能车联网随着移动通信技术的发展，其所催生的车联网应用也正在推动着交通管理模式、汽车产业形态、人们出行方式和能源消费结构的深刻变化。当前蜂窝车联网涉及协同感知、辅助驾驶、信息推送等多个场景，并存在车车协同、车路协同等不同模式。在车车协同模式下，各车辆子网系统需要同时服务车内节点及支持车辆间的通信，以支持不同汽车子网系统的干扰协调，信息交互，进一步提高系统性能和车辆行驶效率和安全。在车路协同模式下，通过车载及路边的各类摄像头、雷达传感设备，车联网应用可以获取并分析学习复制交通环境中的多维数据，推理出相应调度策略并指导车辆控制策略。为实现全场景的车路信息准确感知和处理，需要协同多维度信息，进行算网协同调度，将不同优先级算力需求的车内、车间、车路协同应用分发到云、边、端算力节点，并与车载终端协同，最终形成精准、实时的驾驶策略。图2-5 面向连锁企业及分支机构的企业广域算力专网I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书10在此场景中，一方面无线通信技术为车辆提供低时延、高可靠通信，并基于此为车辆提供与周边交通元素（车、路、人）的交互能力，实现协同感知、决策与控制，支撑智能驾驶与智能交通应用。另一方面移动算力网络需要具备广域连续性覆盖，提供可以随时随地按需获取的移动算力资源，实现各车辆及交通元素的数据及算力共享。同时移动算力网络需要实现车辆、路边设备、网络边缘、以及云端算力感知及协同，保障各应用可按优先级调度，进而实现云端超大规模模型训练及下发等高端智能能力。2.3 面向网络的业务场景2.3.1 基于算力的网络辅助路径选择2.3.1 基于算力的网络辅助路径选择5G核心网的云化部署配合愈发广泛的边缘计算，使分布式的算力资源在移动网络中逐渐重要。移动算力网络通过统一的动态分配，使海量业务能够根据各自的需求，实时调用网络内空闲的分布式算力资源。网络辅助路径选择就是算力网络保障业务性能和提升用户体验的典型场景。前期算力网络研究主要基于承载网，根据计算类业务需求，结合实时网络状况和可服务的计算资源状况，动态灵活的将计算任务路由到合适的目标计算节点并保障业务的用户体验。面向移动通信网络，将计算和移动通信网络深度融合、协同调度，结合业务对移动通信网的需求，综合考虑网络的全图2-6 移动网络辅助下的算力协同使能车联网11I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书局视图能力和计算能力，动态调度资源，可以进一步提升用户业务体验，包括将基础设施算力纳入为UE接入选择各个网络功能的过程中。在当前的网络功能选择过程中，一般对控制面功能按预设的接入码号规则结合网络功能池中的不同负载权重进行选择。后续在移动算力网络中，可纳入承载控制面网络功能的基础设施算力作为选择权重之一。而对用户面亦可通过移动算力网络，基于无处不在的网络连接，将动态分布的计算、存储资源互联，通过网络、存储、算力的多维协同调度，使应用能按需调度到泛在分布的算力资源上，并结合传输时延综合实现资源的全局优化。运营商在N6接口之后部署很多增值业务，这些增值业务采用业务链SFC(Service Function Chain)技术进行控制。后续可在业务链编排中考虑算力资源信息，将增值业务按需部署到合适的算力节点上，保证业务可用性；另一方面，业务链路由可以统一考虑算力资源及业务需求信息来选择满足时延带宽等要求的目的算力节点，甚至在业务高峰期时按需动态加载相应业务功能，提升用户体验。2.3.2 网络功能编排优化2.3.2 网络功能编排优化随边缘计算的发展，网络算力从核心网向网络边缘扩展。云原生技术能够在异构算力设备上建立更轻量化、更细粒度、更灵活的服务部署，进一步降低虚拟化开销。5G-A则在标准上使能增强的服务化架构eSBA（Enhanced Service Based Architecture）。移动通信网络各类服务的本质是利用算力和算法进行数据处理并实现特定输出，包括调制解调、数据编解码、网络控制、资源调度等。因此，结合算力与虚拟化技术，能够建立通信服务与算力服务间的映射关系，从而推动端到端网络服务化架构进程，降低网络部署与运营成本。目前，各标准网络功能尚不能基于泛在算力服务进行灵活部署及灵活编排管理，且未能充分调用通信网络之外的泛在异构算力设备。针对以上问题，移动算力网络可引入云原生、算力原生等技术，并基于对泛在算力的感知，实现对移动通信网内外部异构算力进行统一全局管理。首先，通过网络功能的标准化拆分及智能化算网编排实现移动通信网络功能的最优部署、灵活组合与按需分配，加快推进端到端服务化的网络架构愿景。其次，移动算力网络建立了算网协同感知体系，能够实时监控负载、算力服务部署等动态算网信息，并构建了算网融合的新型网络协议，具备对网络功能的算网需求统一解析的能力。最后，移动算力网络自身能够根据移动通信网络功能需求与算网状态视图，对分布式算网资源进行统一编排，建立高效的网络功能部署、弹性的网络功能组合由与最优供需匹配，提升移动通信网络服务能力。同时，结合AI等智能技术，能够推动网络功能编排的自配置与自优化，进一步提升网络功能编排效率与资源利用率，并降低网络编排与管理成本。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书12通过对上述业务场景的分析，可以归纳得出对移动算力网络的七个主要需求领域。本章针对七个主要需求领域，给出当前对移动算力网络的技术能力要求。首先，需要在移动网络架构中引入相关的算力服务能力，并实现算力服务的可度量、可控制。其次，基于所构建的移动算力网络，实现对各类现有业务以及AI等新型业务的体验提升。最后，在全网全局层面实现算网一体的编排与能力开放，以提升网络效率及拓展产业边界。3.1 移动网络内生算力首先，移动算力网络应该不仅通过网络将业务路由至相应的算网节点，而且应具备提供内生算力的能力。这一能力可以为各类应用层业务提供泛在的计算能力，尤其在端网协同的场景下为智能应用提供通用算力，例如端网协同的AI推理能力、媒体视频超分能力等。其次，移动网络内生的算力应统一注册到网络，从而能够被其他业务发现和使用。移动终端接入网络的时候，能够向网络注册自身的计算能力需求，并且终端上的服务能够自动发现和使用网络上的算力。移动终端能够发现和使用的内生算力的类型取决于移动终端所处的位置、网络覆盖性能、边缘计算节点部署情况（位置、资源状态等）、用户签约等因素。最后，内生算力框架应为上层应用开发提供开放的API，网络侧为应用服务端提供通用的算力运行环境，端侧为应用客户端提供本地化的调用接口。3.2 多样化算力资源度量建模与状态感知当前移动网络仅支持基于物理硬件的粗粒度计算能力度量，如CPU的核数与主频。移动算力网络需要为异构硬件基础设施提供更精细化的算力统一度量与建模，包括基于多厂商CPU、GPU、NPU、FPGA、ASIC分别针对CPU的主频、内核数、内存大小，GPU的CUDA cores、显存，FPGA的Peak定点性能、Peak浮点性能等统一建模，屏蔽底层硬件差异，抽象算力服务行为。其次，不同的应用对算力的需求不同，因此也需要将应用对算力的需求进行统一度量与建模。例如，XR类沉浸化业务需要超低时延的算力服务，AI上移需要大计算量的AI模型推理等。移动算力网络应具备实时感知业务需求和网络、计算状态的能力，通过对上层应用需求的感知及解析，建立多样化业务与多样性算力资源及组合算力资源间的映射关系，进而实现算力服务的按需提供、灵活调度。场景需求总结及技术要求13I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书同时，移动算力网络还需要具备网络与应用全面的资源和态势感知，包括对云网边端各层级的资源状态、资源位置、资源变化，各算力节点上的算力负载、算力服务部署情况，以及各算力节点之间网络路径信息等进行收集与汇集。最后，移动算力网络应支持对算力资源的通告能力，包括集中式通告与分布式通告。结合上述需求能力，移动算力网络才能够形成业务层可充分理解使用，网络层可高效分配管理的能力，从而提供更好的业务体验。3.3 广域移动下用户体验一致性、服务连续性移动算力网络需要具备广域连续性算力覆盖能力，支持对无线覆盖、核心网用户面、边缘计算节点进行联合规划。在静态与动态两者不同模式下，均能够为用户及业务提供最佳业务体验。针对静态接入，移动算力网络不仅需要为UE随时随地寻址到最佳算力实例，无需UE感知算力的具体部署位置，而且为UE所选择算力实例需要以业务端到端SLA保障为目标，同时确保网络资源和计算资源利用率最大化，提升系统整体容量。而在用户动态移动的模式下，移动算力网络需要能够根据UE的移动性和无线网络质量波动，自动调整连接QoS、计算任务实例所需算力以及部署位置，以保障算力在动态环境下的业务连续性和用户体验。在弱网环境下，能够提前预测，调整算力，实现优雅服务降级和恢复。此外，移动算力网络的业务场景中往往涉及到多终端协同工作。因此，移动算力网络需要能够提供手机终端、XR头显类终端、UAV或AGV、以及各类传感器/控制器等多设备连接会话的关联和同步传输，以便实现物理世界和虚拟世界的混合渲染和应用逻辑同步。3.4 基于端边云协同的算力服务当前移动算力网络潜在的业务场景中，往往需要基于边缘计算提供算力服务。但当前5G网络架构下，仅支持单个MEC为单一业务服务。因此移动算力网络需要改变单一边缘计算接入分流的限制，支持按网络连接状态充分调用网络边缘的算力形成本地互联的MEC群组。并通过计算卸载、多点协作等方式在MEC群组中进行最优计算任务分配，解决终端算力不足与云计算通信时延长的问题，提供低时延且高可靠的算力服务。同时，移动算力网络应充分利用中心云、边缘计算、以及终端的各级算力，通过算法灵活跨层利用多级算力。例如在部分涉及AI的业务场景下实现云端超大规模模型训练及下发等，边缘计算支持较复杂的推理，而终端仅需进行少量数据预处理。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书143.5 提供互联网与行业专网同时可获得的算网服务在面向行业的应用场景中，移动算力网络需要支持更强的算网协同能力，将算力资源与网络的便捷接入、安全管控等能力进行融合。例如，当企业用户通过宏网接入时，需要能够随时随地同时访问移动互联网及企业专网获得特定的算力服务。当前专网接入方案受限于覆盖区域和专线部署成本等因素，一般只能提供本地区域级接入和访问，无法支持用户在任意地域都同时接入到互联网和专网。又或当用户在跨省漫游时，虽然可以正常访问互联网，却无法访问专网服务。因此，需要有行之有效的关键技术来实现不同种类用户对业务和算力的多域互联的需求。3.6 移动网络算网一体化编排与联合调度移动算力网络是计算能力与网络能力的紧密结合。面向XR、移动终端AI等低时延交互业务，一方面需要核心网与无线接入网络间信息交互，提供高效网络传输；另一方面需要云边算力与移动终端算力进行协同，满足渲染、AI训练等计算能力要求。现有移动通信网对泛在算力的管理机制相对单一，缺乏对云边端算力的协同调度机制，难以应对业务动态需求与潮汐效应等问题。为满足业务端到端QoS需求，需要综合考虑网络连接状态、可用带宽、端边云异构算力类型，算力负载等算网资源信息，通过算网资源联合管理与算网服务一体化编排，按需灵活地将业务分发调度到分布式算力节点，并提供动态算网服务来保证业务质量与用户体验。随着新型融合技术发展，移动通信网将支持感知、定位等能力，在一张大网上提供多样化网络服务。同时，网络端到端服务化趋势需要将底层算力资源分离抽象为独立的网络功能，并进一步实现网络功能的灵活部署与调度，以提升网络管理效率。目前，对网络功能的编排调度局限于核心网控制面，缺少端到端网络整体服务的灵活编排与管理，造成算网资源浪费、网络运营成本高的问题。为进一步提升网络管理效率，移动算力网络需要对泛在网络与算力进行统一编排管理。根据业务需求与算网资源状态的动态变化与预测情况，高效调整网络功能虚拟化实例的算力部署策略，并结合动态路由与寻址技术提供最优服务访问路径，实现多样化业务场景的按需服务调度与网络高效运维管理。3.7 移动网络算网一体化能力开放面向未来越来越丰富的业务诉求，移动算力网络应为运营商自营服务或第三方应用提供端网协同一体运行环境。除了为在网业务提供通用的内生算力外，还应该通过屏蔽底层复杂的端网协同流程和算力资源调度机制，简化应用开发流程，使得运营商和第三方可以直接在移动算力网络上快速开发和15I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书4.1 移动算力网络逻辑架构MCFN基础设施层：MCFN基础设施层分为物理接入传输、算网用户面、算网控制三个子层。物理基础设施子层即5G/5G-A移动网络物理基础设施，含接入网、承载网、骨干网等，用于实现移动算力网络从逻辑功能上分为基础设施层、算网管理编排层、应用使能层三部分，并且可以与算力网络三层架构形成分层对应和协同关系。如图4所示。部署应用。在5G-A中，移动算力网络作为统一的基础设施层应可以通过NEF（Network Exposure Function）对AF（Application Function）提供算网统一的能力开放接口。AF根据算网信息动态调整业务部署和路由策略，AF可以是应用服务器、算力网络的算网大脑或其他域的移动算力网络。移动算力网络架构及潜在关键技术图4 移动算力网络逻辑架构I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书16物理接入与传输功能。算网用户面子层主要以5G分布式用户面及5G MEC融合的MCFN节点为主要部署形态，并在移动承载网之上构建Mesh互联的分布式计算体系，与UE形成广域下的端网边计算连续体。MCFN作为算网融合的移动算力网络节点，包括算力资源功能、移动网络流量策略控制功能、算网服务功能。同时MCFN节点可与算力网络基础设施中的边缘算力、云算力实现交互和协同。算网控制子层包括5G/5G-A控制面、边缘算力管理器和算网体验统一保障功能。边缘算力管理器主要实现算力资源的状态感知和任务调度分配，5G-A控制面需要针对大量分布式计算节点和动态的计算任务调度实现算力感知的动态移动会话管理。算网体验统一保障功能负责端到端的业务运行态体验保障，实现算力资源、网络资源、业务实例的实时监控、调度与控制，达成端到端QoS保障。算网控制子层与算网用户面子层共同实现网络与算力、应用的协同，实现最佳的连接和算力调度能力，及最优的算力、应用访问体验。MCFN算网管理编排层：MCFN算网管理编排层中的算网资源统一编排功能属于全局管理器，维护移动算网整体资源视图，实现网络功能、计算任务与网络和计算资源间的映射和编排，实现整体资源的合理化使用。另外，作为系统必不可少的部分，该层还需要考虑统一运维管控和安全管控，确保系统的可管可控可信。MCFN算网管理编排层也可以接受来自算力网络编排管理层的调度，实现云边一体化管理并提升云边之间的资源编排效率。MCFN应用使能层：MCFN应用使能层将以多租户方式以及算网统一方式对外提供能力开放服务。结合MCFN节点的算网融合基础设施，应用使能层通过统一的租户模型，为各类用户（个人用户、运营商自营业务、第三方垂直行业用户等）提供安全隔离的集成端到端移动接入的租户运行环境，并通过算网统一能力开放接口，屏蔽底层异构算力资源和复杂组网环境，方便培育移动算网应用开发生态。另外，MCFN应用使能层承担整体的算网运营以及与其他MCFN子网或者算力网络的并网协作和算力交易。移动算力网络三层逻辑架构依赖多种关键技术的支撑，图4中的10个标号对应了10个关键技术点，将在4.2章节中分别展开介绍。4.2 移动算力网络潜在关键技术4.2.1 超融合轻量化本地算力资源池化技术4.2.1 超融合轻量化本地算力资源池化技术移动算力网络的应用场景丰富多样，不同场景和业务必将导致差异化的算力资源诉求。同时，移动算网节点必定面临海量部署、深度下沉、快捷交付的典型诉求。上述背景决定了移动算网节点必须17I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书引入具备超融合轻量化特征的算力资源池化技术：1.超融合算力资源管理：算力资源池应能够在单一资源池内、相对有限的物理计算节点（服务器）上，灵活按需地提供物理计算资源，如GPU、NPU、DPU、ASIC等，以及其他多形态的计算资源隔离和分配对象，如VM、裸金属、容器、函数等。并实现各类资源的共池共节点智能混合调度，从而最大程度满足业务诉求，并最大程度减少算力资源碎片；2.轻量化资源池：与当代云OS等算力资源管理系统相比，未来的算力资源管理系统应更为简洁，自身组件资源占用更低，一方面让移动算网节点的交付工作量最小化，另一方面尽可能将移动算网节点宝贵的算力资源提供给业务应用。综上，针对移动算网节点场景的超融合轻量化资源池化技术，属于移动算力网络领域的关键技术之一，有待持续研究与突破。4.2.2 核心网用户面Mesh互联4.2.2 核心网用户面Mesh互联随着越来越多的边缘计算节点部署到网络中，提供了便捷的边缘接入云的能力。CDN业务的边缘和中心互访实现业务回源机制、2B园区业务互访等，都对核心网用户面提出了能够在地市级、区县级广域覆盖范围，实现组网上能互联，业务上能互通的要求。移动算力网络内不同节点之间的应用和算力可利用用户面网元UPF的 N9/N19接口已具备的广域互联互通能力，实现UPF拓扑灵活调整和按需路由转发，直接将广域多个分布式算力节点组网成一朵云，使能行业多子网跟随业务和算力流动，相比边缘云基于专线互通的方式节省运营商额外的专网建设成本。进一步的，移动网络可以通过Mesh互联的方式提供UE到边缘算力的连接以及UE到中心云算力的连接。从而使得应用能够灵活将服务部署到UE算力、边缘算力以及中心云算力，然后通过5GS提供的标准化接口对业务流在部署在不同算力节点的服务之间进行灵活协同和调度。4.2.3 移动网络流量策略控制4.2.3 移动网络流量策略控制移动算力网络节点既包括承载算力的边缘云，也包括承载移动接入和用户数据流转发的5G网络功能，在移动算力网络系统中需要云网两方跨越边界有效协同来为客户提供高效的云网融合能力，实现应用“一键入云”，5G边缘业务部署即可用的云网融合愿景目标。针对云网融合愿景目标，可以考虑在5G现有能力基础上构筑内生算力所需基础网络能力，使得5G核心网与内生算力实例之间的网络路由可以自动化协商，达成算力实例网络与APN之间的自动化映射。移动网路流量策略控制跨越当前网络内生算力与核心网之间的网络边界，简化了站内组网拓扑，实现UE入网即得算力服务。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书184.2.4 算网统一资源调度及需求分解映射4.2.4 算网统一资源调度及需求分解映射移动算力网络是由海量的算网节点组成的超大规模跨地域分布式算网基础设施。在可预见的未来，移动算力网络所包含的算网节点总数很可能达到数千乃至数万量级，从而形成一个拓扑极为复杂的分布式资源网络。如何在一个如此巨大而复杂的网络上实现精准、高效的算网资源分配与调度，是当前业界尚未深入分析和有效解决的重大难题。从可商用性和用户友好性角度出发，当移动算力网络资源租户在移动算力网络上部署自有业务时，可能只会提供预期的算力资源和网络资源类型、数量与SLA诉求信息，甚至可能只希望提供一些业务应用层面能够感知到的服务体验要求。相应的，算网租户很可能既没有意愿也没有能力详细分析算网资源需求细节，并自行给出非常准确的资源申请要求。在这种情况下，移动算力网络的管理编排层必须具备将租户的高层次、大颗粒、抽象化业务诉求翻译为具体详细可实施的算网资源要求，并结合现网各算网节点的地理位置、网络条件、业务负载、算力类型等信息，实现精确化、智能化调度，并通过这种调度让租户获得的算网资源最大化满足其原始业务要求。由此可知，对用户业务意图进行分析以生成详细算网资源需求，并针对算网资源进行联合调度发放的算网统一资源调度技术，是移动算力网络实现大规模商用的关键支撑性技术之一。4.2.5 移动网络算力节点状态感知4.2.5 移动网络算力节点状态感知首先，移动算力网络管控层支持算网资源感知：移动算力网络感知移动算力网络节点及节点上算力服务的信息，如节点上的算力资源类型、算力服务类型等，同时够感知移动通信网络的业务需求，如UE注册、会话建立等；移动通信网网络节点作为提供算力方时，应能针对自身的算力能力在移动算力网络中进行注册；移动算力网络应能主动发现可用的算力资源，并实现算力资源的纳管；算力服务的能力还可包括移动通信网络特有的能力，如网元支持的最大同时接入用户数，支持的最大同时在线会话数，网元支持的上下行保证带宽，最大带宽等。其次，移动算力网络管控层支持节点资源状态监控：移动算力网络管理编排层对移动算力网络节点状态、服务负载情况等进行监控和管理，为资源编排和业务调度提供实时数据支撑。4.2.6 算力感知的移动会话管理4.2.6 算力感知的移动会话管理在边缘计算超分布规模部署场景下，当前5G网络只能根据用户位置就近选择边缘应用服务，不能依据算网整体资源情况选择，容易造成系统局部负载过高，整体系统容量不高的问题。为此，5G网络需要增加边缘算力感知能力，获取边缘计算节点部署的算力信息，包括算力实例运行状态、所处服务器的计算资源类型、运行环境、资源负载等信息，从而实现最佳的5G网络用户面和边缘应用服务器的选择，以19I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书便满足用户应用体验保障的同时，最大化5G网络资源和边缘计算资源的利用率，提升系统容量。5GC实现算力感知的移动会话管理可以考虑两种方式：1）集中式。是指5GC控制面同时感知算力信息和网络信息，根据算网资源优化目标，选择最佳的边缘计算节点以及对应的用户面，并通过控制面向选择的UPF下发用户面转发规则，创建所需移动会话。该集中式方案适用于边缘计算节点稀疏分布场景；2）分布式。是指用户面感知边缘算力信息，并在用户面直接动态生成转发规则，控制面只负责用户面的邻居关系，避免控制面频繁更新用户面转发规则带来的信令风暴。分布式方案更适合于边缘计算节点规模密集部署以及业务动态调度场景。算力感知的移动会话管理是实现算网融合下保证用户体验和系统容量最大化的关键。4.2.7 算网业协同实时调度4.2.7 算网业协同实时调度用户在移动网络中移动时，会存在基站切换、核心网用户面切换以及业务切换等情况。由于当前网络和业务运行在不同的业务域内，且只有网络侧单方向对外提供能力开放接口，网络只能被动的被业务侧调用，不能感知业务侧的变化，当业务侧发生故障造成业务迁移或重部署情况下，导致网络侧不能及时同步调整路由，影响业务体验。为了在运行态实现网络、业务和算力资源间的最佳协同调度，移动算力网络架构中应该具备一个能够感知到网业算的控制功能实体，基于网业算的互通情况、分布情况和资源情况，结合用户位置、用户访问业务的提供者和业务所需算力，做出综合的判断。在发生UE移动、业务实例迁移、业务重部署时，能够同步优化业务资源调度和网络会话管理，实时保障业务路由最佳，以及高资源利用率。4.2.8 算网体验QoS保障4.2.8 算网体验QoS保障考虑到 3GPP网络架构中定义的面向用户和业务的QoS机制满足不了对算力质量的保障，为保证移动算力网络端到端业务体验，需要考虑引入新的针对移动算力网络的QoS机制。新引入的QoS参数，可以考虑上行QoS由终端侧应用标记，基于指定的参数，网络侧翻译成端侧应用对算力资源的需求，包括：计算资源类型、计算资源大小、网络时延等级、计算时延等级，以及协助算力任务分配和算力资源调度所需的UE位置信息等。后续在5G-A的标准化过程中，可以通过直接新增QoS参数，或者新建算力QoS profile来携带相关参数进行会话建立以及算力任务分配和资源选择。算网管控层基于这些算网QoS参数来选择不同的转发路径和算力节点处理相关业务。计算类型和大小决定了算网管控层选择具备对应条件的算力节点；网络时延等级决定了选择用户面路径的圈层，例如是区县级、地市级还是省中心的用户面路径；计算时延和计算资源与要处理的业务类型有关，算网管控层应做出综合策略。同时算网QoS需具备动态调整能力以保障业务体验。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书204.2.9 端边云算力共享服务层4.2.9 端边云算力共享服务层移动算力网络除了提供基本的网络接入与转发、不同类型的算力资源等基础设施能力之外，必须通过引入适当层次的基础设施能力服务层，让算网应用开发者可以通过近似于cloud-native的模式实现便捷高效的应用开发与适配。在充分利用移动算力网络所提供的各类接入、转发、计算资源能力的同时，最大程度降低应用开发者的学习门槛，并使能开发者以极简方式实现应用的广域协同、跨站弹性、多点灾备等高级业务能力。在此基础上，上述服务层应当能够提供极易使用的端-边通信与协同机制，帮助UE侧App开发者以IT化的开发体验和软件模式实现对算网资源和应用的调用与协同，让App开发者无需理解移动通信、移动算力网络底层技术细节，即可充分发挥移动算力网络的价值。综上，有效抽象和封装移动算网基础设施能力的服务化技术，对于吸引移动算网业务应用开发者，丰富移动算网应用生态，具有极为关键的作用。4.2.10 多租户自服务的算网一体能力开放4.2.10 多租户自服务的算网一体能力开放移动计算网络作为算网融合的基础设施，其用户包括个人用户、运营商、第三方垂直行业用户。移动算力网络通过能力开放接口为各类用户提供安全隔离的端到端移动接入的租户环境，包括算力资源类型（CPU/GPU/NPU）及形态（VM、容器、函数）、5G网络切片、终端用户群组、VPC网关等。从开发者友好性以及应用快速开发和部署角度看，移动算力网络需要能够提供算网一体的租户环境，提供符合云计算租户习惯的操作，使得用户不需要关心其租户环境的网络接入的多样性和复杂的组网逻辑。这里面临的挑战是，1）现在5G网络切片机制虽然提供了5G网络的定制化，但与云计算租户机制是分离的，需要在资源模型和操作流程上打通，使得用户在获得租户环境时，自动完成5G切片和租户网络的统一，最大化减少5G网络的学习成本；2）针对不同用户的差异化需求，移动算力网络需要能够提供分级的租户自服务能力。这里的分级自服务是指用户可以通过算网一体开放接口按需定制不同规格的移动算力网络租户环境，包括所需的计算、存储、网络、终端用户群组等资源类型和功能，并且根据用户等级，为不同用户开放不同的租户算网资源操作权限，包括对本地计算资源和网络QoS调整、用户群组管理、业务调度、访问控制等。可见，算网一体能力开放是移动算力网络作为算网融合基础设施对外提供服务、构建商业生态的关键界面和技术手段。21I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书为推动移动算力网络产业的快速发展，IMT-2020（5G）网络工作组从技术、商业、实施三个方面提出倡议：凝聚产业共识，建设技术体系。凝聚产业共识，建设技术体系。与算力网络相比，移动算力网络这一概念在业界尚属新生事物。针对移动算力网络的核心定义、产业愿景、典型场景、架构组成、能力特征、关键技术、产业标准等内容，业界亟需充分讨论，并形成普遍共识。在此基础上，才有可能建立统一、严谨、完备、开放的移动算力网络技术体系，清晰定义开放式服务化算网基础设施技术愿景，为相关产业的快速健康发展提供有力的技术引导与支撑。孵化产业生态，创新商业场景。孵化产业生态，创新商业场景。在移动算力网络产业推进的过程中，应当遵循ICT基础设施产业发展的普遍规律，坚持商业与技术双重驱动的基本理念，高度重视典型商业场景对于移动算力网络产业成4.3 移动算力网络架构形态展望移动算力网络对架构影响有以下三类潜在方案：1.通过增加新的核心网网络功能，来支持移动算力网络的新增能力。新增核心网元承担算力节点管理、算力需求分解等任务。通过控制面信令交互完成算力节点注册认证、算力状态信息感知等功能。新的网络功能需要和算网大脑进行交互，完成算力节点信息的同步，以及算力服务状态的同步等，实现算力网络与移动通信网络的实时信息交互，并通过算力网络功能模块可开放服务化接口，为移动通信网络提供算力服务。2.通过对网管系统进行增强，来支持移动算力网络新增能力。利用网管系统对硬件资源进行抽象，并进行统一调配。由管理编排系统进行算力相关信息收集，核心网网元可利用获得的算力相关信息增强现有网络。网络管理和编排系统复用了现有的NFV架构和NFV及管理接口。3.通过对应用使能层或能力开放平台增强，来支持移动算力网络新增能力。新增算力使能层或增强能力开放平台，增加算力节点管理、算力需求分解等功能，同时可以和应用侧进行更好的算力服务交互。应用层新增算力节点注册认证、算力状态信息感知等功能。通过算力网络使能层和算网大脑进行交互，完成算力节点信息的同步，以及算力服务的同步等。移动算力网络产业发展倡议I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书22目前5G-A网络架构与主要功能基本确定，但移动算力网络作为新兴技术之一仍然处于探索早期。技术的演进，尤其离不开业务场景与商业闭环。因此随着5G-A的进一步深入，在以面向消费者的沉浸化业务、面向行业的智能终端协作/产业算网、面向网络的能力优化为代表的场景牵引下，移动算力网络需要面向长期网络演进，逐步构建起完整的逻辑框架及技术体系。基于目前的研究，在基础设施、算网协同、运营管理等三个层面，移动算力网络可以在泛在异构资源池、高效本地互联、全局算力感知、算网协同实时调度、业务QoS体验保障、以及算网能力的服务化统一编排调度和能力开放提供上进一步加快研究。希望通过未来三到五年的时间，使移动算力网络成为通信产业繁荣发展的基石，真正为产业链各方的商业正循环提供助力。功的关键牵引作用，由标准组织、运营商、设备厂商、业务厂商、终端用户等生态伙伴密切协同，共同打造一系列商业价值鲜明、易于规模复制的精品商业场景，为移动算力网络的发展提供有效助力。坚定产业信心，明确实施路径。坚定产业信心，明确实施路径。移动算力网络概念的提出，是移动网络面向算网融合演进的重要方向。移动算力网络的建设与实施，与5G MEC的演进与发展同样紧密关联。5G MEC的规模建设与成功商用，必将成为移动算力网络实施与演进路径的坚实起点，并将为移动算力网络的建设与运营积攒宝贵的技术积累与商业经验。为此，运营商、设备厂商、标准组织及相关产业生态伙伴应共同坚定产业信心，积极推动移动算力网络的技术研究、场景验证与商业实践，以移动算力网络愿景目标为牵引，统筹后续发展建设规划，为整个产业的后续发展绘制清晰的产业路线图。总结和展望23I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书缩略语列表I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书24参考文献1 3GPP TS 23.288:Architecture enhancements for 5G System(5GS)to support network data analytics services.2 3GPP TS 23.548:5G System Enhancements for Edge Computing;Stage 2.3 中国移动算力网络白皮书R,中国移动通信研究院，20214 算力感知网络技术白皮书R,中国移动通信研究院，20215 ITU-T,“Requirements of Computing and network convergence Network for IMT-2020 network and beyond”,20216 ITU-T,“Use cases and requirements of computing-aware networking for future networks”,20217 3GPP TS 22.261,“Service Requirements for the 5G system;Stage 1”,Release 18.25I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组面向5G-A的移动算力网络需求及潜在关键技术白皮书主要贡献单位

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中国电信RedCap 场景白皮书Page 1 of 54中国电信RedCap 场景白皮书Page 2 of 54目录目录1 RedCap 概述.72 RedCap 应用场景.82.1 智慧电力.92.1.1 数采类场景.92.1.1.1 智能台区.92.1.1.2 配网 PMU.102.1.1.3 线路故障监测.112.1.2 视频类场景.132.1.2.1 电力巡检.132.1.2.2 作业安全管控.162.1.3 远控类场景.182.1.3.1 配电自动化三遥.182.1.3.2 秒级负控.192.1.3.3 配网差动保护.202.1.3.4 配网自愈.212.2 智慧工厂.222.2.1 数采类场景.232.2.1.1 MES 数据采集.232.2.1.2 SCADA 设备联机数采.242.2.1.3 AIDC 数据采集.252.2.2 视频类场景.262.2.2.1 工业视觉.262.2.2.2 仪表数据读取.272.2.2.3 生产/园区监测.272.2.2.4 危险区域巡检.282.2.3 远控类场景.292.2.3.1 智能物流调度.292.2.3.2 设备远程控制.302.3 智慧矿山.312.3.1 数采类场景.312.3.1.1 设备数据采集.312.3.1.2 作业人员数据采集.322.3.2 视频类场景.322.3.3 远控类场景.332.3.3.1 电铲远控.332.3.3.2 矿区自动驾驶.332.4 智慧港口.342.4.1 视频类场景.342.4.1.1 智能理货.342.4.1.2 安全监控.352.4.2 远控类场景.36中国电信RedCap 场景白皮书Page 3 of 542.4.2.1 场桥/岸桥远控.362.4.2.2 港区智能集卡.362.5 智慧城市.372.5.1 安防监控.382.5.2 城市治理.382.5.3 车辆管理.392.6 其他场景.402.6.1 户外监控场景.402.6.2 无人农机.402.6.3 河湖监管.403 RedCap 适配终端.413.1 智慧电力终端.413.1.1 数采类终端.413.1.2 视频类终端.423.1.3 控制类终端.453.2 智慧工厂终端.463.2.1 数采类终端.463.2.2 视频类终端.483.2.3 远控类终端.483.3 智慧矿山终端.493.3.1 数采类终端.493.3.2 视频类终端.503.3.3 控制类终端.513.4 智慧港口终端.513.4.1 视频类终端.513.4.2 控制类终端.513.5 智慧城市终端.513.6 其他类终端.524 电信策略.534.1 整体策略.534.2 5G 能力魔方.54中国电信RedCap 场景白皮书Page 4 of 54附图附图图 2-1智能台区示意图.10图 2-2配网 PMU 架构图.11图 2-3电缆型故障指示器.12图 2-4高精度暂态录波故障指示器系统.13图 2-5输电线路防外破.14图 2-6变电站巡检应用场景.15图 2-7摄像头输电线路监测.16图 2-8电力系统作业管控架构.17图 2-9电力系统现场布控球机和安全帽.17图 2-10配网差动保护架构图.21图 2-11配网自愈的模式.22图 2-12我国设备数字化和联网率的整体水平.22图 2-13SCADA 数据采集.24图 2-14园区视频安防应用.28图 2-15智能行为分析.28图 2-16远控天车架构.30图 2-17智能理货.35图 3-1嵌入式 5G 通信仓.42图 3-2PMU 型 FTU 终端.42图 3-3配电房巡检机器人.44附表附表表 2-1RedCap 三个发力的层级.8表 2-2智慧电力 RedCap 原生特性需求概览.9表 2-3智能台区通信技术要求.10表 2-4配网 PMU 场景的通信技术要求.11表 2-5线路故障监测通信技术要求.13表 2-6巡检类通信技术要求.14表 2-7作业管控通信技术要求.17表 2-8配电自动化三遥的通信技术要求.18表 2-9秒级负控通信技术要求.19表 2-10配网差动保护通信技术要求.21表 2-11配网自愈的通信技术要求.22表 2-12智慧工厂 RedCap 原生特性需求概览.23表 2-13MES 数采通信技术要求.24中国电信RedCap 场景白皮书Page 5 of 54表 2-14SCADA 设备联机数采通信技术要求.25表 2-15AIDC 数据采集通信技术要求.25表 2-16AIDC 产品分类.25表 2-17工业视觉数采的应用场景.26表 2-18工业视觉通信技术要求.26表 2-19仪表数据读取通信技术要求.27表 2-20生产/园区监测通信技术要求.28表 2-21危险区域巡检通信技术要求.29表 2-22智能物流调度通信技术要求.30表 2-23设备远程控制通信技术要求.31表 2-24智慧矿山 RedCap 原生特性需求概览.31表 2-25设备数据采集通信技术要求.32表 2-26作业人员数据采集通信技术要求.32表 2-27矿山视频场景通信技术要求.33表 2-28电铲远控通信技术要求.33表 2-29矿区自动驾驶通信技术要求.34表 2-30智慧港口 RedCap 原生特性需求概览.34表 2-31智能理货通信技术要求.35表 2-32港口安全监控通信技术要求.35表 2-33场桥/岸桥远控通信技术要求.36表 2-34港区智能集卡通信技术要求.37表 2-35智慧城市 RedCap 原生特性需求概览.37表 2-36智慧城市不同分辨率下的视频类场景典型通信技术要求.37表 2-37典型安防监控的通信技术要求.38表 2-38典型城市治理的通信技术要求.39表 2-39典型车辆管理的通信技术要求.39表 2-40其他场景 RedCap 原生特性需求概览.40表 3-1轮式巡检机器人.43表 3-2配电自动化终端.45中国电信RedCap 场景白皮书Page 6 of 54前言前言本白皮书由中国电信集团有限公司政企信息服务事业群牵头编制，修改和解释权属中国电信集团有限公司政企信息服务事业群，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本白皮书内容。主编单位：本白皮书由中国电信集团有限公司政企信息服务事业群牵头编制，修改和解释权属中国电信集团有限公司政企信息服务事业群，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本白皮书内容。主编单位：中国电信股份有限公司政企信息服务事业群起草单位：起草单位：天翼物联科技有限公司参编单位（按拼音首字母）：参编单位（按拼音首字母）：翱捷科技股份有限公司；北京智芯微电子科技有限公司；成都鼎桥通信技术有限公司；广州通则康威科技股份有限公司；华为技术有限公司；杭州必博半导体有限公司；杭州赋信科技有限公司；杭州海康威视数字技术股份有限公司；利尔达科技集团股份有限公司；联发科技股份有限公司；美格智能技术股份有限公司；南京南瑞信息通信科技有限公司；上海新基讯通信技术有限公司；上海星思半导体有限责任公司；上海移芯通信科技股份有限公司；上海移远通信技术股份有限公司；深圳市广和通无线股份有限公司；深圳市宏电技术股份有限公司；深圳市今天国际物流技术股份有限公司；深圳市三旺通信股份有限公司；深圳市有方科技股份有限公司；芯翼信息科技（上海）有限公司；紫光展锐（上海）科技有限公司；浙江大华技术股份有限公司；中科慧拓（北京）科技有限公司；中兴通讯股份有限公司中国电信RedCap 场景白皮书Page 7 of 541 RedCap 概述RedCap 概述RedCap（Reduced Capability）即缩减能力，属于轻量化 5G 的重要组成部分。5G在 Rel-15/Rel-16 定义了增强型移动宽带（eMBB），海量机器类通信（mMTC）和超高可靠低时延通信（URLLC）三大典型应用场景。随着 5G 的不断部署和广泛应用，中低端物联网方案对设备复杂度、成本、尺寸和功耗等提出了更严苛的要求。作为“轻量级”5G 技术，R17 版本 RedCap 是一种介于 5G eMBB 与 LTE Cat1/1bis之间，在成本与功能特性上取得平衡的技术。相较于 5G eMBB，RedCap 进行了多项功能特性裁减，如：带宽：RedCap 要求支持的频谱带宽更窄，在 FR1 频段只要求最大 20MHz 带宽，远小于 5G eMBB 的 100MHz。天线：RedCap 减少了发射和接收天线的数量，减少了 MIMO 层数，降低了终端RF 收发器和基带处理模块的能力要求。功耗：RedCap 引入了多项省电措施，如 e-DRX 功能和 RRM 测量放松机制，使终端可以降低功耗从而获得更高的续航能力。调制：RedCap 必选的最高阶调制方式从 256QAM 裁剪到 64QAM，但终端可以在承担一定的设计复杂度和成本提高的情况下，根据目标客户需要灵活支持上/下行 256QAM，以满足不同行业的上下行峰值速率需求。双工：RedCap 从标准上支持了半双工 FDD 的通信方案。不过经业界充分讨论，当前基本仍采用全双工 FDD 的端网部署方案。主要理由是支持半双工 FDD 方案时基站调度处理会比较复杂，而半双工 FDD 的设计对终端成本降低也不够明显。另外，根据 3GPP 协议，RedCap 不需支持载波聚合（CA）、双连接（MR-DC）、双激活协议栈（DAPS）、条件主辅小区添加或改变机制（CPAC）、集成接入回传（IAB）的能力，进一步降低了终端的设计复杂度和成本。相较于 LTE，目前 1T2R 的 5G RedCap 产品与 LTE Cat4 双天线产品相比虽然理论速率能力接近，但是由于 RedCap 具备 5G NR 接入能力，在时延、可靠性、覆盖增强、节能、切片、授时、5G LAN、定位等方面具备特性优势，在实际使用体验上相较于 LTE Cat4会有大幅提高。目前 R17 标准冻结后的 5G RedCap 基本特性可对标 LTE Cat4，而 R18 标准推进的5G RedCap 将在峰值速率、带宽上进一步裁剪，可直接对标 LTE Cat1/Cat1 bis。中国电信RedCap 场景白皮书Page 8 of 54RedCap 终端的规模化应用依赖于 5G 网络的大范围覆盖。鉴于 5G 商用网络覆盖尚未达到 4G 商用网络覆盖的广度和深度，因而在一段时间内终端支持 4G、5G 将成为主要的连接方式。由此，RedCap 终端目前应支持 5G 4G 双模制式，以提高终端的连接能力。在数据速率上，RedCap 对 5G 的信号带宽、调制方式、MIMO 层数等方面进行了裁剪，不过相比于 LTE Cat4，性能方面仍保持优势，以 FDD 为例在同等带宽下峰值速率上行提升 20%、下行提升 13%。在时延可靠性上，RedCap 继承了 5G NR 的低时延高可靠特性，相比于 LTE Cat4和 Cat1/1bis，在低时延特性上可提升近 80%，及复杂工业场景下 RedCap 可保持较高的可靠性。在功耗电流上，LTE Cat4 工作情况下为 120160(mA)、待机情况下为 1222(mA)。RedCap 通过支持新增的节电特性，对标 LTE Cat4 可进一步降低功耗。在 5G 原生特性方面，RedCap 相比 LTE Cat4 与 Cat1/1bis 拥有切片、5G LAN、高精度授时等新增特性，为特定业务的专用链路、专用局域网等需求提供保障。通过在终端上进行一定的兼容性设计，可以支持 5G 高精度定位的新特性，结合网络能力，提供室内、室外亚米级的高精度定位服务。2 RedCap 应用场景RedCap 应用场景RedCap 应用的发力分为三个层级，第一层级为电力、工业数采和安防领域；第二层级为 5G 定制网所覆盖的工业、能源、物流、智慧城市等领域；第三层级为车联网和可穿戴领域。表 2-1 RedCap 三个发力的层级三个发力层级第一层级：电力、工业数采和安防第二层级：5G 定制网覆盖的工业、能源、物流、智慧城市等领域第三层级：消费领域的车联网和可穿戴在 5G 定制网的环境下，RedCap 将基于切片、大带宽、高精度授时、5G LAN、低时延高可靠、定位等特性，以及低功耗、低成本和小体积特点，在 5G 定制网项目中得到广泛应用。中国电信将基于重点应用场景，依托 RedCap 的原生特性和网络基础打造标中国电信RedCap 场景白皮书Page 9 of 54杆项目，推动 RedCap 规模商用。2.1智慧电力智慧电力智慧电力在数采、视频和远控领域都存在重要的应用场景，数采领域主要包括智能台区、配网 PMU、线路故障监测；视频领域主要包括电力巡检、作业安全管控；远控领域主要包括配电自动化三遥、秒级负控和配网差动保护。表 2-2 智慧电力 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧电力智能台区配网PMU线路故障巡检电力巡检作业安全管控配电自动化三遥秒级负控配网差动保护配网自愈2.1.1 数采类场景数采类场景2.1.1.1智能台区2.1.1.1智能台区智能台区以优质的供电质量、高效的运营效率和优良的用户体验为目标，采用基于智能融合终端基于智能融合终端、传感网等多种先进的信息化、智能化技术、设备及运维管理手段，充分融合不同系统、不同设备数据，支撑用电主动运维、全寿命周期管理、多元负荷消纳等应用功能用电主动运维、全寿命周期管理、多元负荷消纳等应用功能，通过低压故障预判、停电事件感知和低压故障定位，提高主动检修、故障抢修工作效率，实现供电质量、运营效率和用户体验的全面提升。智能台区是分分中国电信RedCap 场景白皮书Page 10 of 54布式新能源并网和充电桩管理布式新能源并网和充电桩管理的重要环节。图 2-1 智能台区示意图表 2-3 智能台区通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数智能台区1s10k-10Mbps99.9%NA生产控制大区110 个/km22.1.1.2配网 PMU2.1.1.2配网 PMU随着大规模分布式电源和电动汽车等柔性负荷接入大规模分布式电源和电动汽车等柔性负荷接入后，配电网电力电子化趋势更加明显，运行状态更加复杂多变，传统测量面临的电气噪声急剧增加，测量装置的准确性面临挑战。用户侧出现电源和负荷交织融合的现象，配电网的潮流变化更加频繁，传统的电网监视、感知和分析手段难以满足实时高效掌控电网状态的要求。相比传统自动化系统，配网 PMU（同步相量测量设备）具有快速性、准确性、可靠性和扩展性。同步相量测量技术可快速准确掌握电网动态运行工况、支持更高效的多方互动，有效提升电网的可测、可观和可控水平。相应的，也对通信提出了更高要求，包括低时延、高可靠以及高精度时间同步等。中国电信RedCap 场景白皮书Page 11 of 54图 2-2 配网 PMU 架构图配网 PMU 的业务需求包括：1、业务隔离1、业务隔离：配网 PMU 业务属于电力生产控制大区非实时控制类（安全区 II）业务，按照国能 36 号文要求，电力生产控制大区必须和其它行业业务以及电力管理信息大区业务实现物理隔离。2、终端永久在线2、终端永久在线：当配网 PMU 装置第一次上线向主站注册时建立通信链路，此后将一直保持该 TCP 连接，以保障双方随时可以通信。3、通信速率和时延需求3、通信速率和时延需求：实时数据采集及遥调，上下行应用层速率不低于 107kbps、非实时数据采集，上下行应用层速率约在 37 kbps，取决于单数据量大小(这里设为 4Byte)；4、高精时钟同步/授时功能需求4、高精时钟同步/授时功能需求：分布式配网 PMU 终端需要根据授予的时标信息，同步获取相量数据，主站获取上传的同步时标和同步相位后，方可开展状态估计、态势感知等高级应用。相对于主网 PMU，在配网环境下，由于线路普遍较短，相角差较小，对时标精度要求较高。配网 PMU 时标信息精度（指标）1us。时标信息可通过 B 码模拟量授予配网 PMU 装置。5、海量接入需求5、海量接入需求：10km 半径范围内，接入终端 50-100 个。表 2-4 配网 PMU 场景的通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数配网 PMU50ms2Mbps99.99%1us生产控制大区X*10 个/km22.1.1.3线路故障监测2.1.1.3线路故障监测1、电缆型故障指示器1、电缆型故障指示器我国配电网错综复杂，容易发生故障，尤其是接地故障，由于其隐性特性，很难中国电信RedCap 场景白皮书Page 12 of 54查找。有时不得不通过拉分段开关并试送电来确定故障所在区域，对线路、设备运行的安全性极为不利。利用高集成度的配电终端实现配电网的故障识别、故障隔离、网络重构及配电网的无功/电压控制和优化运行等功能，这种方案当然是配网自动化一个重要选择，但安装运营起来比较复杂，成本较高，目前主要在部分城市重要区域实现。故障指示器以及基于故障指示器的配电线路故障监测系统成为配电网建设一种经济高效的选故障指示器以及基于故障指示器的配电线路故障监测系统成为配电网建设一种经济高效的选择，故障指示器能实时准确地在线监测线路状态，并将所采集到的线路负荷、故障信息、停送电状态等通过通讯终端发送到主站通过通讯终端发送到主站；主站对信息进行数据统计、分析、拓扑计算，确定故障区域，从而引导工作人员迅速准确找到故障点，有效提高线路故障检测的自动化水平和工作人员的效率。图 2-3 电缆型故障指示器2、暂态录波型故障指示器2、暂态录波型故障指示器暂态录波型故障指示器，通过对线路电流的精确测量及高速录波，可精准检测线路故障类型，并快速定位故障区段，从而缩短线路故障的响应和处理时间，提高供电可靠性。架空暂态录波型远传故障指示器由采集单元、汇集单元等部分组成，配合配电自动化主站构成故障定位系统。其中，汇集单元是核心传感单元与系统主站交互的桥梁，借助短距无线和远程无线混合组网技术，使系统具备通道监视、切换及故障报警能力，支持系统诊断、自愈以及通信中断恢复后数据续传功能借助短距无线和远程无线混合组网技术，使系统具备通道监视、切换及故障报警能力，支持系统诊断、自愈以及通信中断恢复后数据续传功能。可选采用太阳能板作为主供电源，并辅以可充电电池作为备用电源，保证系统稳定可靠运行，电力工作人员可对线路工况信息和故障信息实时监测。中国电信RedCap 场景白皮书Page 13 of 54图 2-4 高精度暂态录波故障指示器系统目前，我国配电网线路长度接近 500 万公里，按照平均每 2-3 公里一套的高水平部署来看，高精度故障指示器的市场空间接近 200 万套，百亿空间，目前渗透率尚不足 30%。高精度故障指示器的市场空间接近 200 万套，百亿空间，目前渗透率尚不足 30%。表 2-5 线路故障监测通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数线路故障监测50ms2Mbps99.99%NA生产管理大区12 个/km22.1.2 视频类场景视频类场景2.1.2.1电力巡检2.1.2.1电力巡检电网巡检、维护从检测对象维度主要可以分为发电设备类、变配电设备类和输电线路类。发电设备类发电设备类：分布式电站通常由多个设备组件组成，设备组件故障将影响正 常的电力供应，由于分布式电源集中建设于室外，部分位于山地、高原、荒漠之中，自然环境对设备影响较大，需定期巡检，如风机叶片缺损、脱落、裂纹等，光伏组件脱落、异物覆盖等。变配电设备类变配电设备类：变电和配电设备作为电力系统的关键节点，对电力系统的稳定运行有着至关重要的作用，室外变电站与室内配电设备是监测重点，且容易受极端天气影响，需定期对表计读数、开关位置、设备温度、柜体局部放电等状态进行巡检监控。输电线路类输电线路类：输电线路巡检的主要内容包括接地、基础、杆塔、绝缘子、导线、金夹具等线路本体设备；防雷、防鸟、各种监测设备等线路附属实施以及线路通道环境。输电线路的防外破，包括工程车辆识别、覆冰、山火、采挖识别等。中国电信RedCap 场景白皮书Page 14 of 54图 2-5 输电线路防外破从智能运维应用环境与场景来看，智能运维在输电、变电、配电环节均已有应用。输电线路主要结合无人机等巡检装备的巡检视频、图像无人机等巡检装备的巡检视频、图像，开展输电线路、杆塔、金夹具等装备的外观缺陷识别；变电设备主要结合巡检机器人、高清视频等装备巡检机器人、高清视频等装备的视频、图像，开展变电设备的外观缺陷识别；配电站主要结合室内巡检机器人等设备室内巡检机器人等设备，对配电站室内运行状况进行状态感知、缺陷识别。表 2-6 巡检类通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数电力巡检机器人1s4Mbps99.9%NA生产管理大区10 个/km2输电线无人机巡检控制100ms 采集1s2Mbps控制99.99%媒体99.9%NA生产管理大区10 个/km2输电线路状态监测1s100k-35Mbps99%NA生产管理大区10 个/km21、变电站巡检变电站在线智能巡视系统可利用电力机器人、高清视频设备、红外摄像头等变电站在线智能巡视系统可利用电力机器人、高清视频设备、红外摄像头等，对主设备、继保室、端子箱、构支架、消防、土建设施及站内环境等进行自主巡视，代替变电站运维人员开展日常巡视、红外测温、表计抄录等大量重复性工作，可替代人员在暴雨、台风等特殊天气下开展设备巡视，为运维人员开展远程无人巡视创造条件，从而提高工作效率，降低现场作业风险。中国电信RedCap 场景白皮书Page 15 of 54图 2-6 变电站巡检应用场景根据国网山东电力统计，通过在线智能巡视系统可节约单次巡视时间、增加巡视频率，220kV 变电站现场例行巡视频次可由 1 周 1 次提高为 1 周 7 次，单次整站例行巡视时间由人工巡视 3 小时下降至机器巡视 1 小时；500kV 变电站现场巡视频次由 3 天 1次提高为 1 周 7 次，单次整站例行巡视时间由人工巡视 4 小时下降至机器巡视 1.5 小时，大幅提高运维效率。根据国家相关规划，预计到“十四五”末，国家电网现代设备管理体系初步建成，设备智能化升级和业务数字化转型取得突破，设备安全运行水平、质量管控水平、管理精益化水平、供电保障能力持续提升。相比“十三五”末，预计“十 四五”期间，国家电网输电线路长度将增长 49%，变电容量增长 39%，配电线路增长 45%，实现 220 千伏及以上轮式巡检机器人全覆盖，并全面推广应用到 110 千伏变电站，全面推动变电站在线智能巡视系统纳入新建变电站典型设计实现 220 千伏及以上轮式巡检机器人全覆盖，并全面推广应用到 110 千伏变电站，全面推动变电站在线智能巡视系统纳入新建变电站典型设计。2、输电线路巡检初步统计全国电网 35 千伏及以上输电线路回路长度 198 万千米输电线路回路长度 198 万千米，比上年增长3.4%。随着电网快速发展，输电线路、变电站、配电网等存量规模越来越大，相应的设备也越来越多，且分布式电站数量的增多，电力设备运维的工作量越来越繁重，而基层运检部门普遍存在人员配置率偏低、人力资源结构性短缺等问题，运维班组工作负荷不断上升，设备监控集约化与管理精益化之间的矛盾日益凸显，电网运维工作也由传统运维向智能化运维发展。1、摄像头1、摄像头通过在摄像头、融合传感终端上加载线路缺陷、故障及通道隐患识别、诊断模组，中国电信RedCap 场景白皮书Page 16 of 54实现输配电线路通道隐患和本体缺陷的智能识别及预警，提升输配电线路的实时监测能力。图 2-7 摄像头输电线路监测2、无人机2、无人机无人机电力巡检是通过无人机巡检代替传统人工的方式，对输电线路设备及周边环境情况进行巡视。早期，我国电力巡检以人力巡检为主，巡检人员通过肉眼观察、望远镜瞭望、红外测温检查和登塔核实等手段了解线路运行健康状况，该方式劳动作业强度大、巡视效率低、作业风险高，对巡检人员个人经验积累情况要求较高。随后国家电网尝试过载人直升机巡线，但仍存在成本高、灵活性不足和人员安全等局限因素。近年来，得益于无人机技术的进步和应用的拓展，为了弥补人力巡检、载人直升机巡检的局限性，无人机电力巡检应运而生。无人机利用其空中平台的功能，携带高倍照相机、高清摄像机、红外成像仪、激光雷达等多种机载设备，可对输电线路设备及周边环境情况进行全光谱的快速拍摄监测和数据采集无人机利用其空中平台的功能，携带高倍照相机、高清摄像机、红外成像仪、激光雷达等多种机载设备，可对输电线路设备及周边环境情况进行全光谱的快速拍摄监测和数据采集。通过人工或智能分析，可快速发现各类设备缺陷、隐患以及线路附近可能对线路造成 威胁的各类危险源，大幅度提高巡检质量、实现快速巡检、克服视距限制、保障巡检人员安全。2.1.2.2作业安全管控2.1.2.2作业安全管控随着电网规模不断扩大，基建、网改、技改大修等任务越加繁重，作业现场点多面广，一些小型、分散、临时的工作现场安全管控力度薄弱，容易带来监控盲区，人员作业高度依靠经验，现场安全管理难度也在不断增大。电力公司为加强作业现场安全管控，要求设备、配网、基建、营销、通信、信息、后勤专业、送变电公司、外部电力公司为加强作业现场安全管控，要求设备、配网、基建、营销、通信、信息、后勤专业、送变电公司、外部中国电信RedCap 场景白皮书Page 17 of 54建设项目施工作业全面执行“无视频不作业”。建设项目施工作业全面执行“无视频不作业”。在便携摄像头便携摄像头上融合图像分析模块、传输加密模块等采集传输模组，通过作业行为图像识别分析网关，实现作业过程全面可视化，作业现场违章行为的实时分析及预警，提升作业监管的智能化水平。通过智能安全帽智能安全帽还可以远方联动“云、管、边、端”网络架构的风险管控平台，安全帽具有 SOS、录像、对讲、照明等功能，有效保障一线作业人员的人身安全，提升巡查联动能力。图 2-8 电力系统作业管控架构图 2-9 电力系统现场布控球机和安全帽作业现场管控主要是语音通话和视频类要求，具体网络指标如下。表 2-7 作业管控通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数作业现场语音通信600ms256Kbps99%NA管理信息大区按需部署作业现场视频600ms4Mbps99%NA管理信息大区按需部署中国电信RedCap 场景白皮书Page 18 of 542.1.3 远控类场景远控类场景2.1.3.1配电自动化三遥2.1.3.1配电自动化三遥配电自动化三遥主要包括：1、遥信1、遥信：其传输数据是对设备状态信息的监控，如告警状态或开关位置，阀门位置等。由终端上传到配电自动化主站系统(上行方向)；2、遥测2、遥测：其传输数据是电网的测量值信息，如被测电流和电压数值等。由终端上传到配电自动化主站系统(上行方向)；3、遥控3、遥控：通过与继电保护自动装置配合，实现配网线路区段或配网设备的故障判断及准确定位，其传输数据主要包括远程控制开关完成线路故障定位（定线、定段）、隔离（如断开开关）、恢复（如合拢开关）时的命令。由配电自动化主站下发终端（下行方向）。三遥是电网自动化的基本动作单元，通过对这三种基本单元的组合，配电自动化系统可以实现对电网运行状态的网络监测，并在此基础上通过对电网负荷、电源、故障等状态的计算分析决策，对配电网进行调度配置类高级业务。配电自动化（三遥）业务主要分为总召、遥信、遥测、遥控、监测报文（心跳）总召、遥信、遥测、遥控、监测报文（心跳）5大业务，总体的数据量较小，以网络连接需求为主。各类子业务的内容为：总召业务总召业务：由主站发起，将目的从站采集的所有设备状态信息、告警信息（遥信）、测试模拟量的信息（遥测）上报到主站，监测网络各个从站的运行状态。遥信业务遥信业务：从站设备主动上行传输到主站，主要信息为设备状态信息，如告警状态、开关分合信息等等。遥测业务遥测业务：从站设备主动上行传输到主站，主要信息为从站设备采集到的设备模拟量值。遥控业务遥控业务：由主站发起，将远程控制指令通过网络传输到从站，控制从站下属设备的状态，如闸刀的分合。监测报文（心跳）业务监测报文（心跳）业务：由主站定时下发监测各个从站的在线状态。总体来看各个业务的通讯量均不大，数据包大小的典型值250B，以连接为主要诉求以连接为主要诉求。表 2-8 配电自动化三遥的通信技术要求中国电信RedCap 场景白皮书Page 19 of 54业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数配网自动化三遥1s20kbps99.9%生产控制大区X*10 个/km22.1.3.2秒级负控2.1.3.2秒级负控负荷控制，又可称为负荷管理，其主要是用来碾平负荷曲线，从而达到均衡地使用电力负荷，提高电网运行的经济性、安全性，以及提高电力企业的投资效益的目的。电力秒级负荷控制采用集中控制方法，由负荷控制主控站按改善负荷曲线的需求，通过与客户联系的通信装置及装设在客户处的终端装置，对客户的可间断负荷进行集中控制，其负荷控制响应时间为秒级。秒级负荷控制系统可以实现电力营销监控、电力营销管理、抄收、数据采集、负控控制等综合目的秒级负荷控制系统可以实现电力营销监控、电力营销管理、抄收、数据采集、负控控制等综合目的。秒级负荷控制应用的产业生态链成熟。之前秒级负荷控制应用主要用光纤作为通信手段，联系负控终端和负控主站，但由于光纤敷设成本过高光纤敷设成本过高，秒级负控应用未能大规模推广。负荷控制终端和负荷控制主站已在电力系统应用多年。随着 5G 硬切片承载电力控制业务的试点开展，秒级负荷控制应用中只需要将 5G 硬切片管道替代原来光纤管道。秒级负荷控制应用和配电三遥业务基本相同，均采用 IEC104 规约，主要分为总召、遥信、遥测、遥控、监测报文（心跳）5 大业务，总体的数据量较小，以网络连接需求为主。各类子业务的内容包括：总召业务总召业务：由主站发起，将目的从站采集的所有设备状态信息、告警信息（遥信）、测试模拟量的信息（遥测）上报到主站，监测网络各个从站的运行状态。遥信业务遥信业务：从站设备主动上行传输到主站，主要信息为设备状态信息，如告警状态、开关分合信息等等。遥测业务遥测业务：从站设备主动上行传输到主站，主要信息为从站设备采集到的设备模拟量值。遥调/控业务遥调/控业务：由主站发起，将远程控制指令通过网络传输到从站，控制从站下属设备的状态，如闸刀的分合。监测报文（心跳）业务监测报文（心跳）业务：由主站定时下发监测各个从站的在线状态。表 2-9 秒级负控通信技术要求中国电信RedCap 场景白皮书Page 20 of 54业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数秒级负荷控制1s20kbps99.9%生产控制大区X*10 个/km22.1.3.3配网差动保护2.1.3.3配网差动保护现有配电网保护配置方式下，线路某处发生故障，将造成变电站出线开关跳闸，整条线路都会停电，然后依靠配电自动化主站进行故障隔离和供电恢复，整个过程往往持续几分钟至几十分钟，严重影响用户用电感受。随着分布式电源接入到配电网中，配电网故障电流等级、潮流方向发生了较大变化，传统的三段式过流保护已经难以满足配电网保护的要求。分布式差动保护能够实现故障区段的快速定位与隔离，但差动保护要求保护装置之间实时快速通信分布式差动保护能够实现故障区段的快速定位与隔离，但差动保护要求保护装置之间实时快速通信。配网差动保护的工作机制为：配电自动化终端 DTU 定期（可配置，一般设置为每个工频周期采用 24 次，即 24/20=0.833ms 发送一次消息）给同一条配网线路上的其它终端发送电流矢量值（Sv 原始值），DTU 终端通过比较两端或多端同时刻的电流矢量值，当电流差值超过门限值时判定为故障发生，并就地执行对应的差动保护动作；每一个保护终端都通过通信通道将本端的电气测量数据发送给对端，同时接收对端发送的数据并加以比较，判断故障位置是否在保护范围内，并决定是否启动将故障切除。中国电信RedCap 场景白皮书Page 21 of 54图 2-10 配网差动保护架构图配网差动保护场景的业务需求包括：1、业务隔离1、业务隔离：智能分布式配电自动化同样属于电力生产控制大区实时控制类（安全区 I）业务，按照国能 36 号文要求，电力生产控制大区必须和其它行业业务以及电力管理信息大区业务实现物理隔离。2、终端永久在线2、终端永久在线：智能分布式配电自动化终端同样需要保持永久在线状态，以保障配网线路上终端间随时都能实时发送业务。3、连续上行带宽需求3、连续上行带宽需求：保护终端的典型采集频率通常设置为 1200Hz，每隔 0.833ms发送一次数据，单次数据量为 245Byte，通信带宽需求为 2.36Mbps。由于配网故障发生是随机的，配网差动保护需要持续实时通信传递数据来判断和检测线路是否发生故障，因此具有持续上行带宽流量需求，并且对带宽资源保障要求高。4、高精时钟同步/授时需求4、高精时钟同步/授时需求：在差动保护业务中，如果线路两端保护终端不同步将导致线路两端差动电流 IAIB 数值计算不准确，影响差动电流计算和保护逻辑判断的准确性。因此，需要通过高精度授时等技术来实现全网设备和采集量的同步对时。配网差动保护要求对时精度优于 3us。表 2-10 配网差动保护通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数配网差动保护80ms 2.5Mbps99.99%3us生产控制大区 X*10 个/km22.1.3.4配网自愈2.1.3.4配网自愈配网自愈是指不需要或仅需要少量的人为干预，利用先进的保护、控制手段，出中国电信RedCap 场景白皮书Page 22 of 54现故障后能够快速隔离故障、自我恢复，不影响非故障用户的正常供电或将其影响降低至最小。发展到现在，主要有就地控制、集中控制、分布式控制三种模式。图 2-11 配网自愈的模式表 2-11 配网自愈的通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数配网自愈200ms0.5Mbps99.99us生产控制大区X*10 个/km22.2智慧工厂智慧工厂在智慧工厂的关键环节中，设备数字化、设备联网、生产数据采集、工艺监测、质量追溯以及物料管理等都可以由 5G RedCap 深度赋能在智慧工厂的关键环节中，设备数字化、设备联网、生产数据采集、工艺监测、质量追溯以及物料管理等都可以由 5G RedCap 深度赋能。其中，根据中国工业和信息化部定期统计和发布的设备数字化率、数字化设备联网率、关键工序数控化率三项反映指标，当前我国的装备数字化水平整体处于 40-50%的相对较低水平装备数字化水平整体处于 40-50%的相对较低水平，还有很大提升空间。国内工业企业在工业装备的数字化、联网化方面仍需加大发力，工业数据的全面采集是提升装备数字化的重要手段工业数据的全面采集是提升装备数字化的重要手段。图 2-12 我国设备数字化和联网率的整体水平中国电信RedCap 场景白皮书Page 23 of 54表 2-12 智慧工厂 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧工厂MES 数据采集SCADA设备联机数据采集AIDC 数据采集工业视觉仪表数据读取生产/园区监测危险区域巡检智能物流调度设备远程控制2.2.1 数采类场景数采类场景工业数据采集工业数据采集是利用泛在感知技术对多源设备、异构系统、运营环境、人等要素信息进行实时高效采集和云端汇聚，是数字化转型的基础是数字化转型的基础。在人、机、料、法、环、测等全面联网后，便可通过人工输入、系统导入、自动感知、设备读取、视频采集、系统生成等方式，对设备数据、研发数据、生产数据、运维数据、管理数据、外部数据等各类生产运营管理所需的数据进行采集对设备数据、研发数据、生产数据、运维数据、管理数据、外部数据等各类生产运营管理所需的数据进行采集。采集到的数据应包含但不限于海量的关键价值数据、接口数据、信息化数据以及文档、图片、音频、视频等类型数据。2.2.1.1MES 数据采集2.2.1.1MES 数据采集中国电信RedCap 场景白皮书Page 24 of 54通过对海量生产数据的采集，形成模型仿真、孪生共智等数字孪生型应用的数据基础，并将相关业务分析在生产看板呈现。此类应用多基于 MES 平台，将产能预测、过程感知、转产辅助等功能与 MES 生产管理业务相结合，实现生产稳定高效运行。将产线设备的 MES 数据通过 CPE/网关接入 5G 网络。在该场景中，多个设备可以共使用1 台 CPE/网关，先通过交换机连接多台生产看板，再将生产 MES 数据通过 5G 网络与数据中心连接，将能耗数据、设备运营状况数据、产品生产质量与进度数据、库存实时状况数据能耗数据、设备运营状况数据、产品生产质量与进度数据、库存实时状况数据等，通过各类传感器采集后，通过 5G 网络实时呈现。MES 数据采集对带宽、时延要求不高，RedCap 的性能可以满足。表 2-13 MES 数采通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数MES 数据采集200ms1Mbps（数采）9 Mbps（文件传输）99.99%无X*100 个/5000m22.2.1.2SCADA 设备联机数采2.2.1.2SCADA 设备联机数采SCADA 数采型应用以生产设备联机为例。车间设备生产数据采集包括产出数据、工艺参数、设备状态信息、报警信息以及传感器的数字量/模拟量信号产出数据、工艺参数、设备状态信息、报警信息以及传感器的数字量/模拟量信号等。采集设备量大，单设备采集点多，有秒级和分级的长周期信号，也有毫秒级高速数据。多样的需求对网络时延和带宽都提出了较高的要求。图 2-13 SCADA 数据采集通过将数据采集终端基于 5G 接入 SCADA 系统，设备采集数据通过 5G CPE/网关传输到工厂的业务平台，有效的减少车间有线网络部署，优化车间布局，同时在云端实施设备状态监控，减少人员干预，降低生产和维护成本。部分 SCADA 联机数据采集对时延较高，RedCap 可以覆盖大部分需求。中国电信RedCap 场景白皮书Page 25 of 54表 2-14 SCADA 设备联机数采通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数SCADA 设备 连 机数据采集200ms（实时采集100ms；控制50ms）1Mbps（数采）9 Mbps（文件传输）99.99%无X*10 个/5000m22.2.1.3AIDC 数据采集2.2.1.3AIDC 数据采集在传统生产制造方式变革推动下，智能制造的发展将扩大对自动识别和数据采集（AIDC）技术设备的需求，通过工业手持智能终端的使用，传统生产制造方式得以变革，生产线实现无纸化作业生产线实现无纸化作业，车间内工序派工、报工、指导等环节的信息流转效率得到有效提升，生产进度得到实时监控。同时通过扫描记录条形码实时采集、上传数据建立可追溯信息库最终实现成本可控、产品总量可统计、产品档案可溯源等目的。AIDC在信息采集/追溯、仓储出入库、工艺指导、工序报工、缺陷检验在信息采集/追溯、仓储出入库、工艺指导、工序报工、缺陷检验等环节帮助生产制造企业完成信息化布局，提升企业生产效率、订单交付能力、库存周转水准三大智能制造关键指标，加快数字化升级。表 2-15 AIDC 数据采集通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数AIDC 数据采集 200ms1Mbps99.99%无X*100 个/5000m2表 2-16 AIDC 产品分类分类分类说明说明扫描枪、扫码枪主要用于条形码的扫描录入，是自动识别与数据采集行业条码追溯阶段设备手持智能数据终端（PDA）用于数据采集和智能应用，也同属于自动识别与数据采集行业条码追溯阶段设备条码打印机用于条形码的打印，是自动识别与数据采集行业条码赋码阶段设备RFID 无线射频通常被行业内划定到智能数据终端里面，是配合智能数据终端进行使用的，可以中国电信RedCap 场景白皮书Page 26 of 54设备辅 助智能数据终端达成快速扫描的目标固定设备主要为工业用固定式读码器2.2.2 视频类场景视频类场景2.2.2.1工业视觉2.2.2.1工业视觉工业视觉的应用场景主要为视觉检测与视觉引导工业视觉的应用场景主要为视觉检测与视觉引导，各行业细分应用场景不同，由于场景多变，客户需求具备“小批量、定制化”特点。表 2-17 工业视觉数采的应用场景行业主要应用场景次要应用场景行业主要应用场景次要应用场景3C 电子视觉在线（在线质检）视觉引导（自动生成轨迹）锂电池3D 缺陷检测在线质检纺织等轻工业视觉检测（质检）视觉引导（轨迹规划）仓储物流视觉引导视觉识别金属加工视觉引导（工件上料）视觉检测汽车3D 视觉检测视觉引导（工件上料）半导体视觉测量视觉检测医疗视觉引导视觉测量重工视觉引导视觉识别从工业视觉应用产品分类情况来看，2D 检测类应用产品最多，占比 50%，市场竞争更为激烈；其次是 3D 检测类，占比 20- 检测类应用产品最多，占比 50%，市场竞争更为激烈；其次是 3D 检测类，占比 20%，应用较少的是 2D 与 3D 引导定位类，占比均为 15%。以 3C、锂电、纺织和半导体行业为例，工业视觉检测的需求各不相同，定制化属性较高工业视觉检测的需求各不相同，定制化属性较高。通过 5G RedCap AI 的工业视觉解决方案，基于端 5G 网络 边缘云 云服务的协作，已成为未来智能化工厂标配解决方案，设备增加“眼睛”，让工厂质量检查和缺陷识别提升灵活性和零部件高效测量变得简单和高效。表 2-18 工业视觉通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数工业视觉检测 100-1000ms 4Mbps（单连接）99.99%无X*10 个/5000m2中国电信RedCap 场景白皮书Page 27 of 542.2.2.2仪表数据读取2.2.2.2仪表数据读取在制造生产等企业中，各位安全监控仪表数据采集和监控是数字化管理的基础，物联网系统的构建可以将设备数据进行实时采集，大大提升整体管理效率，对于异常情况进行及时报警。在构建物联网进行数据采集的过程中，往往会遇到以下的 3 大类问题，使得物联网监控系统构建受到很大阻碍：1、设备支持1、设备支持：一些传统指针仪表，并不支持数字化的采集方式并不支持数字化的采集方式，无法将模拟信号转化成数字信号，仅仅能通过仪表盘进行数据读取，无法进行物联网协议对接；2、协议开放2、协议开放：设备仪表厂家众多、协议众多，很多厂家协议并不对外开放很多厂家协议并不对外开放，往往数据对接要和仪表厂商进行进一步沟通，很难得到有效支持，阻碍了仪表设备数据对接；3、施工周期和成本3、施工周期和成本：由于受到设备协议、场地接线等影响，建设完备的物联网体系周期往往较长，由于受到设备协议、场地布线布网难度大等影响，建设完备的物联网体系周期往往较长，如表计设备多设置于管廊、地下室等偏僻地方，改造时布线布网难度较大、成本较高。通过视觉数采这类非侵入，易安装的方式实现对于各种类型仪表的图像采集，训练深度学习 AI 模型，实现对于仪表的自动化数字识别和传输，在物联网对接条件受到限制情况下，可绕开各类复杂协议、网络对接的问题，直接从图像数据中采集仪表数字通过视觉数采这类非侵入，易安装的方式实现对于各种类型仪表的图像采集，训练深度学习 AI 模型，实现对于仪表的自动化数字识别和传输，在物联网对接条件受到限制情况下，可绕开各类复杂协议、网络对接的问题，直接从图像数据中采集仪表数字。表 2-19 仪表数据读取通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数仪表数据读取100-1000ms4 Mbps99.9%无X*100 个/5000m22.2.2.3生产/园区监测2.2.2.3生产/园区监测制造园区视频监控应用主要面向园区内部道路、园区外部围墙、厂房室内安防等环境，通过视频技术，构建园区数字化管理能力，提升园区道路交通、安全安防、火灾隐患等管理手段。中国电信RedCap 场景白皮书Page 28 of 54图 2-14 园区视频安防应用5G RedCap AI 视频监控，主要场景有园区及车间的安防视频监控，产线工人日常作业规范监控。生产产线工人日常作业中，利用 5G 将产线监控视频回传到企业 AI 平台，对产线关键岗位员工作业行为进行智能分析，如动作是否标准/步骤是否缺失/动作是否超时等，加强对关键岗位作业规范的管控，从而提升产品的合格率及流程的不断优化改进。以某工厂为例，利用 5G 将产线视频监控接入生产内网，用于实时监控产线电子检漏、电气安全检测、运转测试、工序检验等多个关键岗位人员的动作，并从质量控制云进行基于 AI 的工艺行为识别，提升关键岗位工艺质量管控效果，促进生产工艺持续优化改善。图 2-15 智能行为分析表 2-20 生产/园区监测通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数生产园区监测 300ms 4 Mbps（单连接）99.9%无X*100 个/5000m22.2.2.4危险区域巡检2.2.2.4危险区域巡检巡检机器人可对现场设备、温度、环境等信息全方位实时监控，并将监控数据上传后台，经过 5G AI 大数据分析，将相关结果展示在大屏，重要告警则以短信等方式提醒相关人员处理，从而实现自主巡检、运行数据实时监测、故障报警和应急处理等中国电信RedCap 场景白皮书Page 29 of 54功能。巡检机器人搭载有红外热成像功能、摄像机功能和危险气体监测等定制化功能。基于 RedCap 巡检机器人，利用 5G 网络进行实时数据回传，以智能机器人当前作业视角查看现场影像，同步更新巡检状态和掌握巡检进度情况。异常情况及时弹窗告警，降低安全风险。同时可将机器人获取的高清影像、红外数据以及识别成果进行归档整理，并对识别的表计读数、部件温度进行统计分析。对于无人机空中巡检，可以利用无人机机动灵活、视野全面、可搭载小型检测设备等特点，对长管廊带、烟囱、火炬、塔、球罐区等难以人工到达的地方进行高空全方位巡检，结合视频 AI 分析，解决人工检查难的问题，可大大提高巡检效率，降低人员巡检安全风险。通过平台设定配送路线，实现无人机远距离配送的功能。全面提高运送效率，降低人工和时间成本。表 2-21 危险区域巡检通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数危险区域巡检 300ms4Mbps99.9%无X*100 个/5000m22.2.3 远控类场景远控类场景2.2.3.1智能物流调度2.2.3.1智能物流调度物流环节是生产制造不可或缺的业务场景，包括来料运输存储、生产零配件运输和产品仓存储运输等核心环节。由于物流设备移动性较强，基于 5G 无线通信构建工厂物流通信网络，不仅能实现业务管理扁平化，更进一步提升物流作业效率。其中，AGV/AMR/叉车是支持厂区物流的重要应用场景，RedCap 可以满足 AGV/AMR/叉车的调度需求，对接 WMS 系统，WCS 系统，实现全流程自动化。AGV 调度系统需要对缓存订单任务、对接设备信息以及系统内的各辆 AGV 状态信息进行实时交互和分析，动态调整 AGV 运行路径和任务，确保 AGV 系统能够以最快效率完成系统订单任务。常规 AGV 运行速度约 0.5-2m/s，叉车运行速度约为 5-10m/s，交互频次周期500ms，常规数据包包含与远程控制系统服务器 RCS 间关于电池，温度，电压状态以及任务信息的交互。因此，对 AGV/AMR/叉车的作业，需要考虑复杂的环境下的全覆盖，并且网络性能要满足待命点接收指令、作业开始，完成搬运、行驶、装卸再回到待命点业务流，中国电信RedCap 场景白皮书Page 30 of 54计算支持 AGV/AMR/叉车周期作业所需的网络 RTT 时延和稳定性。企业部署基于 RedCap的 AGV/AMR/叉车应用，采用 5G 网络可以提供稳定可靠低时延的无线网络，并支持大量终端的并发接入，提升作业效率。表 2-22 智能物流调度通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数智能物流调度50ms2 Mbps99.99%无X*10 个/5000m22.2.3.2设备远程控制2.2.3.2设备远程控制现场产线控制，主要包括对产线 PLC、产线 I/O、设备运动控制，其网络流量一般具备周期性特征，根据不同的控制对象，其网络时延和丢包等关键指标参数存在差异化的需求。在实际的工业生产中，有大量设备的生产数据需要通过工业网关服务器作为统一接口处理，实现海量设备协议统一后提交至 SCADA 平台，并作为应用数据计算。在业务作业的数据交互过程中，存在不同的交互周期，从而带来网络流量的不同业 务 模 型。根 据 典 型 的 SCADA 平 台 配 置 分 析，可 将 其 交 互 周 期 归 纳 为50ms/100ms/1000ms/3000ms 四类典型档位，同时超时周期可分为 50ms/100ms/1s/3s四挡。该类应用数据包较小但单车间的连接有较高密度。例如工厂中的远控天车，通过对行车进行视频远控改造，通过行车上安装的摄像头和 PLC，行车司机在中控室观看多路实时视频进行操作，完成行车所有动作如吊车吊具精准移动、抓举废钢等。5G 的大带宽低时延可实现龙门吊远程控制场景中监控视频回传，PLC 可靠通信，大幅度降低行车视频远控改造成本和改造门槛。图 2-16 远控天车架构远程控制的应用对带宽要求不高（非高清视频场景），但是对时延和可靠性要求较高，RedCap 可以满足部门远控的需求。通过 5G 高实时、稳时延的通信网络，将现场海量的 OT 数据及时传输，提高了生产稳定性，并为数字孪生构建了良好的数据治理基中国电信RedCap 场景白皮书Page 31 of 54础。表 2-23 设备远程控制通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延可靠性时延可靠性单连接速率满足度单连接速率满足度可靠性可靠性连接数连接数设备远程控制100ms200 Kbps（下行控制）4 Mbps（上行视频，单路）99.99%X 个/万 m22.3智慧矿山智慧矿山智慧矿山在数采、视频和远控领域均可使用 RedCap 进行赋能，在数采领域主要包括设备数据采集和作业人员数据采集场景；在视频领域主要包括安全监控场景；在远控领域主要包括电铲远控场景和矿区自动驾驶场景等。表 2-24 智慧矿山 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧矿山设备数据采集作业人员数据采集安全监控电铲车远控矿区自动驾驶2.3.1 数采类场景数采类场景2.3.1.1设备数据采集2.3.1.1设备数据采集主要包括对固定设备的设备信息及运行状态检测，对移动装备的位置、状态、安全情况进行状态感知。要求系统在黑暗、潮湿、多粉尘的环境条件下完成远程设备数据采集并实时传输。能够对固定设备的状态检测，对移动装备的位置、状态、安全情况进行感知和智能调度。具备预防检测服务，对设备参数、运行状态的综合分析，增中国电信RedCap 场景白皮书Page 32 of 54加井下设备批量操作、故障急速定位处理、分钟级算力监测、远程多中心操作等核心功能，保障日常运维操作。通过 Redcap 终端实现 5G 网络接入，对矿车、挖机、钻机实时监控运行状态、视频数据进行实时采集和监控，并通过遥控驾驶舱下发控制指令，将生产人员从现场撤离，避免作业风险。表 2-25 设备数据采集通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数设备数据采集200ms256Kbps256Kbps9 Mbps（文件传输）99.9%NA管理信息大区按需部署2.3.1.2作业人员数据采集2.3.1.2作业人员数据采集通过嵌入 RedCap 模组的智能终端，对作业人员的位置信息、生命体征信息、作业安全信息进行监测，在采集作业人员信息的同时，还需要对实现视频传输、通话等功能，对作业人员进行更加全面的防护和作业指导。表 2-26 作业人员数据采集通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数作业人员数据采集200ms256Kbps256Kbps4 Mbps（视频）99.9%NA管理信息大区按需部署2.3.2 视频类场景视频类场景利用通过认证的摄像头，对重点区域设备运行状态和人员综合状态进行检测。以视频图像为处理单元，实现对设备异常工况、人员三违行为（违章指挥、违章作业、违反劳动纪律）的图像识别、自动定位人员及设备隐患并感知预警，从而实现对人、移动设备之间的智能调控和作业流程监管。AI 视频业务需要 5G 的高速上下行速率的能力，并可以按需增加边缘计算能力。利用无人机，对矿山进行巡检，结合 AI 图像识别，对矿区进行日常巡检；爆破期间，爆破区域实现智能化警戒，自动识别人、动物、矿车等后，及时告警。中国电信RedCap 场景白皮书Page 33 of 54表 2-27 矿山视频场景通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数矿山视频200ms4Mbps99.9%NA管理信息大区按需部署2.3.3 远控类场景远控类场景2.3.3.1电铲远控2.3.3.1电铲远控电铲是千万吨级露天矿山主要采掘设备之一，生产率高，作业率高，操作成本低，是采矿业公认的机型。采掘工作面环境复杂，地质条件相对而言比较恶劣，水、瓦斯、顶板、粉尘等自然灾害的潜在威胁普遍存在，采掘工作面的少人化、无人化一直是矿山智能化转型的一个重要方面。电铲远控主要由控制流和视频流两种业务流构成，其中控制流需要由低时延高可靠的要求，视频流需要保障多个摄像头的上行容量，维持视频的流畅。电铲车可通过内嵌 RedCap 模组或 CPE 的方式接入 5G 网络。表 2-28 电铲远控通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时连接数连接数电铲远控50ms200 Kbps（下行控制）4 Mbps（上行视频，单路）99.99%NA按需部署2.3.3.2矿区自动驾驶2.3.3.2矿区自动驾驶地上矿卡的业务场景主要包括矿卡车辆的无人驾驶系统建设、辅助自动驾驶系统建设，用于实现矿料的自动运输，降低人员的实际参与度，增强员工安全性。无人矿卡的系统要求包括需具备实时数据采集、高精度定位、稳定运行性能；能在阴天、潮湿环境下进行稳定运行，不可产生因环境影响的长时间停车；能在特定多粉尘条件（如车辆交汇处）实现正常运行，不可产生因粉尘影响的停车，能在大雨条件下实现安全中国电信RedCap 场景白皮书Page 34 of 54停车，不可产生因大雨影响造成的行车事故；需要露天矿无人运输系统运维功能。露天矿无人运输系统在面向操作用户层面，应包含平台上海品茶、智能调度、集成监视、统计分析、基础配置、系统设置等主要功能模块；车载无人驾驶硬件（雷达、天线、车载主控制器等）通过自身防水防尘设计或通过安装防水防尘外壳达到IP67级防水防尘；车载无人驾驶硬件（雷达、天线、车载主控制器等）通过自身设计实现-40C50C环境温度下工作等。对于无人矿卡，自动驾驶算法主要是由单车 AI 算法完成。5G 网络用于路径规划，关键数据回传。当自动驾驶算法失效的时候需要利用 5G 进行远程控制。无人驾驶矿卡可通过内置 RedCap 模组或 CPE 的方式接入 5G 网络。表 2-29 矿区自动驾驶通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时连接数连接数自动驾驶50ms2Mbps30Mbps（远程接管状态）99.99%NA按需部署2.4智慧港口智慧港口智慧港口的 RedCap 主要应用于视频和远控类领域，视频类主要包括智能理货和安全监控场景；远控类主要包括场桥/岸桥远控和港区智能集卡等场景。表 2-30 智慧港口 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧港口智能理货安全监控场桥/岸桥远程控制港区智能集卡2.4.1 视频类场景视频类场景2.4.1.1智能理货2.4.1.1智能理货中国电信RedCap 场景白皮书Page 35 of 54港口智能理货利用 OCR 技术，在装卸船、堆放、理货、验残、提箱、出关环节，识别集装箱箱号、装卸提箱状态、铅封有无、箱体残损程度等。通过 5G 网络将图像和视频数据快速实时回传至云端 AI 系统，借助智能 AI 系统自动识别与核销箱号、箱损、拖车号等海量人工重复劳动，实现理货作业信息作业自动化采集，提高准确率、效率。通过智能理货，一个理货员可同时监控和操作多个岸桥作业线，并可支持跨船舶作业；提供实时监控摄像机云台控制实时查看现场情况并进行异常介入。图 2-17 智能理货表 2-31 智能理货通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性连接数连接数智能理货200ms4 Mbps（单路）99.9%X 个/万 m22.4.1.2安全监控2.4.1.2安全监控港口监控划分为泊位、堆场、闸口、办公等多子区域系统，可实现对人流、物流的监控，及时发现异常行为，避免安全事故和违规操作的发生。摄像头可搭载 AI 功能，对异常行为进行智能识别，并通过 RedCap 上传后台。表 2-32 港口安全监控通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性连接数连接数摄像头300ms4 Mbps99.9%X 个/万 m2中国电信RedCap 场景白皮书Page 36 of 542.4.2 远控类场景远控类场景2.4.2.1场桥/岸桥远控2.4.2.1场桥/岸桥远控传统场桥/岸桥操控现场作业环境艰苦，人工成本高，安全隐患大，通过场桥/岸桥远控方案，改善工人工作环境，减少司机数量，保证安全生产，同时可以降低港口成本、提高收益。通过 5G RedCap 的改造，于港口中控室（远程控制中心）的操作人员获取 TOS（码头营运系统）下发的调度任务后，根据场桥/岸桥上实时回传的视音频数据，通过操纵杆的 PLC-PLC 通信来远程实时控制场桥/岸桥抓手的移动操作和抓手抓取/放开等操作，实现集装箱的高效、有序堆放与转运。场桥/岸桥实现远程控制后，一个操作人员可以控制多台设备，降低人员空闲时间，提升作业效率，同时可以降低安全风险。无线化方案需要保证充足的连续覆盖效果，并满足 PLC 控制业务和监控视频回传业务的带宽、时延和包可靠性等诉求，在保证安全生产的前提下提升集装箱作业的效率。表 2-33 场桥/岸桥远控通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性连接数连接数场桥/岸桥远控100ms200 Kbps（下行控制）4 Mbps（上行视频，单路）99.99%X 个/万 m22.4.2.2港区智能集卡2.4.2.2港区智能集卡港区智能集卡的基本作业流程为：1、基于 TOS 系统的任务安排，智能集卡集群调度中心指定集卡启动作业；2、集卡车辆等待岸桥吊完成集装箱装载；3、集卡车辆按照中控室调度路线行驶并反馈车辆运行信息；4、集卡车辆将集装箱运入堆场交换区；5、轨道吊将集装箱从集卡取下并放置到指定的堆场位置。其中，AGV（Automated Guided Vehicle）自动导引车是现阶段自动化码头运输集装箱的工业车辆，它可以按设定的路线自动行驶至指定地点，再用自动或人工方式装卸货物。AGV 车辆通过无线网络系统进行集中控制和调度，在全港口铺设了磁钉定位系中国电信RedCap 场景白皮书Page 37 of 54统的通道内全自动化运行。AGV 无人驾驶行走控制均由网络调度中心自动化控制。IGV（无人自动驾驶集卡）是未来港口水平运输工具一个重要发展方向。港口 IGV无人驾驶集卡利用商用集卡底盘改装，集成毫米波激光、毫米波雷达、摄像头等，利用高精度地图和定位，由控制中心监控 IGV 的位置、姿态、电量、载重等，下发车辆规划信息实现自主行驶，与 AGV 不同，IGV 不需要预埋磁钉，既可以应用于新建港区，也适用于存量港口，成本低。IGV应用需要支持车管平台调度和异常工况远程接管，IGV驾驶对通讯时延要求高，多台 IGV 在远程接管时存在视频回传需求。表 2-34 港区智能集卡通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延可靠性时延可靠性速率速率可靠性可靠性连接数连接数港区智能集卡50ms200 Kbps（下行控制）4 Mbps（上行视频，单路）99.99%X 个/万 m22.5智慧城市智慧城市智慧城市的 RedCap 主要应用于视频类领域，主要场景包括安防监控、城市治理和车辆管理等。智慧城市的 RedCap 主要应用于视频类领域，主要场景包括安防监控、城市治理和车辆管理等。表 2-35 智慧城市 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧城市安防监控城市治理车辆管理表 2-36 智慧城市不同分辨率下的视频类场景典型通信技术要求分辨率编码方式典型帧率速率时延720PH264/H265251-3Mbps1s1080PH264/H265252-8Mbps1s中国电信RedCap 场景白皮书Page 38 of 542KH264/H265254-10Mbps1s4KH264/H265306-12Mbps1s2.5.1 安防监控安防监控视频监控是安防产品的重要组成部分，也是安防行业的核心环节，其产品占整个安防产品的市场比重约为 50%。在政府一系列政策引导与“平安城市”、“雪亮工程”、“智慧城市”等项目的带动下，安防规模迅速扩大。城市安防监控主要是指公共安全和政府监督执法通过安装 5G AI 摄像头，对公共安全、违规车辆、违规作业等进行智能监控，控制中心可通过视频监控及时准确掌握现场动态，实时预警，提前干预。表 2-37 典型安防监控的通信技术要求2.5.2 城市治理城市治理1、社区治理社区治理的摄像头监管主要包括机动车/非机动车管理、高空抛物监测、垃圾分类管理、社区安全监管等。在社区治理的场景中，摄像头安装具有分布广和布点复杂等特点。2、工地管理通过摄像头在工地的部署，可以实现人员管理、作业现场管理、车辆管理、安全管理、质量管理等，满足各级监管部门、建筑开发商、施工单位和监理单位的需求，提升工地的智能化水平，降低安全风险。3、移动执法（1）城市管理部门的工作人员佩戴具有录像功能的终端，作为执法工作的重要可业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数公共安全小于 1s 4-10Mbps99%NA公安交管单独隔离大于 100 个/km2违规车辆小于 1s 4-10Mbps99%NA公安交管单独隔离大于 100 个/km2违规作业小于 1s 4-10Mbps99%NA生产大区隔离大于 100 个/km2中国电信RedCap 场景白皮书Page 39 of 54穿戴装备以提升执法的智能化水平。（2）在治理过程中，对部分重点区域需要通过搭载摄像头的无人机进行高空巡检，以提高巡检效率。4、应急管理通过摄像头，对城市设施的重要区域进行常态化监管，例如重要建筑、易内涝区域、危化品区域等。表 2-38 典型城市治理的通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数社区治理小于 1s4Mbps99%NA生产大区隔离3050 个/km2工地管理小于500ms 4-10Mbps99%NA生产大区隔离2030 个/km2移动执法仪小于 1s4Mbps99%NA公安交管单独隔离10-20 个/km2应急管理小于500ms 4-8Mbps99%NA生产大区隔离5 个/km22.5.3 车辆管理车辆管理1、公交车/班线车通过车内搭载的摄像头，可实现对司乘的安全监管，有效防止危害公共安全的事件发生。当发生危险事件时，相关信息可立刻上传管理平台，以便快速采取应急措施。2、急救车通过 5G 网络实时传输医疗设备监测信息、车辆实时定位信息、车内外视频画面，便于实施远程会诊和远程指导，对院前急救信息进行采集、处理、存储、传输、共享可充分提升管理救治效率，提高服务质量，优化服务流程和服务模式。表 2-39 典型车辆管理的通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数公交车/班线车小于 1s4Mbps99%NA生产大区隔离3050 个/km2急救车小于 1s4Mbps99%NA生产大区隔离10 个/km2中国电信RedCap 场景白皮书Page 40 of 54业务名称业务名称通信需求通信需求渣土车小于 1s4Mbps99%NA生产大区隔离10 个/km22.6其他场景其他场景表 2-40 其他场景 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗其他场景户外监控无人农机2.6.1 户外监控场景户外监控场景为了提升农林牧渔等户外偏远地区的智能化管理水平，视频监控成为技术方案的重要组成部分。但是受安装环境所限，其光纤部署和供电较为困难。当前的摄像头工作方式为太阳能电池板结合蓄电池为摄像头供电，通过 5G 网络实现视频传输。但 5G模组功耗较高，在连续阴雨天气或光照不强的区域，摄像头难以满足 7*24 小时工作。而 RedCap 的低功耗特性可以满足此类场景的需求，降低摄像头功耗，提升工作时间。2.6.2 无人农机无人农机农业机械是衡量农业现代化发展的水平的主要指标之一，目前中国主要粮食作物基本实现全程机械化，薄弱环节机械化进程也在加快推进。而利用数字化手段来提高中国农业装备的智能化程度，对于推动农业产前环节数字化进程具有重要意义。无人农机不仅可以实现智能互联，将农机工作状态数据上传管理平台，同时还可以实现农机的自动驾驶和远程控制。无人农机可通过内嵌 RedCap 模组的通信单元或外接 DTU接入 5G 网络。2.6.3 河湖监管河湖监管随着经济社会快速发展，我国河湖管理保护出现了一些新问题，例如一些地区入河湖污染物排放量居高不下，一些地方侵占河道、围垦湖泊、非法采砂现象时有发生。给河湖监管和治理带来难题，而河湖一般在郊区野外，网络和电力部署成本高，通过5GredCap 进行传输，同时使用太阳能进行供电，满足用户 7*24 小时对河湖监管的需求。中国电信RedCap 场景白皮书Page 41 of 543 RedCap 适配终端RedCap 适配终端3.1智慧电力终端智慧电力终端3.1.1 数采类终端数采类终端1、智能台区融合终端变电台区是智能电网的关键网络节点，配变终端设备（TTU）监测并记录配电变压器运行工况配变终端设备（TTU）监测并记录配电变压器运行工况，采样并记录电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数等参数，为负荷预测、配电网规划及事故分析提供基础数据，集计量、电能质量监测、配变工况监测、无功补偿功能于一体。在配电台区电力物联网规划提出后，国网内部提出“一台区一终端”规划在配电台区电力物联网规划提出后，国网内部提出“一台区一终端”规划，部分台区 TTU 与集中器开始融合出现了智能融合终端部分台区 TTU 与集中器开始融合出现了智能融合终端。智能融合终端归口于国网设备部，其产品定位主要为台区供用电信息采集、电表数据收集、就地化分析决策、协同计算等智能融合终端归口于国网设备部，其产品定位主要为台区供用电信息采集、电表数据收集、就地化分析决策、协同计算等，标准归口单位是中国智能配电与物联网创新联盟。2021 年下半年，国网发布台区智能融合终端技术规范，将远台区智能融合终端和能源控制器（公变）标准归口单位统一为国网科技部，未来智能融合终端和能源控制器（公变）招标有望合二为一。新版智能融合终端和能源控制器（专变）成为国网配电网智能化改造主要终端新版智能融合终端和能源控制器（专变）成为国网配电网智能化改造主要终端。新版智能融合终端（TTU）/能源控制器满足传统用电信息采集、公共事业数据采集、新型电力系统分布式电源接入与监控、充电桩数据采集分布式电源接入与监控、充电桩数据采集、需求侧数据采集、企业能效监测、智能家居应用等多种需求，并依托智慧物联体系的“云管边端”架构，具备信息采集和边缘计算信息采集和边缘计算功能，支撑营销、配电及新兴业务，集台区供用电信息采集、各采集终端和电能表数据收集、设备状态监测及通讯组网、就地分析决策、协同计算等功能。智能融合信息终端/能源控制器通过嵌入式 5G 通信仓5G 通信仓实现 5G 网络的接入。中国电信RedCap 场景白皮书Page 42 of 54图 3-1 嵌入式 5G 通信仓2、配网 PMU 终端PMU 型馈线自动化终端 FXU 在传统 FTU 的基础之上增加了广域同步相量测量（PMU）功能FXU 在传统 FTU 的基础之上增加了广域同步相量测量（PMU）功能，可实现基于相邻终端处同步电流电压的差动原理的故障检测定位。FXU 有效克服了传统 FTU 依据单点电气量研判单相接地故障的算法“死区”，解决了高阻接地或系统电容电流水平低导致的单相接地保护拒动或误动问题，从原理上彻底破解了单相接地故障检测及保护这一难题。FXU 的故障检测具有“绝对选择性“，不存在传统级差保护配合困难、整定配置复杂等问题，可用于实现简单高效的馈线自动化（FA），完成秒级故障自愈。图 3-2 PMU 型 FTU 终端所以配网 PMU 为搭载相量测量技术的 FTU 终端，其 5网络接入方式与 FTU 一致其 5网络接入方式与 FTU 一致。3.1.2 视频类终端视频类终端1、电力巡检终端中国电信RedCap 场景白皮书Page 43 of 54表 3-1 轮式巡检机器人轮式巡检机器人可搭载可见光摄像机、红外热像仪、日盲紫外成像仪、拾音器可见光摄像机、红外热像仪、日盲紫外成像仪、拾音器等设备，支持全自主巡检。可支持 2D/3D 激光、惯性导航、自主避障及路径规划。机器人通过图像声音检测模组对电力设备温度、外观、放电、噪声等进行非接触信息采集。巡检机器人主要由智能巡检机器人本体、后台监控系统及故障诊断算法平台构成，巡检机器人本体和后台监控系统通过 WIFI、5G 等无线通信方式进行数据传输，故障诊断算法平台可与后台监控系统合并部署，也可单独部署，通过有线网络与后台监控系统通信。巡检机器人可通过内嵌 5G 模组、5GDTU 等方式接入 5G 网络。电力无人机巡检包括通道巡检和精巡检。精细巡检的对象主要为输电线路本体设备及附属设施，通道巡检的对象主要为线路通道环境精细巡检的对象主要为输电线路本体设备及附属设施，通道巡检的对象主要为线路通道环境，即架空输电线路路径所占用的土地和线路两侧一定范围内的空间区域。精巡检对输电线路绝缘子伞裙破损、销钉缺失、螺栓螺帽松脱、间隔棒损坏、防震锤移位、线夹发热 等细小缺陷进行可见光拍照或红外检测，精度可达销钉级见光拍照或红外检测，精度可达销钉级。精细巡检按照规范的作业流程和拍摄方法进行多航点路径规划，具有航线路径短、拍摄点位多的特点。单次起降巡检一般 3-5 基杆塔，每基杆塔拍摄点位一般为 20-50 个。2、配/变电房巡检终端配/变电所的主控室、通信室等房间内，由于需要监测的电气设备众多，如果采用传统的球形或者筒型的摄像机去完成状态监测，则需要部署大量的摄像机去满足可视角度的要求，而轨道机器人由于其具备轨道，可通过轨道移动加变焦的形式，针对性的观测具体设备表面，具备可视角度好，成像画面清晰，可巡检设备数量多等特点。中国电信RedCap 场景白皮书Page 44 of 54图 3-3 配电房巡检机器人轨道巡检机器人由合金轨道、巡检机器人（控制总程、升降机构、行走机构、旋转机构）、挂载（高清摄像头、红外热像仪、局放传感器、拾音器、SF6 传感器、臭氧传感器）等核心设备和辅助设备组成。为确保轨道巡检机器人在运行过程中的安全性，轨道巡检机器人搭载了激光避障模块，通过激光传感器实时探测其水平、垂直方向上的障碍物，一旦检测到障碍物，立刻停止运行，待障碍物移走后继续执行巡检任务。轨道巡检机器人通过轨道精确定位后（运动精度5mm，升降精度2mm），配合滑触线取电方式，真正意义上的实现 7*24 小时不间断高频率巡检。利用多节升降模块和双自由度云台，针对变电所内大量预标定采样点进行全覆盖检测；结合智能环境监测系统，全方位、大批量获取设备运行状态、环境信息。3、作业安全管控终端在便携摄像头上融合图像分析模块、传输加密模块等采集传输模组，通过作业行为图像识别分析网关，实现作业过程全面可视化，作业现场违章行为的实 时分析及预警，提升作业监管的智能化水平。5G 智能头盔是在传统头盔的基础上集成了录音、录像、高精度定位、语音播报、语音通话、SOS、AI 识别和多传感融合等功能的新型安全防护终端。4、摄像头线路巡检摄像头，通过在摄像头、融合传感终端上加载的线路缺陷、故障及通道隐患识别、诊断模组，实现输配电线路通道隐患和本体缺陷的智能识别及预警，提升输配电线路的实时监测能力。变电站安防监控摄像头，用于变电站的安全巡防。摄像头可直接嵌入 5G 模组。其中，摄像头也可接入边缘计算设备，通过边缘计算设备进行中国电信RedCap 场景白皮书Page 45 of 54数据处理和 5G 上传。3.1.3 控制类终端控制类终端1、配电自动化终端配电自动化三遥、配网差动保护和配网愈主要由 DTU（配电自动化站所终端）和FTU（配电自动化馈线终端）DTU（配电自动化站所终端）和FTU（配电自动化馈线终端）实现。PMU 型馈线自动化终端 FXU 在传统 FTU 的基础之上增加了广域同步相量测量（PMU）功能FXU 在传统 FTU 的基础之上增加了广域同步相量测量（PMU）功能，可实现基于相邻终端处同步电流电压的差动原理的故障检测定位。表 3-2 配电自动化终端终端名称功能分类结构分类产品功能产品应用范围网络接入方式终端名称功能分类结构分类产品功能产品应用范围网络接入方式DTU（站所终端）三遥立式、卧式、组屏式等控制开关分合闸功能，具备测量数据，状态数据的远传和远方控制功能，可实现监控开关的灵活扩展开闭所、环网柜、配电室及箱变等电力专用 CPE/网关二遥动作型嵌入式开关就地控制功能，符合越限告警上送功能，单相接地故障的检测，告警及动作功能开闭所、环网柜、配电室及箱变等二遥标准型立式、壁挂式故障检测及故障判别开闭所、环网柜、配电室及箱变等FTU（馈线终端）三遥箱式、罩式满足控制开关分合闸，数据远传及远方控制功能柱上开关、小型环网柜电力专用无线数据终端和嵌入式无线数据通信模块（板卡级）二遥动作型满足开关就地控制功能，故障自动隔离和切除等柱上断路器、负荷开关、分段开挂等二遥标准型罩式分支开关的遥信和遥测等功能柱上断路器、负荷开关、分段开挂等其中，DTU 通过 5G CPE/网关实现网络连接（电力专用 CPE），DTU 通过 5G CPE/网关实现网络连接（电力专用 CPE），电力 FTU 通过无线数传终端或嵌入式无线通信模块（罩式专用）无线数传终端或嵌入式无线通信模块（罩式专用）实现无线网络通信。2、电力负荷终端负荷管理终端（又称为专变终端）针对大用户用能表具有数据采集、负荷控制、统计数据、越限报警、主动上报、停电管理数据采集、负荷控制、统计数据、越限报警、主动上报、停电管理等功能。上行可通过 5G、4G、RS232/485、Ethernet上行可通过 5G、4G、RS232/485、Ethernet 等多种方式连接到主站管理系统，与主站前置机交换数据、接收指令。下行通过 RS485下行通过 RS485 可以同时抄读多种国内外电表，负责抄表过程的控制以及电表数据的接收、存贮、统计与传送。终端可通过内置的 5G 通信模块内置的 5G 通信模块接入 5G 网络。终端可实现大中国电信RedCap 场景白皮书Page 46 of 54用户用电量的统计，为电力营销系统提供各类电量结算数据为电力营销系统提供各类电量结算数据，对大用户的负荷进行控制和管理大用户的负荷进行控制和管理，实现“削峰添谷”有序用电，对大用户电能表运行状况进行实时监控大用户电能表运行状况进行实时监控，对用电异常，进行实时监察用电异常，进行实时监察。3.2智慧工厂终端智慧工厂终端3.2.1 数采类终端数采类终端1、工业 CPE/网关由高性能工业级的微型处理器搭载嵌入式操作系统，以及装载了独立自主 IOT 软件组成的微型主机。它具有 232/485 串口、网口、WIFI 及 GPRS 模块等物理接口，既可与智能仪表、PLC 设备、触摸屏、SCADA/DCS 通讯完成数据的读取及本地存储，也具备通过 HTTP、Socket 和 MQTT 等协议与第三方（SCADA、MES）系统平台集成。其特点包括，部署灵活多样部署灵活多样：安装时可采用导轨式，也可采用机架式，还可定位安装。采用工业防护级金属外壳、无风扇扇热、电磁兼容性强、抗震抗干扰、宽温宽压设计，能在高温、潮湿、电磁辐射、粉尘、电压不稳等复杂恶劣条件下使用，适用于复杂的工业应用场景。提供多种物理通讯接口提供多种物理通讯接口：且接口扩展性强，能适用和匹配设备的不同通讯方式。丰富的工业通讯协议丰富的工业通讯协议：网关内不仅内置 modbus、modbusTcp、TCP/IP、OPC、DTL645 等常见通讯协议，而且兼具有西门子、三菱、欧姆龙等厂家 PLC 的私有协议。可与现场绝大多数设备控制器实现通讯，具有强大数据采集及传输能力。网关内置数据库网关内置数据库：支持数据本地存储，可有效预防数据的丢失。具有与第三方系统集成的常见通讯协议及二次开发 API/SDK 接口，可实现与第三方系统（SCADA、MES 等）快速集成。网络连接可靠性网络连接可靠性：工业网关需要保障通信的可靠性，部分场景需要保障低时延。还要设计软件与硬件双重看门狗技术，自动监测上报工作状态，当网关设备偶发异常时，要智能进行软件唤醒或硬件断电重启，保障设备回复正常运行，避免宕机造成的生产延误和损失。同时网关还应该支持多级链路检测机制，自动恢复网络正常。2、工业 DTUDTU(Data Transfer unit)，是专门用于将串口/LAN 口数据转换为 IP 数据或将IP 数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备，DTU 仅支持数据透传，不做协议和数据解析DTU 仅支持数据透传，不做协议和数据解析。DTU 的尺寸较小，重量较轻，可以十分方便的与设备进行融合，使其在不改变硬件结构的情况下，满足嵌入式小型安装需求，以快速实现联网中国电信RedCap 场景白皮书Page 47 of 54和数采。当前，DTU 是解决“哑终端”，尤其是具有移动性的“哑终端”联网的重要数采产品DTU 是解决“哑终端”，尤其是具有移动性的“哑终端”联网的重要数采产品。3、工业 RTURTU（Remote Terminal Unit）满足关键的工业数据数据采集需求，具备模拟量输入、开关量模拟量输入、开关量、多路 RS232 和 RS485 接口，系统采用安全隔离技术，支持远程管理功能和存储功能。兼容各类流量计、压力、水质分析仪、液位、工业串口摄像机、PLC、智能串口屏等仪器。一个 RTU 可以由几个、几十个或几百个 I/O 点组成，可以放置在测量点附近的现场。有些 RTU 还具备 PID 控制功能或逻辑控制功能PID 控制功能或逻辑控制功能等。由于部分行业的传感器输出的是模拟量，所以需要进行转换才能进行数据分析和传输，而 RTU 就可以实现此功能。4、边缘计算设备边缘计算可实现海量、异构的联接，满足业务的实时性要求，实现数据的优化，注重应用的智能性，同时保护安全与隐私。边缘计算在实时性、短周期数据、本地决策等工业数据采集场景方面有不可替代的作用边缘计算在实时性、短周期数据、本地决策等工业数据采集场景方面有不可替代的作用。5、PDA/扫码枪扫码枪主要用于条形码的扫描录入，是自动识别与数据采集行业条码追溯阶段设备。智能手持 PDA，用于数据采集和智能应用，也同属于自动识别与数据采集行业条码追溯阶段设备6、对讲机工业对讲机在一般对讲机的基础上，还有一些更为突出的特点。首先，工业对讲机的频率范围更宽广。由于工业环境的特殊性质，不同设备间的通讯需求也不同，因此工业对讲机拥有更广泛的频率范围，以适应不同场合的通讯需求。其次，工业对讲机的耐用性和抗干扰能力较强。在工业环境中，设备常常会遭遇到各种恶劣的条件，例如高温、低温、湿度等。而工业对讲机则能够在这些恶劣条件下稳定工作，保证通讯的顺畅进行。同时，它还可以抵抗各种电磁干扰，不易受到干扰的影响。工业对讲机还具备多信道功能。这一特点可以让用户在同一时间内，在不同的信道中进行通讯，大大提高了通讯的效率。工业对讲机的通讯距离更远。在某些大型工业现场，设备之间的距离较远，一般的对讲机很难实现远距离的通讯。而工业对讲机则能够实现较远的通讯距离，确保了现场通讯的需求。中国电信RedCap 场景白皮书Page 48 of 543.2.2 视频类终端视频类终端1、摄像头普通摄像头用于智慧工厂一般环境下的安防监控、生产监管等场景。摄像头可内嵌 5G 模组或通过边缘计算设备进行 5G 网络接入。2、特种摄像头特种摄像头应用于特殊环境，例如危化品区域、易燃易爆区域、粉尘环境、高温高适环境等，此类摄像头具有三防功能的高 IP 等级。3、工业相机工业视觉数采系统分为图像采集部分、图像处理部分和运动控制部分。工业相机与镜头是系统工业相机与镜头是系统成像器件，通常的视觉系统都是由一套或者多套这样的成像系统组成，如果有多路相机，可能由系统控制切换来获取图像数据，也可能由同步控制同时获取多相机通道的数据。工业相机按照芯片类型、扫描方式、分辨率大小、输出信号方式、输出色彩、输出信号速度、响应频率范围等有着不同的分类方法，种类繁多，需要根据应用需求进行选择。此外还包括光源、控制单元和图像处理计算单元。4、巡检机器人巡检机器人主要用于在危险区域代替人工巡检。机器人云台上可搭载摄像头、红外成像仪、气体传感器等装备，可以快速感知危险区域内的基本情况，并将相关数据上传至管理平台。3.2.3 远控类终端远控类终端1、AGV/叉车移动机器人在工业物流领域，按照应用环节分，具体可分为三大部分：产线物流、仓储物流以及园区物流。产线物流是指原材料、半成品等按照工艺流程在各个加工点之间不停顿地移动、转移的过程。产线物流规划是为生产作业服务的，必须服从生产作业对物流的整体要求。随着柔性制造能力需求的增强，智能化产线运输成为关键环节，AGV/叉车移动机器人通过智能移动和负载，为产线物流提供了高效的物料搬运能力。在此过程中，AGV/叉车需要与管理系统紧密交互并接受调度，其数据量不大，但对可靠性有一定要求。中国电信RedCap 场景白皮书Page 49 of 542、PLCPLC，即可编程逻辑控制器，其在微处理器的基础上，融合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术，是生产控制中最核心的控制装置，按 I/O 点数可分为小（256 点以下），中（2562048 点），大（2048 点以上）。3、边缘计算设备边缘计算设备除可应用于工业数采外，也可用于低时延应用的边缘端控制场景，通过边缘侧进行 AI 数据分析，并发送控制指令。边缘计算设备是在网络的边缘进行高效计算，从而解决远离云端服务器带来的数据处理延迟问题。在 AI 边缘计算设备中，最重要的部分是计算单元。这个单元负责处理和分析海量的数据，它包括一些处理器、内存和存储等硬件资源。这些设备也需要配备各种传感器接口，以便与各种传感器进行交互，从而实时获取环境数据。另外，它们也需要有网络接口、WiFi、5G 等，以实现与云端服务器的快速通信。为了保证设备的可控制性，它还配备了一系列输入和输出接口，包括 GPIO、I2C、SPI 等。最后，为了确保设备的稳定运行，它们都配备了电源接口。3.3智慧矿山终端智慧矿山终端3.3.1 数采类终端数采类终端1、CPE/网关/边缘计算设备矿山内的各类传感器通过 CPE 或网关的形式接入 5G 网络，若在数据侧需要进行分析，则引入边缘计算设备，在边缘侧进行数据处理和分析后，再上传系统平台。矿山作为工业生产的重要场所，对于工业网关的要求十分严格。在矿山环境中，首先，矿山工业网关必须具备高度的稳定性。由于矿山的工作环境十分恶劣，包括各种复杂的地形地貌和气候条件，因此工业网关必须能够稳定地工作，不受外界环境的干扰，保证数据传输的可靠性和稳定性。其次，矿山工业网关需要具备高效的数据传输速度。在矿山生产过程中，需要实时传输大量的数据，比如监控视频和传感器数据等等。第三，必须具备严格的安全性。由于矿山生产过程中存在各种安全隐患，因此工业网关必须能够保障矿山生产过程的安全可靠，能够实时监测和防范各种安全风险，预防事故的发生。第四，需要具备耐用性。由于矿山环境的特殊性，设备很容易受到磨损和破坏。因此，工业网关必须具备优良的耐用性，能够在长期使用过程中保持稳中国电信RedCap 场景白皮书Page 50 of 54定的性能表现，不需要频繁更换和维护。最后针对存在爆炸性气体的矿山，工业网关还需要具备防爆功能，能够保障在易燃易爆环境下的人员和设备安全。通过采用防爆设计和技术手段，工业网关能够在高风险环境下安全运行，从而为矿山安全生产提供有力的支持。2、智慧安全帽5G 智能安全帽通过集成智能传感、人工智能、高精度定位等技术，实现对作业人员的安全监管和远程指导，拥有的功能包括智能传感：支持佩戴检测、生命体征检测、高度检测、电压感知、跌落碰撞检测等功能；智能记录：支持录像、拍照、录音、实时视频录制等功能；智能识别：支持二维码识别、射频识别、人脸识别、行为识别等功能；平台联动：支持远程指导、电子围栏、风险预警、大数据分析等功能；安全管理：支持人员绑定、高精度定位、SOS 等功能。3、智能手表矿工专用智能手表可以实现生命体征监测、行为监测、实时语音和高精度定位等功能，为矿工提供充分的安全防护。4、防爆手机本安防爆手机是一种特殊的手机，它可以在煤矿、化工等危险环境下使用。手机采用了更加坚固的外壳和更加安全的电路设计，能够有效防止因意外碰撞、高温、火花等原因引起的爆炸或火灾事故。防爆手机还可以用在石油化工等危化品生产、运输和仓储等领域。5、智慧矿灯集成Redcap模组的智慧矿灯不仅是矿工必备的安全照明工具，还可以集人员定位、集群通话对讲、视频记录仪、健康监测、有害气体检测等多功能于一体。从而推动作业标准化，实现作业的可视、可管、可回溯，助力矿山用户解放员工双手，保护员工安全，提高生产效率3.3.2 视频类终端视频类终端1、特种摄像头智慧矿山由于环境特殊，安装的摄像头需要通过“煤安”/“矿安”认证，拥有一定的三防等级。2、巡检无人机中国电信RedCap 场景白皮书Page 51 of 54巡检无人机搭载摄像头，可以对矿区整体进行巡视，对危险区域进行无人化重点巡视。3.3.3 控制类终端控制类终端1、电铲车电铲车是矿山采掘的核心装备，智能化是电铲车的重要发展方向。电铲车可以基于 5G 网络条件，通过摄像头、防撞雷达、倾角仪、陀螺仪等设备将电铲的数据信息反馈至远程控制室，再通过控制数据流进行电铲车的远程遥控。2、无人矿卡/宽体车无人矿卡/宽体车通过激光雷达、毫米波、相机多传感器深度融合网络技术，实现环境感知。感知系统可确保在矿区粉尘、雨雪雾、剧烈震动和极端低温等恶劣工况的使用需求，实现车辆颠簸行驶过程中的高鲁棒性多目标的检测和跟踪。无人驾驶卡车具备复杂场景智能决策与自主路径规划能力，引导车辆安全完成作业任务，可适用于实际生产中的各种极端装载、卸载道路条件，确保在生产过程中的高效和安全。3.4智慧港口终端智慧港口终端3.4.1 视频类终端视频类终端港口的视频类终端主要包括摄像头。由于港口的特殊环境，根据工作位置，智慧港口所用的视频类终端需要具备盐雾、高湿、台风、暴雨等气候条件的适应性。3.4.2 控制类终端控制类终端港口控制类终端主要包括智能集卡和场桥/岸桥。智能集卡可以通过 CPE 接入 5G网络，依托车机进行集卡的远程控制。场桥/岸桥通过 CPE 接入 5G 网络，根据视频的回传信息，通过 PLC 进行远程控制。3.5智慧城市终端智慧城市终端1、摄像头城市安防监控和社区治理的终端主要为摄像头，部分摄像头需要搭载 AI 功能，例如高空抛物、人/车识别、垃圾分类、行为监测等。摄像头可以通过直接内嵌 RedCap模组或边缘设备接入 5G 网络。公交车/班线车等车辆可通过车载监控主机（MNVR）终中国电信RedCap 场景白皮书Page 52 of 54端接入 5G 网络，急救车可通过 CPE 接入 5G 网络。2、音视频记录仪视音频记录仪是集超高清视频录制、视频回传、语音对讲、实时定位、轨迹记录、智能巡查等功能于一体的数字化记录设备，可实时捕获工作现场动静态数据。为满足行业客户多样化需求，可选择性提供 AI 智能识别、智能防抖、多业务并发传输等能力。产品关键功能：1)智能识别：支持视频智能算法，具有目标识别、目标检测、特征值提取等功能。2)智能广角：支持广角镜头设计，可提供 4K 高清视频画质传输能力；3)智能防抖：支持智能防抖算法，视频压缩算法，可提供移动场景下稳定拍摄能力；4)自动关联：支持通过蓝牙、NFC、二维码等方式的业务单与视音频证据文件自动关联；5)多端协同：支持协同管理、异设备互通、实时融合指挥调度等功能；6)安全保障：支持数据加密、安全传输等功能。应用范围：适用于市政、交通、能源等多个行业领域。典型应用场景：公安执勤执法、市政执法、危险识别、线路巡检等应用场景。3、视频 NVR/5G近年来，安防监控在城市治理及社区安防管控中已有较多的监控设备部署，投入较大，为节省改造时间和改造成本，通过将原有的 IP 有线摄像头接入 5G NVR 或者 AI视频盒，不仅能最大限度地利旧以节约投入，还能快速地将普通的安防监控设备接入5G RedCap 网络，实现无线化及智能化改造。3.6其他类终端其他类终端1、太阳能摄像头太阳能摄像头搭载光伏板和蓄电池，一般用于户外场景，对 IP 等级有一定要求，同时对功耗要求严格。2、无人农机农机种类较多，包括耕整地机械、种植施肥机械、田间管理机械、收获/后处理机械、搬运机械、排灌机械等。通过嵌入 RedCap 通信模组或通信单元，可以对农机实现中国电信RedCap 场景白皮书Page 53 of 54智能化管理和控制。3、安全帽建筑工地：各省市的工地监管平台要求重要人员上传定位信息考勤，重要事项（如隐蔽工程）需要录像并上传平台集中存储电网检修：电网临时作业，线路施工要对现场的作业动作进行记录，远程监控铁路巡检：铁路巡检需要对现场巡检过程进行记录，远程监控通过在安全帽摄像机嵌入 RedCap 通信模组或通信单元，实现视频的实时查看和回传。4 电信策略电信策略4.1整体策略整体策略RedCap 的产业推进将以场景方案为牵引，以生态建设为基础。RedCap 的产业推进将以场景方案为牵引，以生态建设为基础。RedCap 将作为 5G方案的重要组成部分，以满足场景客户的多样化需求。通过场景方案的牵引，RedCap可实现快速落地和规模复制，进而推动产业链加速成熟。RedCap 场景方案的规模应用需要产业界通力合作，产业链环节缺一不可，否则将无法形成全栈式解决方案。通过生态建设的夯实，RedCap 可实现芯模端网全栈式协同发展，助力场景方案规模落地。可以看到，场景方案和生态建设相互促进，共同推进产业不断演进。首先，在场景方案上，形成从场景需求挖掘到场景标杆打造，再到场景规模复制的发展路线，不断推动基于 RedCap 的端到端解决方案与场景应用深度结合首先，在场景方案上，形成从场景需求挖掘到场景标杆打造，再到场景规模复制的发展路线，不断推动基于 RedCap 的端到端解决方案与场景应用深度结合。具体而言，在 5G 数字化转型项目的基础上识别和挖掘 RedCap 需求，基于需求在重点场景打造标杆，深度淬炼 RedCap 解决方案，将终端、连接和平台形成标准化产品体系。依托重点场景的标杆效应和方案积累，快速形成规模复制能力，并持续拓展应用场景，将 RedCap更加广泛地融入到千行百业的 5G 数字化转型项目建设中。其次，在生态建设上，以检测认证、行解孵化和生态汇聚为抓手，促进产品优化和加强各方深入合作，打造双赢局面。其次，在生态建设上，以检测认证、行解孵化和生态汇聚为抓手，促进产品优化和加强各方深入合作，打造双赢局面。对于检测认证，积极制定 RedCap 模组及终端检测标准，按需发布与滚动更新规范，并依托标准组织各方开展多个实网环境下试商用模组和终端的端网兼容性测试，以及围绕重点行业应用场景开展相应终端产品的重要功能、性能试点测试和入库测试认证。同时针对 RedCap 检测展开培训和整改服务，根据测试中国电信RedCap 场景白皮书Page 54 of 54过程中发现的问题制定终端侧优化解决方案（包括并不限于产品的标准化、产品的性能）和网络侧优化解决方案，推动 RedCap 终端与平台和解决方案的适配。针对端侧认证入库测试，携手仪表和网络设备商搭建 RedCap 芯片认证和模组/终端入库测试实验室环境及勘测现网测试路线。对于行业解决方案孵化，联合生态伙伴进行模组和终端研发以及解决方案打造，形成针对重点行业的全栈 RedCap 解决方案。同时，依托场景客户需求和 5G 数字化转型项目，通过实验室、现网的测试和方案验证，支撑 RedCap 在重点场景的应用落地。对于生态汇聚，通过 RedCap 生态平台搭建和活动组织充分为生态伙伴提供交流空间，为产业界的共同发声和方向引导提供支持；通过资源对接和RedCap 能力输出为合作伙伴赋能；通过生态合作体系的构建，为集团与 RedCap生态伙伴的合作打通渠道。4.25G 能力魔方5G 能力魔方为了满足行业对于 5G 网络定制化程度高、性能差异大的业务需求，进一步释放 5G应用规模发展的潜能，中国电信发布了 5G 能力魔方，通过拉通 5G 定制网项目六个业务维度，实现行业应用可视、性能需求可读、技术方案可译、商务模式可解的灵活组合业务方案能力；同时，基于 600 余个项目的实践经验，5G 能力魔方归纳提炼远程控制、工业视觉、智能巡检等行业应用场景需求解析模型 40 余个，电子制造、港口、急救等行业及通用场景能力模型 10 余个，以及网络容量、覆盖模型等业务经验模型，可面向 5G 全连接工厂、智能交通、卫健医疗、智慧教育等行业提供更灵活的 5G 定制网项目售前服务和可推广的优秀案例经验，有力的展现出“百案千面”的规模效应。同时，5G 能力魔方积极推进 5G 与行业系统及装备的融合应用能力构建，形成 5G AGV、5G AR/VR、5G 双域专网等 5G 融合应用、网络及终端的产品方案体系，促进 5G 在实体经济和民生服务领域中更广范围、更深层次、更高水平的深度融合。5G 能力魔方包括业务需求面、技术参数面、原子能力面、标准产品面、业务方案面和商业模式面。通过六维积木式组合，实现场景精准适配、能力多维构建以及方案快捷交付，规模复制。RedCap 作为中高速 5G 物联网的重要拼图，将成为 5G 能力魔方的关键组成部分之一。

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中国电信 5G NTN 技术白皮书 天地一体、手机直连2 2023023 年年 1 11 1 月月目录目录第一章第一章引言引言.1第二章第二章5G5G NTNNTN 应用场景及生态应用场景及生态.22.12.1手机直连卫星手机直连卫星.22.22.2汽车直连卫星汽车直连卫星.42.32.3其他应用场景其他应用场景.52.42.45G5G NTNNTN 产业生态产业生态.6第三章第三章5G5G NTNNTN 技术标准进展及面临挑战技术标准进展及面临挑战.83.13.13GPP3GPP 标准进展标准进展.83.23.2CCSACCSA 标准进展标准进展.113.33.35G5G NTNNTN 当前挑战当前挑战.12第四章第四章5G5G NTNNTN 组网架构组网架构.154.14.15G5G NTNNTN 网络架构概述网络架构概述.154.24.25G5G NTNNTN 组网架构展望组网架构展望.16第五章第五章5G5G NTNNTN 技术思考及实践技术思考及实践.195.15.1芯片一体化增强芯片一体化增强.195.25.2终端模组增强终端模组增强.205.35.3无线空口增强无线空口增强.235.45.4核心网增强核心网增强.255.55.5NTNNTN 容量评估容量评估.275.65.6NTNNTN 测试验证测试验证.285.75.7手机直连演进路线手机直连演进路线.31第六章第六章总结总结.33缩略语缩略语.35联合编写单位及作者联合编写单位及作者.38中国电信 5G NTN 技术白皮书1第一章第一章引言引言5G NTN（5G Non Terrestrial Network）是面向卫星通信和低空通信等新应用场景的重要演进技术，标志着 5G 从地面走向了空间。5G NTN 基于 3GPP 开放标准，可实现卫星通信与地面通信体制兼容，借助手机直连，可充分利用和分享地面 5G 的产业链和规模经济效益，快速扩增卫星通信产业规模。5G NTN 是星地融合通信发展的主流方向，主要包括 IoT NTN 和 NR NTN 两条技术路线。前者基于 NB-IoT 技术演进而来，侧重支持物联网业务，提供低速数据传输、短消息等功能；后者基于 5G NR 技术演进而来，侧重支持宽带数据、语音和固定无线接入等功能。5G NTN 为下一代空天地一体化融合通信系统奠定了重要的技术基础，目标是达成 6G 一张网，实现统一空口传输、统一接入控制、统一鉴权认证和统一组网架构，实现星地无感切换。近年来，随着卫星互联网、手机直连和天地一体等新技术的不断涌现，国内外产业各方均加快了针对 5G NTN 的标准、能力以及应用创新的试验，成功进行了大量 5G NTN 原型试验，芯片、终端和网络设备等产业各方均大力推进 5G NTN的技术预研。中国电信作为国内同时拥有卫星移动通信和地面移动通信运营牌照的基础电信运营商，一方面，承接和组织我国“天通一号”卫星移动通信系统的民用运营，另一方面，紧跟国家“高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施建设”战略，加快推进天地一体能力构建，积极探索 5G NTN、6G 等未来网络标准技术与应用，基于高轨卫星开展了大量的 5G NTN 技术试验和应用验证。本白皮书基于国内外标准组织关于5G NTN技术体制的研究现状及演进态势，提出中国电信有关 5G NTN 的标准、架构及关键技术的展望，并结合卫星、核心网、无线网、终端、芯片等关键环节的方案论证、测试结果和性能评估，形成5G NTN 技术演进的发展建议，为中国电信未来网络及业务演进提供战略参考。中国电信 5G NTN 技术白皮书2第二章第二章5G5G NTNNTN 应用场景及生态应用场景及生态5G NTN 能提供媲美地面移动通信网的相同业务服务，包括语音、短信、物联、社交、视频等。一方面，5G NTN 技术适用于应急通信、交通、矿产、油气、电网及海事等行业场景；另一方面，5G NTN 技术借助手机直连卫星等技术，逐步拓展到普通大众消费群体，在增大存量用户黏性的同时，提升了用户 APRU 值。基于 5G NTN 技术构建的天地融合网络，通过星间链，支持高中低轨卫星资源协同，与地面组合形成一张网络，服务手持、船载、车载、机载等用户群体，如图 1 所示。图 1 5G NTN 应用场景示意图本章将介绍手机直连卫星、汽车直连卫星和卫星互联网等三大典型场景。2.12.1 手机直连卫星手机直连卫星手机直连卫星能满足人们对“永不失联、永远在线”的需求，提供全区域、全维度的泛在连接服务。经济效益与需求双轮驱动下，技术的突破推动手机直连业务成为大势所趋。其应用场景包括旅游探险、应急救灾、蜂窝补盲等。1.户外旅游探险。游客身处户外、沙漠、高山或者乘坐游轮时，经常面临地面网络无信号的窘境。如 2023 年五一期间，新疆、甘肃、青藏等边疆地区成为旅游热门地，光新疆地区接待游客超 800 万人次，手机直连卫星业务可较好满足游客在偏远地区的通信需求。2.应急救灾通信。遭遇重大灾害时，成片的基站损毁失能，造成断网停服。如今年 8 月北京、天津、河北和黑龙江等地水灾期间，地面通信一度中断，应急中国电信 5G NTN 技术白皮书3救援部门通过卫星电话实时掌控受灾区域的人员情况成为刚需。3固定及蜂窝网络覆盖补充。从全球来看，目前尚有 80%以上的陆地区域和 95%以上的海洋区域缺少地面网络覆盖，在人烟稀少的深山、森林、沙漠等区域，地面网络部署成本过高或难度过大。当地牧民、科研人员使用卫星业务是一种相对经济的通信手段。图 2 手机直连卫星主要应用场景根据中国信通院分析报告，2023年1-8月国内市场手机总体出货量累计1.67亿部，预估 2026 年将达 3.14 亿。5G NTN 属于 3GPP 标准技术，基于海量普通手机用户群体及产业规模，可以大幅降低卫星芯片、终端模组、手机的成本，使手机直连卫星具备经济可行性，三年内预估 NTN 芯片出货量有望突破 5000 万片。数据来源：中国信通院国内手机市场运行分析报告图 3 2018-2026E 国内手机出货量及预测中国电信 5G NTN 技术白皮书42.22.2 汽车直连卫星汽车直连卫星除了手机，汽车也是大众体验卫星通信服务的重要手段。国内多个汽车生厂商制定计划，要在新车型前装卫星通信模块，拉动汽车直连卫星商用进程。在沙漠、草原、戈壁、森林等越野旅游场景下提供车辆位置监控及上报、车辆救援、遇险呼救、社交娱乐等能力。图 4 汽车直连卫星主要业务基于中国汽车工业协会统计数据测算，预计 2024/2025/2026 年全国汽车出货量约为 2500/2620/2755 万台，其中高端车占比约 2%-3%。按照 NTN 卫星直连模组在高端车型前装渗透率逐步提高的趋势，2024 年预计采用 NTN 技术的汽车直连卫星的高端车型渗透率预计达 5 万台，到 2026 年约为 52.3 万台。NTN 汽车直连卫星功能前期主要搭载在高端车型为主，预计 2026 年逐渐拓展中低端车型。图 5 5G NTN 汽车 2024E-2026E 年预测数据中国电信 5G NTN 技术白皮书52.32.3 其他应用场景其他应用场景5G NTN 的 IoT NTN 路线主要应用于卫星物联网领域，一方面，集成了 NB-IoT多次重传、低功耗、长待机的优点，另一方面，兼具卫星的立体广覆盖能力，在海运、航空等领域具有广泛应用前进。而 5G NTN 的 NR NTN 路线主要应用于卫星宽带业务，解决各类场景中的图片、视频等数据传输需求。典型的应用场景如下：1.海运场景：在现代渔业、海洋监测、油气勘探、远洋运输等领域，卫星物联网主要满足轮船（如客轮、远洋船、渔船等）状态、环境和位置信息上报、视频监控，以及船内人员宽带上网、电话以及短信等需求。据2022 年交通运输行业发展统计公报 显示，全国水上运输船舶 12.19 万艘，预计 2026 年达到 12.68万艘。当前海运场景多采用 GMR、DVB 等传统技术体制提供的卫星通信服务，预计 2026 年前后将运输船舶的卫星通信技术将逐步升级为 5G NTN 体制。数据来源:交通运输行业发展统计公报图 6 2018-2026E 全国水上运输船舶数量及预测2.航空场景：涵盖民航客舱内用户上网、短信和语音等业务，以及通用航空领域的语音调度、轨迹数据回传等需求。中国民用航空局发布的2022 年民航行业发展统计公报显示，截至 2022 年底，我国民航全行业运输飞机期末在册架数 4165 架，全行业无人机将近百万。预计 2026 年支持 NTN 的机载卫星终端达7 万个。中国电信 5G NTN 技术白皮书63.智慧农业：主要包含智慧农场、智慧养殖两类典型应用场景。前者基于卫星物联网设备实现农场气象、土壤环境等监测数据的传输上报，为农业智慧化提供精确参照；后者实现对牲畜的实时状态及位置监测，提升农业养殖效率和效益。图 7 智慧农场应用示例4.资产管理：针对偏远地区企业资产（如野外林区、海上风电设备、戈壁、油气开采设备等）的监管需求，传统蜂窝基站成本代价太高，借助卫星连接将资产当前的状态、位置、照片等信息实时上报企业，可节省大量的人力巡检成本以及地面网投资。图 8 资产管理应用场景5.智慧物流：通过卫星通信模组监控和跟踪集卡、货运车辆及货物位置，优化交付和运输路线，大幅提升物流运输、仓储、包装、装卸搬运、信息服务等各环节的系统感知、统筹调度以及物流交接效率，降低行业成本。根据 Berg Insight 数据显示，全球卫星物联网用户未来几年将保持 25%以上的高复合增速，至 2026 年，全球卫星物联网用户数将达到 2120 万,市场规模将增长到 10 亿美元级别。2.42.4 5G5G NTNNTN 产业生态产业生态5G NTN 产业涉及卫星制造、卫星发射、卫星运营、地面设备等多个环节，中国电信 5G NTN 技术白皮书7我国在上述环境均已形成初步布局。卫星制造和发射是产业链价值最集中的环节，技术成熟度高。但卫星整机制造难度大、研发周期长、资金投入大、发射服务成本较高，并且上述环节存在较高的门槛和技术壁垒，中国航天科技集团、中国航天科工集团、中科院等央企在该领域实力雄厚。在卫星技术体制中引入 5G NTN 将是各大企业的重点方向。在卫星运营环节，当前具备商用服务能力的主要有航天卫通、中国电信、中交集团等企业，后续随着卫星互联网的建设到位，中国星网等卫星运营商将逐步涌现。利用现有卫星增加 5G NTN 基带、或在后续卫星系统中直接设计和实现5G NTN 技术体制，以便实现天地一体，已成为运营商的重要选项。在地面设备环节，涉及信关站在内的接入网和核心网设备，以及各类终端、芯片及模组等，吸引了众多企业参与，业界整体处于预研、测试及快速催熟阶段。芯片方面，紫光展锐、联发科、高通和海思等已开展或正推进支持 NTN 能力的芯片研发；终端方面，众多的手机终端厂商及物联网模组厂商也在规划支持 NTN 的终端产品；网络设备方面，中兴通信、中信科等网络厂商已有支持 3GPP 最新协议的 NTN 无线及核心网原型试验设备。目前，除国外卫星运营商 Skylo 已宣布推出基于摩托罗拉手机的 NTN 商用服务（APP 模式的卫星短数据）外，其他产业链参与方尚处实验阶段。国内已有多家运营商联合芯片、终端及网络设备提供商基于 3GPP R17 标准进行了多次技术试验和测试，从测试结果、设备成熟度、卫星资源冗余度来看，预计 20242025年业界初步具备支持 IoT NTN 商用的终端、芯片以及网络设备，而 NR NTN 尚需继续推进更大规模的技术试验和测试，以持续完善标准协议。未来，在海洋强国、交通强国、乡村振兴等国家战略推动下，5G NTN 产业生态将更趋完善和成熟，产生巨大的社会和经济效益。中国电信 5G NTN 技术白皮书8第三章第三章5G5G NTNNTN 技术标准进展及面临挑战技术标准进展及面临挑战3.13.1 3GPP3GPP 标准进展标准进展随着近年来卫星通信受到的关注度不断提升，3GPP 作为通信行业最重要的国际标准组织之一，开展了对非地面网络技术体制的研究和标准化。按照 3GPP的规划，5G 的技术演进分为两个阶段，R15、R16 和 R17 三个版本是 5G 的第一个阶段，之后的R18、R19和R20是第二个阶段，第二个阶段又被称之为5G Advanced，即 5G 演进。图 9 3GPP 5G NTN 演进路线1.第一阶段3GPP 在 R15 阶段首先提出将 NTN 纳入 5G 系统需求与应用前景的讨论。进入 R16 阶段，3GPP 标准组就终端、无线和核心网等方面开展了 NTN 系统性技术研究讨论。针对终端，研究了基于 S/Ka 频段的卫星通信手机功率、能耗的影响；针对无线接入，评估了面向不同的部署场景的信道模型、多普勒频移、传输时延等重要特性估，并给出支持 NTN 对现有地面通信标准的潜在增强需求；针对核心网，研究了支持卫星透明转发的组网架构，以及网元功能增强需求等。从 R17 版本开始，3GPP 启动了正式的 NTN 规范制定，并提出了 NR NTN 和 IoTNTN 的第一个基线规范版本，旨在指导 NTN 快速落地。针对卫星通信因场景距离中国电信 5G NTN 技术白皮书9远、移动快、覆盖广带来的多普勒频偏大、信号衰减大和传播时延大等问题，NTN设计了空口增强协议，引入了调度时序管理、HARQ 功能编排、时延补偿、频率补偿、空地快速切换移动性管理增强等先进技术，理论上支持手持及物联网终端具备直连卫星的通信能力，可分别以 5G NR 或 NB-IoT/eMTC 协议接入 5G 或 4G网络。在 R17 标准中，NR NTN 重点提出了以下增强技术：（1）网络架构：支持透明转发模式下手机直连卫星，解决核心网侧注册、会话建立流程中的关键问题。（2）时频同步：引入终端侧和卫星侧的时频补偿机制，参考星历信息弥补服务链路（终端-卫星）和馈电链路（卫星-信关站）引入的大时延和多普勒频偏。（3）移动性：引入基于时间和位置信息的小区选择/重选和切换机制，提高了移动性管理的准确性。（4）频谱：引入 n255（上行：1626.5-1660.5MHz，下行：1525-1559MHz）和 n256（上行：1980-2010MHz，下行：2170-2200MHz），作为支持 NTN 技术体制的卫星频段，采取频分双工模式，规范了手持终端的射频性能要求。R17 版本周期，IoT NTN 复用了 NR NTN 相对成熟的技术方案，除此之外，IoTNTN 具有特有的非连续覆盖要求，比如部分 IoT NTN 场景下卫星物联网终端不需要连续发送和接收数据，比如基于服务卫星和星座广播相关的辅助信息确保卫星物联网终端能预测即将到来的卫星、并在无卫星覆盖时段节省功率，适应部署稀疏星座的卫星物联网服务，比如超出覆盖范围的卫星物联网终端设备不需要执行接入层（AS）功能等。2.第二阶段在 R18 版标准中，NR NTN 将进一步完善 5G 卫星组网能力，重点包括：（1）支持 10GHz 以上频段部署：3GPP 将考虑相关共存场景,确保基于 NTN引入的卫星频段不影响现有规范，不会导致 3GPP 指定的与 NTN 频段相邻的地面频段网络服务质量下降。R18 指定的超过 10GHz 的 3 个新 NTN 频段是 n510、n511和 n512。中国电信 5G NTN 技术白皮书10（2）覆盖增强：考虑 NTN 时延大和卫星高速运动特性，重点增强上行信道，在 PUCCH 信道引入重复传输机制以提高信号质量，在 PUSCH 信道引入 DMRS 联合信道估计以提高信道估计准确度。（3）移动性和服务连续性增强：针对卫星小区频繁切换信令开销大的问题，引入 RACH-less 和不改变 PCI 的切换方案优化信令流程，降低切换开销，并在陆地和卫星小区边界通过广播小区覆盖范围避免对小区频点的盲目搜索。（4）基于卫星回传架构的星上 MEC，支持星上本地数据交换功能：考虑到某些边缘地区（例如：偏远农村地区或孤岛地区）的基站与核心网之间难以部署回传网络，3GPP 提出了集成卫星回传的 5G 网络架构。并针对卫星链路引入的较长数据包延迟和有限带宽等问题，通过在高轨卫星上部署 UPF 和/或 EASDF 等核心网网元，实现星上 MEC 和星上本地数据交换。在 R18 版标准中，IoT NTN 体制主要增强了：（1）移动性增强：支持无线链路失败前的相邻小区测量和相应的测量事件触发、支持适用于 eMTC 和 NB-IoT 的相邻小区星历系统信息信令，并沿用 R17 NRNTN 中引入的移动性增强方案来适应 eMTC 的移动性。并针对非对地静止星座稀疏导致的不连续覆盖问题，增强 AMF 网络功能，使其能够根据卫星的覆盖周期调整移动可达定时器和/或隐式去注册定时器的值，避免网络在无卫星覆盖时仍频繁寻呼卫星接入的物联网终端，并增设等待定时器来防止当卫星覆盖再次可用时，大量物联网终端同时向网络发起移动注册更新，产生信令风暴问题。（2）业务体验增强：通过禁用 HARQ 混合自动重传请求反馈，避免由于无空闲 HARQ 进程 ID 而无法传输新数据的情况，减轻了 HARQ 等待对物联网终端设备数据传输速率的影响。5G NTN 在 R17 和 R18 两个版本的研究均是聚焦卫星通信透明转发模式，即卫星侧不对所接收的数据进行调制、解编码等信号处理操作，相关操作均依托于信关站。这种情况下卫星网络的服务仍受地理限制（例如：在海洋等不利于建设信关站的区域），难以真正地实现的全球无缝覆盖。中国电信 5G NTN 技术白皮书11后续的 R19 版本将重点聚焦再生模式的 NTN 研究，计划攻克用户和通信链路移动性管理难题，利用星间链路加强卫星间的协同，进一步增强上行和下行覆盖，实现全球无缝覆盖、更快数据速率、更大网络容量，助力汽车、无人机等新型终端设备获得可靠连接。同时，R19 版本将增加卫星通信的新场景，包括不连续链路存储和转发的物联网应用、独立运行的 GNSS、卫星接入的定位增强、同一卫星下的 UE 组间通信等。此外，ITU 也在为 IMT-2020 技术方案的收集召集各标准化组织提交就卫星无线接口技术（SRIT）的备选方案及相关评估，将在 2023 年 12 月的 ITU WP 4B大会处理。3GPP 承接此要求在接入网侧已于 2023 年 3 月展开专项研究，该项目基于 R17 版本的 NR NTN 及 IoT NTN 按照 ITU 要求进行相关自评估，预计将于 2023年 12 月基于相关评估结果向 ITU 提交 3GPP 的卫星接入技术备选方案。3.23.2 CCSACCSA 标准进展标准进展作为国内行业标准的主要阵地，CCSA 主要参考 3GPP 规范，面向国内运营商的实际需求，在 5G NTN 标准方面，当前其主要聚焦透明转发、低轨卫星 NR 互联网、IoT NTN 等三个技术方向，基于 3GPP 标准进行国内定制化工作。具体包括：一是鉴于透传转发模式对卫星和网络运维要求低、易运维，当前主要推荐采用透明转发模式进行 NTN 初步部署。二是考虑到国内 LEO 卫星资源受限、产业链不成熟、GEO 卫星和频谱资源已初具条件，建议在无线接入层面重点关注 IoT NTN 的空口支持，在核心网层面同时支持 IoT NTN 和 NR NTN 两种业务类型，正完备 NTN 窄带物联的行标体系。三是全力推进卫星互联网技术标准化，鉴于 CCSA 覆盖无线、核心网和承载网全的优势，组织制定完整的国内卫星互联网标准，后续向 3GPP 贡献国内方案。与此同时，CCSA 充分考虑到国内运营商的高轨卫星优势，立足国内现状，推动国内标准化方案。其中无线通信技术委员会（TC5）和航天通信技术（TC12）紧跟技术发展，配合产业需求，基于国内外动态，提出首波卫星业务主要是面向IoT NTN 的物联网服务，未来演进 NR NTN，以此全面推进国内的 5G 卫星行标标准工作。中国电信 5G NTN 技术白皮书12中国电信发挥既有卫星又有地面网的优势，先行布局 IoT NTN 技术体系，牵头 NTN 窄带物联标准体系，通过基于非地面网络（NTN）的物联网窄带接入（NB-IoT）接入网总体技术要求（第一阶段）等五项接入网行业标准立项，包括“接入网总体技术要求、卫星接入节点设备技术要求、卫星接入节点设备测试方法、终端设备技术要求和终端设备测试方法”等。该系列行标主要参考 3GPP R17及 R18 的 NTN 物联网技术，将 NB-IoT 与卫星通信结合，助力我国构建天地一体的窄带物联网络。在核心网方面，通过立项基于非地面网络的物联网窄带接入（NB-IoT）核心网技术要求和测试方法（第一阶段）标准，启动配套核心网行标规范工作，明确和完善 IoT NTN 对于核心网的技术要求，推动 IoT NTN 技术在我国的应用落地。在宽带 NR NTN 行标领域，中国电信一是牵头了基于 R17 NTN 核心网总体技术的支持卫星接入的 5G 核心网技术要求（第一阶段）行标立项，主要研究注册区域分配与管理、移动性限制及基于 UE 位置的接入控制等关键技术；二是联合中国信通院提交第一阶段技术要求的测试方法立项，研究和完善测试用例；三是完成支持卫星接入的 5G 核心网技术要求（第二阶段）的行标立项，研究非连续卫星覆盖下的终端移动性管理和星上用户面边缘计算和数据交换技术等。在天地一体频率领域，中国电信在 TC5 牵头了IMT 地面网络与未来 NTN 卫星网络邻频共存兼容性研究行标立项，在 TC12 牵头了基于高低轨协同的天地一体组网技术研究、面向多种应用场景的星地融合终端技术研究等行标立项，从频率、组网、终端提升等各个维度开展科研布局，推动天地一体星地融合技术进展。3.3.3 3 5G5G NTNNTN 当前挑战当前挑战自 3GPP R15 版本开始，5G NTN 便被纳入 5G 标准体系，并将在 5G Advanced中持续演进。在 R17 基础上，NTN 覆盖增强、移动性增强、物联网增强、高低协同等技术方面尚有诸多待进一步成熟和完善之处。后续，3GPP 将兼顾 5G NTN 中的遗留问题和 6G 需求，在 5G Advanced 标准中开展持续研究，主要将聚焦：中国电信 5G NTN 技术白皮书131.时域方面。由于高低轨卫星的传播延时存在较大差异，终端需要具备大范围动态调整上行定时提前参量的能力。同时低轨卫星的快速移动，需要终端具备短时间内完成大范围的 TA 调整能力。另外，时延的大范围波动还会影响 HARQ过程，不同传播时延的链路应适配灵活的 HARQ 进程数量以满足业务要求。2.频域方面。卫星通信涉及到了多个频段的管理和协同，复杂程度远高于地面网络。针对 L/S/Ka/Ku 等卫星频段，首先应关注解决干扰共存问题，其次为提高无线频谱的利用效率，卫星频率和地面网频率间的干扰共存和资源协调具有较大挑战。3.芯片及终端方面。卫星网络要求终端提供更大的发射功率来弥补卫星上行链路信号衰减的问题。在标准演进中，需设计适应卫星环境的无线测量机制，结合位置、星历等信息有选择地切换终端的工作状态和无线测量方式。同时，考虑到语音业务对于卫星移动通信网络的重要性，以及国内星座规模及容量较小，需强化信源编解码解决方案及端网协同解决方案的研究。另外，单模 5G NTN 芯片会增加消费者购机成本，规模推广受限，采用 5G NTN 芯片与 5G 芯片的一体化设计和融合，借助 5G 产业完成 NTN 技术的快速推广是较为经济的解决途径。4.网络架构方面。未来，再生模式是将地面移动网络能力加载到卫星的基础技术，但亟需解决大量快速移动的低轨卫星给 5G 网络架构带来的影响。首先应关注和解决运动中无线网与核心网之间连接的动态变化导致的通信效率问题，其次应关注和解决 UE 不断变换连接的卫星带来的移动管理问题，最后应关注和解决星间链连接拓扑的动态变化带来的承载切换导致的 QoS 不稳定问题。在当前R17 版本下，再生网络模式暂不成熟，透传模式是更可靠的选择。故当前阶段，基于透传模式构建 5G NTN 网络，与地面 5G 网络融合，将是运营商重点关注事项。5.网络功能方面。目前较成熟的 IoT NTN 技术从 NB-IoT 演进而来，NB-IoT基于地面网络环境设计，仅支持小数据和短信业务，暂不支持语音业务。考虑到语音业务对于 NTN 进手机直连市场的重要推进作用，需重点关注通过增强 IoTNTN 核心网能力，实现对语音业务的支持。相较地面网络，卫星移动通信网络在中国电信 5G NTN 技术白皮书14传播延迟、链路预算、多普勒频偏、移动性管理和大半径小区等方面均存在较大差异，业界应关注和进一步优化时延、覆盖、移动性、调度、信令裁剪等技术。6.卫星共享方面。考虑到中低轨卫星系统重点在于全球覆盖，其商业闭环需要基于全球市场统筹考虑，为提升卫星投资效率，卫星运营商需重点解决卫星与跨国地面运营商新型组网模式下的网络、频率、承载、信关站等共建共享策略和运营主体的权益等。中国电信 5G NTN 技术白皮书15第四章第四章5G5G NTNNTN 组网架构组网架构4 4.1.1 5G5G NTNNTN 网络架构概述网络架构概述从标准组角度，5G NTN 技术适用于高轨、低轨等多种星座部署场景，是实现星地网络融合发展的可行技术路线。5G NTN 网络分为用户段、空间段和地面段三部分。其中用户段由各种用户终端组成，包括手持、便携站、嵌入式终端、车载、船载、机载终端等；空间段即星座中的所有卫星,作为通信中继站,提供用户段与地面段之间的连接，卫星可以是高轨卫星、中轨卫星或低轨卫星；地面段包含信关站、网络设备、卫星控制中心、测控站及地面支撑网等，用户通过地面段接入核心网。除此之外，地面段还包含对空间段的测控、网络运行管理及用户管理等功能。整体架构如图 10 所示。图 10 卫星网络分层架构示意图5G NTN 网络基于不同的应用场景与差异化的用户需求为，聚焦数据业务传输、短消息交互以及语音通话等功能，支持多体制融合、多形态终端、多场景漫游、灵活自主可控。针对 5G NTN，3GPP 提出了两种架构模式，透明转发和星上再生。如图 11 和图 12 所示。1.透明转发架构中，终端与地面基站之间通过服务链路和馈线链路连接，卫星提供射频中继转发功能，实体卫星和地面网关对数据流转发过程透明。该架构中国电信 5G NTN 技术白皮书16可应用于新发射卫星技术体制，也可复用现有卫星资源（具备透明转发能力），利于 5G NTN 快速商业落地。图 11 5G NTN 透明转发架构2.星上再生架构中，5G NTN 基站功能集成到卫星侧,如图 12 所示。该架构具有灵活组网、传输时延低、支持跳波束资源灵活调度的特点，但技术复杂度和卫星成本较高。图 12 5G NTN 可再生网络架构4.24.2 5G5G NTNNTN 组网架构展望组网架构展望在推进天地一体网络建设工作中，面对“天星”、“地网”体制分离的现实问题，中国电信结合地面网络和卫星网络的双重运营经验，基于 5G NTN 技术标准，提出星地漫游和星地融合两种网络架构。1 1.星地漫游星地漫游星地漫游场景下，5G NTN 网络与地面蜂窝网络之间通过国际漫游/省间漫游实现用户的自主接入，实现星地网络的能力协同。用户可在 5G NTN 网络和地面蜂窝网络间漫游，5G NTN 网络用户可根据自身需求漫入地面蜂窝网络，通过地中国电信 5G NTN 技术白皮书17面蜂窝网络使用高清语音、视频通话、数据传输等业务；地面蜂窝网络用户可在无覆盖或应急场景下漫入 5G NTN 网络，使用短信、语音、低速数据等业务。星地漫游网络架构如图 13 和图 14 所示。图 13 5G NTN 用户漫游到地面蜂窝网络架构图 14 地面蜂窝网络用户漫游到 5G NTN 网络架构2 2.星地融合星地融合星地融合是星地漫游网络架构的进一步演进，在星地融合网络架构中，卫星作为一种接入方式经信关站连接到天地一体化核心网，为用户提供无差别化的基础通信业务和增值业务，同时可为行业专网客户提供卫星 5G LAN、星上边缘计算和切片等业务。天地一体阶段的网络架构如图 15 所示。中国电信星地融合网络架构将实现 5G NTN 卫星网络与地面蜂窝网络的深度融合，提供弹性可重构的灵活组网能力，支持星地网络节点功能的柔性分割，实现星地多层网络间自适应路由，支持星地一体灵活部署及灵活迁移，通过智能网络统一管理系统，实现星地网络资源协同调度及频谱资源高效利用。以汽车直连、手机直连为代表的终端用户可以无感接入最合适的网络节点，并在星地间无缝切中国电信 5G NTN 技术白皮书18换。相比传统地面网络架构及星地漫游网络架构，星地融合网络架构提供的无处不在、无感接入、无缝切换的通信网络服务，将构建起性能更优异的独特竞争优势。图 15 星地融合网络架构对于 5G NTN 来说，受限于标准不完善、端到端产业不成熟，整体来看，其网络架构前期应以透明转发为主，构建星地漫游网络架构；后期随着卫星技术、星上再生技术的成熟，再按需调整网络架构部署形态，逐步迁移到星地融合上来，真正实现星地一体无缝切换。中国电信 5G NTN 技术白皮书19第五章第五章5G5G NTNNTN 技术思考及实践技术思考及实践中国电信在 5G NTN 技术体制演进上持续探索，联合端到端行业合作伙伴，从芯片、终端、无线网、核心网、容量评估和测试验证等维度不断推进 5G NTN技术和产业成熟，为未来 5G NTN 商用打造核心能力。5 5.1.1 芯片一体化增强芯片一体化增强5G NTN 芯片的繁荣对 5G NTN 产业发展具有重要意义。目前来看，对于 5G NTN芯片，已有 IoT NTN 单模芯片商用，但 NR NTN 芯片暂时未商用，各大芯片厂商均处于探索和实验阶段。考虑到现有 5G 技术广泛应用，5G 芯片产业成熟，因此，实现 5G NTN 与 5G芯片的一体化，借助 5G 芯片的规模效应，实现 5G NTN 技术的快速推广，将是芯片发展的必由之路。接下来，本白皮书将从射频、基带、软件、成本、功耗等几个方面来探讨 5G NTN 芯片一体化方案的可行性。1.从射频来看，5G NTN 支持的频段集中在 L/S/Ka 频段，目前 5G 芯片在 FR1（6GHz 以下）频段较为成熟，可平滑升级支持 L/S 频段；对于 Ka 频段，随着 5G芯片在 FR2（24.25GHz52.6GHz）频段的逐渐成熟，其融合进 5G 芯片也将具有相当可行性。对于 IoT 芯片，主要包括 NB-IoT、CatM、Cat1 等类型，支持 L/S频段，不支持 Ka 波段。2.从基带来看，5G NTN 要求芯片能够读取并解析星历信息、获取自身所处位置、预补偿终端和卫星之间的时延，以及纠正多普勒频偏。5G 芯片一般通过软件升级即可满足以上要求，IoT 芯片则有所区别，部分 IoT 芯片采用软架构基带，可通过软件升级，支持计算和预补偿终端和卫星之间的时延，以及多普勒频偏。3.从软件来看，对于 IoT NTN，需要芯片支持 4G/5G 协议栈，对于 NR NTN，需要芯片支持 5G 协议栈。目前 5G 芯片支持 4G/5G 协议栈，IoT 芯片目前以支持4G 协议栈为主，未来支持 5G 协议栈需要做软件升级。4.从成本来看，需要芯片支持 GNSS 能力。目前大部分 5G 芯片和部分 IoT中国电信 5G NTN 技术白皮书20芯片支持 GNSS 能力，但是对于没有集成 GNSS 能力的芯片，需要额外增加支持GNSS 能力带来的成本。5.从功耗来看，目前 5G 芯片和 IoT 芯片支持 C-DRX、eDRX 及 PSM 等蜂窝省电技术，这些技术都可以平滑迁移到 NTN 中达到省电的效果。根据上述分析，无论是 5G 芯片还是 IoT 芯片，都能平滑演进支持 L 和 S 频段的 NTN 通信，可以借助现有蜂窝通信中的省电技术节省功耗，但是面临一定的软件升级和成本增加，比如增加 GNSS 芯片组和 5G 协议栈软件升级等，后续需持续开展芯片一体化的研发及测试工作。5.5.2 2 终端模组增强终端模组增强5G NTN 网络，特别是 IoT NTN 网络，由于系统带宽小、信号衰减大，其速率、容量等性能受到限制，因此，需要终端侧适应性增强以与网络侧实现端网协同，共同保障短信、语音等业务性能。5 5.3.1.3.1 语音编码增强语音编码增强常见的语音编码方案有 AMR-NB（4.7512.2kbps），AMR-WB（6.623.85kbps），EVS-NB（5.924.4kbps）和 EVS-WB（5.9128kbps）。对于 NR NTN，其上下行速率较高，上述语音编码方案中的低速率模式可以适用，若 NR NTN 的带宽能够进一步增强，上述语音编码方案中的高速率模式也将可以应用。但是，对于 IoT NTN，因为带宽受限，如果承载语音业务，需采用 2.4kbps/1.2kbps 或者更低速的语音编码方案。低速语音编码虽然解决了带宽受限问题，但是却导致语音质量下降。因此，开展低速语音编码方案研究，在降低语音编码速率的同时，尽可能地保证语音质量，对于 IoT NTN 具有重要意义。低速语音编码方案主要有波形编码、参数编码、混合编码。其中，波形编码语音质量好，但是编码速率高；参数编码相比波形编码速率较低，但语音质量一般没有波形编码好；混合编码结合了波形编码和参数编码的优势，可在低编码速率条件下尽量实现较好的语音质量，是未来低速语音编码方案的重要方向之一。中国电信 5G NTN 技术白皮书21近年来，随着 AI 技术大力发展，通过 AI 预训练语音编解码大模型，可进一步降低语音编解码速率，其理论极限已被论证可降低至 0.1kbps。此外，在接收端通过 AI 模型亦可对语音进行降噪，从而提高语音质量，以满足高轨卫星低速率高质量语音通话需求。低速语音编解码方案如下图所示，其中，低速语音编解码器部署于终端和IMS 语音网关中。在终端和 IMS 语音网关间，语音流采用低速语音编解码方案，在 IMS 语音网关，实现低速语音编码和标准语音编码之间的转换。图 16 低速语音编解码方案网络架构5.3.25.3.2 端网协同增强端网协同增强5G NTN 网络资源有限，接入的终端数量大、种类多，为满足不同场景和不同用户的差异化服务需求，需合理规划网络资源，实现终端和网络有效协同。端网协同，即网络根据网络资源状态和相关策略，实时优化不同终端模组的资源使用情况，达到网络资源利用合理化的目的。图 17 端网协同方案中国电信 5G NTN 技术白皮书22如上图所示，端网协同策略下，网络可下发命令至终端，控制终端网络交互及数据上报。具体来说，端网协同包括拥塞控制、搜网控制和终端信息上报等需求。1.拥塞控制5G NTN 作为地面网络的补充，资源宝贵，可以为有限用户提供服务，当发生拥塞时，如何为用户合理分配资源，对某些场景如抢险救灾至关重要。中国电信 5G NTN 网络方案中，通过以下三种方式，实现基于用户，业务和拥塞程度的精准控制：划分用户优先级：对于抢险救灾，海外作业等危险场景的用户，提供高优先级服务，其他用户根据使用场景再划分为多个等级。拥塞程度判决：网络侧实时监控无线资源状态，根据无线资源使用状态判决拥塞等级，不同的拥塞等级采取不同的拥塞控制策略。划分业务优先级：将语音、短信、数据、位置上报等业务划分不同的优先级，结合拥塞程度，做进一步精准的业务控制。2.搜网控制洪水或者地震等重大灾害，会破坏地面网络通信设施，终端如果继续采用原有的搜网策略，会造成较大的搜网时延。在灾害发生时，网络检查通信设施状态，在地面网络失效区域设置电子围栏。电子围栏中的终端优先搜索并使用 5G NTN网络，同一波束下的其他区域优先搜索并使用地面网络，从而达到网络资源向灾区倾斜的目的。3.终端信息上报终端网络状态信息上报对于网络优化至关重要，网络可以动态控制上报的信息种类和时机，实现后续扩展应用。终端身份信息的上报，如 IMEI，网络可以通过此类信息核实终端是否合法，维护网络环境。无线参数的上报，如 RSRP、SINR 等，网络可以通过此类信息获取到地面的无线情况，从而实现无线网络的自动优化，如不同波束、区域的功中国电信 5G NTN 技术白皮书23率灵活调整等。5.5.3 3 无线空口增强无线空口增强为适应卫星移动通信场景的大链路延时、大多普勒频偏的特点，5G NTN 在地面蜂窝技术基础上进行了时频同步以及时序关系增强，使得地面空口技术顺利扩展到卫星移动通信场景。1.时频同步增强。频域同步方面，终端和网络均具备频率预补偿能力，可抵消多普勒效应导致的频率偏差。时域同步方面，终端可基于 GNSS 信息、系统消息下发的星历信息或轨道信息进行时间补偿，实现时间同步。2.时序关系增强。为适配卫星通信中的大尺度时延，引入 K_offset、K_mac定时参数等，优化卫星场景大 RTT 往返时延下的调度时序，同时，终端可以上报定时提前量，为基站进行时序关系增强提供基础。通过以上增强，无线空口初步具备了应用于卫星场景的能力。然而，在实际运营中，5G NTN 需面向手机直连、车联网、物联网等场景，支持短信收发、语音通话、数据上网等多种业务。为满足多样化业务需求，5G NTN 无线空口需持续推进技术迭代，并重点从无线承载、时延、覆盖、移动性、调度和信令裁剪等方面，不断优化自身性能。1.无线承载优化IoT NTN 无线数据传输支持 CP 模式和 UP 模式，CP 模式支持数据通过 NAS信令传输，可承载数据少，适合物联网突发小包业务；UP 模式通过建立正常的数据无线承载 DRB 进行数据传输，适合持续性数据业务。UP 模式支持两个 DRB，可分别用于承载语音信令和语音码流，通过为每个DRB 配置不同的属性，如 UM/AM 模式、QCI/优先级等，可以有效满足语音码流和信令两种数据对传输和承载的不同要求。例如，可以为语音码流 DRB 配置较高的优先级，保证语音数据能够得到更多的调度机会，保证语音传输的及时性。也可以为语音码流 DRB 配置 UM 模式，减少 RLC 层信令交互，有效降低系统的负荷。对于卫星移动通信而言，语音业务是一类重要业务，有必要推动 IoT NTN尽快支持 UP 模式以满足语音业务要求。中国电信 5G NTN 技术白皮书242.业务时延优化使用卫星中继会引入较大的空口时延，高轨卫星的 RTT 往返时间约 500ms。对语音业务，实时性要求较高，但可以容忍一定程度的丢包率。基于此特点，引入 HARQ 关闭功能以降低传输时延，使类似语音需求的业务可以适用于卫星通信场景。在 HARQ 关闭时，上下行调度不考虑数据错误和重传，下行调度可以在上一次下行调度的 PDSCH 发送完成之后立即开始发送，省略等待上行 HARQ 反馈的过程，节省确认时间。上行调度可以在 UE 发送完上行数据后立即开始，节省上行数据空口传输时间。3.覆盖能力优化星地大尺度传输衰落会影响无线电信号接收，特别是对于 NR NTN 系统，由于带宽较大，终端发射功率较低，造成上行信道容易受限。针对 NR NTN 技术，需要进行上行覆盖增强，可引入公共 PUCCH 重复发送功能及 PUSCH DMRS 绑定功能，基于卫星移动通信特点做针对性增强以提升覆盖能力。关于 PUCCH 的覆盖增强，传统地面网络已支持专用 PUCCH 重复发送，可以复用到 NTN 中。但对于公共 PUCCH，则没有重复发送机制，这意味着公共 PUCCH 的覆盖性能难以满足 NTN 的需求。为应对此问题，需引入公共 PUCCH 重复传输功能。PUSCH DMRS 绑定已在地面网络中已经得到了支持，但在 NTN 网络中，卫星的高速移动可能带来定时漂移，从而导致传输信号随着时间发生相位旋转。当相位旋转大于一定门限，DMRS 绑定所需满足的相位连续性会被破坏。为尽量在较长的时间窗内进行 DMRS 绑定以获取较高的增益，NTN 用户需支持预补偿能力来应对定时漂移带来的相位旋转，使其误差小于相位连续性所需门限。4.移动性优化在卫星移动通信场景中，考虑到卫星具有高动态性、LOS 信道等特点，需开展移动性（重选或切换）优化。NTN以LOS信道为主，信道衰落与用户到卫星的距离强耦合。因此，在NTN-NTN移动性场景中，可引入基于用户位置的小区重选和条件切换机制。当用户到参考中国电信 5G NTN 技术白皮书25点的距离满足一定条件的情况下，可触发小区重选或者条件切换。同时，也可基于卫星实时空间位置来触发小区重选或条件切换。此外，在 NTN 中，还要考虑馈线链路（卫星与地面网关）的切换。NTN 可以支持硬切换和软切换。在硬切换中，卫星在同一时间只能连接一个地面网关。在软切换中，卫星可以在一段时间内同时连接超过一个地面网关。馈线链路切换的时间点由 NTN 网络确定，用户的上下文信息可通过 NG 接口或 Xn 接口在基站间传递。在 NTN-地面网移动性场景中，NTN 覆盖区域周边不一定有地面网覆盖。为避免不必要的地面蜂窝小区测量，需引入新的 SIB 信息广播地面网覆盖信息。当周边无地面网覆盖时，用户无需进行地面网邻小区测量。此外，为了针对低轨卫星移动通信场景进行适应性优化，还需引入RACH-less 切换和 PCI 不变的卫星切换。对于 RACH-less 切换，在切换时无需进行 RACH 过程，减小切换时延和信令流程。对于 PCI 不变的卫星切换，可在同一覆盖区域下沿用相同的 PCI 以节省信令。5.调度优化面向卫星移动通信系统的高往返时延等特点，相比于地面网络，需重点就星地融合调度技术开展优化。5G NTN 的调度算法需从用户分布、容量分布、用户业务需求和资源使用情况等不同维度出发进行统筹优化，引入 Bachoff 拥塞控制、ExtendedWaitTime 定时器差异化、物理层调度请求、SPS 半静态调度、AMC 调度等机制，有效降低信令开销，提升资源使用效率。6.信令流程优化卫星移动通信场景下，特别是针对高轨卫星，容量受限是后续商用过程中面临的主要问题。5G NTN 系统由地面体制演进而来，充斥着大量的控制面信令交互流程，挤占了宝贵的卫星通信资源。面向卫星移动通信应用场景的特点做适应性修改，需重点针对系统广播消息、连接态管理、寻呼、测量和移动性管理等RRC 流程开展流程及内容裁剪，不断提升 5G NTN 系统容量。5.5.4 4 核心网增强核心网增强中国电信 5G NTN 技术白皮书26针对卫星通信的广覆盖、超时空、高成本特性，需面向用户接入控制及业务精细化限制等需求开展核心网能力增强，实现对有限卫星资源的高效分配。为优化对漫入用户在 5G NTN 卫星网络下的业务控制能力，需实现业务专载建立流程优化、会话策略控制优化、基于不同等级灵活控制用户 QoS 保障策略等增强。图 18 中国电信 5G NTN 网络架构示意图基于星地融合网络架构，借鉴现有地面蜂窝网络体制及建设方案，可实现5G NTN 场景下用户数据业务和短信业务互通。为满足 5G NTN 演进过程中用户语音通话的业务需求，中国电信以 IoT NTN 标准体制为基础，开展了语音增强方案研究，提出三种解决方案：方案一基于多域体制融合思路，提出基于新增信令网关的语音优化解决方案，可有效减少终端与卫星的信令交互，节约卫星资源；方案二为基于 Web-RTC 架构的语音通话解决方案，使用自定义接口实现语音协议的定制化，可大幅提升语音信令交互效率；方案三为基于 IMS 信令优化的语音增强解决方案，通过精简 SIP/SDP 协议流程及字段，可缩短终端与 IMS 网络的交互时延，提升交互效率。从当前阶段研究成果来看，优化现有地面体制，压缩星地语音交互信令开销，是 IoT NTN 实现语音业务的重要基础。现有地面 4G/5G 移动通信网络语音业务采用 IMS 架构，为实现与地面语音通信体制兼容，中国电信致力于创新基于 IMS优化的语音通话方案，在网络及芯片侧开展定制化研发，精简信令流程，优化低速语音编解码算法，以更好支持 IoT NTN 场景下的语音通话功能。与此同时，中国电信也在 NR NTN 领域进行了深入思考与实践，考虑在移动性管理等方面进行增强：中国电信 5G NTN 技术白皮书271.NR NTN 移动性管理与终端位置上报技术地面和卫星移动通信主要在时延、同步、移动性等方面存在差异。对终端位置报告进行网络验证，以满足相关监管的要求（如合法的拦截、紧急呼叫、公共预警系统等），实现无论何时何地，终端可以动态地选择地面或卫星网络，按照业务 QoS 需求智能接入网络，获得最优的用户体验。2.NR NTN 自适应网络基于 5G 接入网的分离架构，结合 5G NTN 应用场景，可考虑更加灵活的星地融合自适应网络架构，以支持更为高效的星地资源协调。位于星上的 gNB-CU-CP可以决策和执行星地间的数据分流，将星上 gNB-DU 处理完的数据交给星载gNB-CU-UP 继续处理，或者直接交给地面的 gNB-CU-UP 进行处理。这样可以以卫星载荷为中心，根据卫星载荷的负荷状况，实现星地间灵活的数据分流。3.NR NTN 多连接网络卫星间以及星地间的多连接组网，可以更好地提升用户的吞吐率，保障用户的业务连续性，满足用户业务需求。同时可以更好地平衡不同网络间的资源利用率，提升系统容量。除了卫星之间的多连接，在有地面网络覆盖的区域，也可以实现星地之间的多连接，作为 5G 通信的覆盖补充。在实践上，手机直连卫星业务取得初步应用，如华为 Mate60 手机基于我国天通卫星资源，已面向大众消费者提供卫星语音通话及短信服务。但总体上，后续需加快星地融合通信在网络架构设计、业务互联互通、技术体制演进等关键领域的协同攻关，明确天地融合技术路线及实施方案，促进星地产业链融合发展。5.5.5 5 NTNNTN 容量评估容量评估系统容量是 5G NTN 网络的重要指标，是决定 5G NTN 能否商用的关键因素。本白皮书以高轨卫星 IoT NTN 应用场景为例，结合中国电信前期试验数据，面向语音和数据两种业务类型，给出 IoT NTN 系统容量的理论评估结果。中国电信 5G NTN 技术白皮书28表 1 语音业务模型语音模型语音模型编码速率编码速率语音包语音包发包周期发包周期1800bps900bit1 包/s2600bps700bit1 包/s在评估语音业务容量时，业务模型分别考虑 800bps 和 600bps 两种典型低速编码方案。如图 19 所示，在语音业务方面，采用 600bps 语音编码速率时，可支持 29 路用户同时通话；采用 800bps 语音编码速率时，可支持 27 路用户同时通话。在数据业务方面，小区上行吞吐率可达 250kbps，下行吞吐率可达 30kbps。从理论评估结果来看，语音及下行吞吐率整体效率不高，将成为制约语音及数据业务商用发展的重要因素。后续需持续开展容量增强相关方案研究，不断提升系统容量水平。图 19 IoT NTN 容量5.5.6 6 NTNNTN 测试验证测试验证自 R17 完成了 3GPP 首个 5G NTN 技术规范以来，国内外相关单位基于该标准进行了多次星地融合通信技术试验，目前产业链参与方涵盖了卫星运营商、网络设备商、芯片终端企业及科研机构等。国外开展 5G NTN 试验较早。自 2020 年以来，Inmarsat 和联发科基于 5G NTN已经成功进行了大量双向直连卫星通信的在轨试验，目前联发科与 Inmarsat 宣布未来将基于 5G NTN 联手打造智能手机、物联网设备、汽车的双向直连卫星通中国电信 5G NTN 技术白皮书29信服务。2022 年 3 月，爱立信、高通和泰雷兹三家公司启动了首次 5G NTN 技术实验，旨在实现普通 5G 智能手机支持卫星通信。2022 年 8 月，联发科在实验室环境中实现了低轨 5G NTN 网络下智能手机接入。图 20 联发科与 Inmarsat 的试验合作国内，中国信息通信研究院在 IMT-2020（5G）推进组推动成立了 NTN 工作组，助力国内的 NTN 试验验证工作。中国移动在 2022 年携手中兴通讯、交通运输通信信息集团完成了 IoT NTN 终端直连卫星技术外场验证，2023 年联合 OPPO、中兴通讯、是德科技完成了 IoT NTN 手机直连卫星实验室验证和 NR NTN 低轨卫星场景实验室模拟验证。中信科推进的试验主要集中在 NR NTN 技术体制，2023 年6 月已完成了 5G NTN 标准宽带卫星通信试验，打通了卫星宽带业务和地面业务。中国电信也积极致力于推进 5G NTN 技术验证与应用落地。2023 年 1 月 16日，中国电信携手产业合作伙伴共同完成了全球首次 S 频段 5G NTN 技术上星验证。此次验证基于天通一号卫星移动通信系统现有的网络架构，完成了广播、接入、数据传输等通信过程，实现了多终端接入、多终端互通，通信功能正常、性能符合预期。验证结果确认了 3GPP R17 NTN 标准应用于天通一号卫星移动通信系统的技术可行性，为后续基于天通一号卫星移动通信系统的 5G NTN 商业应用奠定了技术基础。2023 年 5 月 26 日，中国电信牵头完成了国内首次 5G NTN 手机直连卫星外场验证，成功实现了基于天通卫星的 5G NTN 手机直连卫星空口上下行连接，两台手机同时接入卫星网络进行短信息业务。试验突破了现网环境下普通智能手机直连高轨卫星产生的诸多技术难关，取得了 5G NTN 技术落地的重大试验成果。中国电信 5G NTN 技术白皮书302023 年 6 月 29 日，中国电信在 2023 上海 MWC 期间发布了 5G NTN 试验应用成果，展示了手机直连卫星、环境数据监测、交通物流监控、应急通信保障等典型应用试验，对数据采集、短信、语音、位置共享等通信服务功能、性能进行了充分验证，为未来融合创新应用奠定了坚实基础。图 21 中国电信 5G NTN 试验应用成果2023 年 9 月 19 日，中国电信在舟山完成了海域场景 5G NTN 测试，测试在海域和无人岛场景实现了在轨交互和业务数据传输，完成了海洋水质监测、无人岛温湿度监测、无人岛应急求救等多终端、多场景的实时业务验证，测试效果良好。2023年10月25日，中国电信基于亚洲9号卫星完成了全球首次运营商NR NTN终端直连卫星现网环境测试验证，重点验证了终端直连卫星场景下多终端并发接入能力、数据及语音服务能力，为多场景、多能力的综合应用奠定基础。此外中国电信还完成了全球首个基于 IoT NTN 的双向语音通信功能端到端上星实测，在降低传输时延和提高链路吞吐量方面采用了系列创新性技术，实现了端到端双向语音实时通信，通话质量符合预期，标志着基于天通卫星的 NTN 语音实时通信实现了从“0”到“1”的突破。图 22 基于 GEO 的中国电信 NTN 实时语音测试中国电信 5G NTN 技术白皮书31中国电信始终致力于挖掘 5G NTN 技术的价值空间，推进 5G NTN 在手机直连卫星和天地一体物联网等场景的应用，助力构建深度融合的天地一体泛在网络。5 5.7.7 手机直连演进路线手机直连演进路线对于卫星移动通信技术，手机直连卫星将是未来五至十年内最重要的应用规模拓展场景。依托于地面蜂窝网巨大的用户规模，消费级手机直连卫星技术是快速实现商业闭环、产业生态成熟和技术持续演进动力的关键。可以说，手机直连卫星将是整个卫星移动通信产业的关键驱动力。图 23：手机直连技术演进路线示意如图 23 所示，手机直连卫星技术路线将分为三个阶段：1.第一阶段：定制化手机直连卫星。一般由卫星运营商、手机厂家、芯片厂商、卫星地面段等共同合作研发，共享卫星频谱，以定制双模手机实现手机直连卫星。例如：华为 Mate50（4G 北斗短消息）、Mate60 Pro（5G 天通语音 短信），苹果 iphone14（5G Globalstar 短消息）等系列终端均基于该路线，中国公司的进展领先业界。2.第二阶段：基于 3GPP 体制的存量手机直连卫星技术以及过渡版协议剪裁5G NTN 手机直连卫星技术。其中：（1）存量手机直连路线目前由国外新兴低轨卫星公司主导，通过与移动蜂窝网运营商合作，共享地面蜂窝网络频谱资源，以低轨卫星转发地面蜂窝网信号（或基站上卫星），支持存量手机直连卫星，美国 Starlink、AST 等公司在该路中国电信 5G NTN 技术白皮书32线上计划建设星座系统，预计未来两年提供服务。但该路线主要解决地广人稀场景下的广覆盖或孤岛覆盖。（2）协议剪裁的定制版 5G NTN 手机直连卫星技术。根据我国相关单位近期开展的 5G NTN 试验发现，高/低轨卫星均能完成模拟终端到卫星原型网络的 5GNTN 链路贯通。但国内现有或短期内新发卫星技术能力未达到 3GPP 预设条件，采用 5G NTN 技术实测的卫星系统容量和频谱效率不及 3GPP 标准组在 R17 版的预期。由于 5G NTN 标准和国内卫星大型相控阵天线技术仍需一定周期的发展追赶，因此在 5G NTN 标准实现对高/低轨卫星系统的成熟适配前、且卫星大型相控阵天线技术成熟前，从现有定制化手机直连需要先过渡经历协议剪裁后的定制版 5GNTN 手机直连阶段，终端侧天线技术、高增益低噪放的功放、精简无线协议和信令开销的 NTN 标准体系是达成该路径的关键。3.第三阶段：基于 5G NTN 体制的星地融合手机直连卫星技术。其中：（1）存量手机直连卫星技术虽然能便捷依赖4/5G技术体制和本土地面频率，但将面临两个问题。一是 4/5G 技术体制并不适合于网络拓扑快速变化下的星地网络间位置管理、切换管理等需求；二是卫星共享地面 4/5G 网络频率的跨国协调难度高，比如 AST 与 AT&T、沃达丰合作的试验频段均有不同，在一个国家不同区域、不同国家进行直连卫星时存在终端适配难题。该路线最终必将回归 5GNTN 直连卫星技术路线。（2）协议剪裁的定制版 5G NTN 直连卫星路线在国内卫星大型相控阵技术成熟、跨国频率协调取得成效后，也将最终演进宽带版的 5G NTN 手机直连卫星技术路线。直至此时，星地无感漫游，消费级终端才能降低对天线、功放、技术体制的要求。中国电信 5G NTN 技术白皮书33第六章第六章总结总结5G NTN 技术是当前星地融合通信发展的主流方向，是实现卫星移动通信应用愿景的最佳途径。通常情况下，卫星移动通信涉及的基础设施投资规模大，消费者市场受到地面蜂窝技术的挤压，运营商很难借助连接的规模效应实现盈利。为促使卫星移动通信产业健康发展，发展 5G NTN 技术，基于天地融合，借助成熟的地面蜂窝网产业生态，迅速扩大应用规模将是其成败的关键。具体而言，需要标准侧、终端侧、网络侧、卫星侧、应用侧协同推进与发展。标准侧，重点针对无线空口，加强协议剪裁、减少 SIP 信令开销、提升空口上下行承载的频率效率、载波功效、调度算法等，确保实时双向对称性业务得以高效应用。终端侧，加快实现 NTN 芯片与 5G 芯片一体化，借助 5G 芯片的常态化应用迅速扩大 NTN 芯片的规模，逐步降低 5G NTN 一体化芯片的成本，使卫星通信功能迅速从高端机型推广到中低端机型。网络侧，加快实现 5G NTN 卫星网络与地面 4G/5G 网络一体化组网，借助地面运营商成熟的运营经验和销售渠道，加速用户规模扩展。卫星侧，逐步增强卫星载荷和天线能力，改善星地链路环境，降低消费级卫星终端及终端天线成本，为全球卫星规模组网形成商业闭环创造基础条件。应用侧，探索 5G NTN 应用，深耕手机直连、车联网和物联网等垂直市场，发掘 5G NTN 价值。整体上，5G NTN 技术体制还处于初级阶段，空口效率、覆盖、移动性等关键技术能力仍需进一步完善。与技术薄弱相比，产业水平更需要引起重视，目前，5G NTN 端到端产业生态仍存在短板和急躁情绪，一方面，端到端各环节参与的厂家数量较少，另一方面，各参与厂家也缺乏成熟稳定的商用级产品。道阻且长，行则将至。面向未来，中国电信将充分发挥卫星移动通信产业链领头羊作用，立足基础通信运营商的禀赋优势，加快 5G NTN 技术的产业化进程。坚持统筹“天星、地网、枢纽港、云资源池”一体化布局，坚定场景融合、用户融合、终端融合、云网融合、全系统融合的“五融合”演进路径和形态，着力打中国电信 5G NTN 技术白皮书34造天地云网融合架构，创新引领星地云网融合发展，为国家卫星移动通信产业发展贡献力量。中国电信 5G NTN 技术白皮书35缩略语缩略语ITUInternational Telecommunication Union国际电信联盟3GPP3rd Generation Partnership Project第三代合作伙伴项目计划CCSAChina Communications StandardsAssociation中国通信标准化协会MWCMobile World Congress世界移动通信大会NRNew Radio5G 空口NTNNon Terrestrial Network非地面网络5G NTN5G Non Terrestrial Network5G 非地面网络IoT NTNInternet of Things NTN窄带 NTN 网络NR NTNNew Radio NTN宽带 NTN 网络NB-IoTNarrow Band Internet of Things窄带物联网eMTCenhanced Machine Type Communication增强型机器类通信5G LAN5G Local Area Network5G 局域网NGgNB 与 5GC 间的接口XngNB 与 gNB 间的接口IMSIP Multimedia SubsystemIP 多媒体系统UPFUser Plane Function用户面功能AMFAccess and Mobility Management Function接入及移动性管理功能EASDFEdge Application Server DiscoveryFunction边缘应用服务发现功能MECMulti-access Edge Computing多接入边缘计算PUCCHPhysical Uplink Control Channel物理上行控制信道PUSCHPhysical Uplink Shared Channel物理上行共享信道PDCCHPhysical Downlink Control Channel物理下行控制信道PDSCHPhysical Downlink Shared Channel物理下行数据信道DMRSDemodulation Reference Signal解调参考信号RACHRandom Access Channel随机接入信道NASNon Access Stratum非接入层SIBSystem Information Block系统广播消息块中国电信 5G NTN 技术白皮书36CPControl Plane控制面UPUser Plane用户面QoSQuality of Service服务质量QCIQoS class identifierQoS 等级标识DRBData Radio Bearer数据无线承载RLCRadio Link Control无线链路控制UMUnacknowledged Mode非确认模式AMAcknowledged Mode确认模式PCIPhysical Cell Identifier物理小区标识HARQHybrid Automatic Repeat reQuest混合自动重传请求SPSSemi-Persistent Scheduling半静态调度AMCAdaptive Modulation and Coding自适应调制编码C-DRXConnected Discontinuous Reception连接态不连续接收eDRXExtended idle mode DRX扩展空闲态不连续接收PSMPower Saving Mode低功耗模式FR1Frequency Range 15G 频率范围 1（5GSub6G 频段）FR2Frequency Range 25G 频率范围 2（5G 毫米波频段）UEUser Equipment用户终端IMEIInternational Mobile Equipment Identity国际移动设备识别码RSRPReference Signal Receiving Power参考信号接收功率SINRSignal to Interference plus Noise Ratio信干噪比SIPSession initialization Protocol会话初始协议SDPSession Description Protocol会话描述协议GNSSGlobal Navigation Satellite System全球导航卫星系统SRITSatellite Radio Interface Tech卫星无线接口技术LEOLow Eearth Orbit低轨GEOGeosynchronous Eearth Orbit高轨AMR-NBAdaptive Multi-Rate Narrowband自适应多速率窄带语音编码AMR-WBAdaptive Multi-Rate Wideband自适应多速率宽带语音编码中国电信 5G NTN 技术白皮书37EVS-NBEnhanced Voice Service Narrowband增强型语音通话服务窄带语音编码EVS-WBEnhanced Voice Service Wideband增强型语音通话服务宽带语音编码AIArtificial Intelligence人工智能RTTRound-Trip Time往返时延LOSLine Of Sight无线信号的视线传输Web-RTCWeb Real-Time Communication网页即时通信APRUAverage Revenue Per User每用户平均收入中国电信 5G NTN 技术白皮书38联合编写单位及作者联合编写单位及作者中国电信股份有限公司市场部产品中心中国电信股份有限公司市场部产品中心崔冬亮、庄梦蝶中国电信股份有限公司卫星应用技术研究院中国电信股份有限公司卫星应用技术研究院刘悦、高向东、李芸、李阳、赵冬、马骏、贾慧秒、牛攀峰、商鹏程、李彦坤中国电信股份有限公司研究院中国电信股份有限公司研究院王建秀、夏旭、刘家祥、齐文、贾婧、周辉、戎琪、毛安平、赵静、郭茂文、孟凡蓉、邹昭、韩琳中兴通讯股份有限公司中兴通讯股份有限公司郝瑞晶、王刚、刁增奇、崔方宇

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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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