1、目录前言行业需求分析运营商5G行业虚拟专网优势分析5G行业网无线能力体系5G行业案例分享总结和展望主要贡献单位P1P2P3P4P14P18P19I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书1I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书前言经济社会的数字化转型进程正在加速，并呈现出“五纵三横”的新特征。5G作为“新基建”之首，将有效使能行业的数字化转型，5G与行业的融合也必将成为数字经济发展的主战场。行业要求5G网络能够承载多域多类业务、实现分域隔离的数据保障，建设成本足够低，可以简单自主
2、的运维。我国正在积极建设5G网络，目前三大运营商已在全国建设50万5G基站，初步实现了全国所有地级及以上城市的覆盖。基于运营商频率的5G行业网具有优质频率资源、极致专网性能、专业网络部署、高性价比、成熟运维5点优势，可快速为行业提供最高性价比的网络和运维服务，将成为行业5G数字化转型的首选。无线网是5G行业网的核心，是为行业提供优质服务的关键。面对5G行业场景化、差异化、高端化、个性化的需求，无线网需要具备怎样的能力体系？能够提供怎样的差异化服务？这是产业界急需解答的问题。本白皮书系统梳理和阐述运营商5G行业虚拟专网无线能力体系，并从多样化网络部署、分级的网络能力和自主的服务支撑能力三方面展开
3、介绍，给出了各种技术手段组合达到的效果以及可能的应用场景。本白皮书一方面为5G行业无线网的发展和技术攻关指明了方向，有利于广泛凝聚运营商和设备商等通信产业的共识，持续提升行业网能力；另一方面为垂直行业呈现运营商5G行业虚拟专网能力，加深行业对5G的了解，增强行业客户引入5G的信心；通过匹配行业需求和网络能力，将更好的促进通信产业和垂直行业的融合发展，充分发挥我国频谱集中、产业完备等优势，加速运营商5G行业虚拟专网成熟，助力我国5G的全面引领。2I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书近年来，全球数字经济蓬勃发展，数字经济对GDP的整体带
4、动作用日益凸显。同时，行业数字化转型升级成为全球各国战略布局的关键，美国、英国、德国、欧盟、日本等多个国家和地区纷纷加大支持力度，大力推进产业数字化变革。在此背景下，我国更是面临着发达国家高端产业回流、低端产业向第三世界搬移等多重挑战，加速各行业数字化、网络化、智能化转型，提升我国各类产品的全球竞争力，更显迫切。5G技术不仅面向公众消费场景，更面向行业生产场景，在速率、时延、可靠性、业务保障、安全等关键能力方面均有显著提升，作为“新基建”之首，将有效使能行业的数字化转型，5G与行业的融合也必将成为数字经济发展的主战场。行业对5G网络的需求可归纳出以下四点1： 第一，5G网络要能够承载多域多类业
5、务。多域指的是包含广域业务和园区局域业务，不仅要覆盖工业园区内的业务，也要能够覆盖工业园区外的广域业务，比如园区间的物流，供应链的协同等。多类指的是不同类型的业务，如大带宽的高清视频检测、低时延的机器人控制、大连接的设备信息采集等，不同业务对网络性能的要求不同，这就要求5G网络要能够同时满足多类业务的传输需求。第二，5G要能够实现分域隔离的数据保障。为了提高同一地区5G 网络的利用率，降低5G网络的使用成本，5G在为公众用户提供服务的同时，也要为行业提供服务，那么5G网络要能够将公网业务和企业业务安全隔离开，实现双方的互不混淆。此外，一般行业企业都有信息域（IT）和生产控制域（OT），生产控制
6、域业务主要在园区内进行，涉及企业核心业务较多，因此对安全保障要求较高，如核心业务不出园区等；信息域业务包括园区内信息传递和园区外信息交互，相对于生产业务，其安全级别相对较低。5G网络要能够满足IT和OT的安全隔离要求，将两种不同的业务独立安全传输，比如：对于电网来说，5G网络就要能够实现信息大区和生产大区业务安全隔离的传输。第三，5G网络建设成本足够低。随着行业信息化程度不断提高，满足网络互联需求的通信网络成本越来越高。通信网络成本包括网络设备成本、网络建设成本、网络运营运维成本（包括流量资费成本、网络维护成本）以及原有网络的改造成本（硬件和软件）等。考虑到行业业务对网络升级的需求，通信网络系
7、统需保障兼容性和扩展性，这也直接提高了网络的整体成本。因此，这就要求5G行业网支持灵活、差异化的部署策略，充分利用或者复用运营商的公网网络，通过网络共建共维、通信资源共享、业务本地化处理以及运营商的规模性效益等能力，有效降低行业客户的通信网络成本。行业需求分析3I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书第四，行业企业要能够简单自主的运维5G网络2。行业企业希望对部署在企业内部的网络有一定的运营管理权限，一方面能根据自己的业务需求随时调整网络，另一方面，也能够实时查看网络的运行质量和终端运行状态，在网络突发异常或设备无法正常运转时，可以第一
8、时间对网络做出反应，及时调整生产策略，最大限度的保证生产的连续性。但是目前5G的网络运维过于复杂，对于行业企业中非专业5G网络运维人员来说，操作难度极大。这就需要运营商将复杂的网络运维过程进行屏蔽，满足行业用户对企业网络简单运维的要求。运营商5G行业虚拟专网优势分析4G时代，我国建设了全球规模最大的精品4G网络，有力的支撑和促进了移动互联网的蓬勃发展。5G时代，我国三大运营商也正在积极建设5G网络，目前全国已经建设超过50万基站，实现了全国所有地级及以上城市的覆盖，网络规模和用户规模全球领先。5G网络从设计之初就充分考虑了垂直行业的需求，支持“一网双用”，即5G网络既可以满足公网用户的需求，也
9、能很好的承载行业应用。基于运营商网络服务垂直行业具有以下5点优势： 优质频率资源：运营商丰富频率资源及高效的频率协同管理机制，明显优于窄带行业频谱和非授权公共频谱。由运营商统一提供服务，可以有效避免宝贵的频谱资源碎片化，提升频谱资源利用率； 极致专网性能：运营商多频段多级别技术打造专属安全专网，满足移动、广域及局域、室外及室内、特殊覆盖等多种场景需求； 专业网络部署：运营商丰富的光纤资源和专业的极端环境部署经验满足各类行业客户个性能需求； 高性价比：依托公网，运营商多年打造的端到端产业链不仅能够快速提供一站式综合解决方案，并且集采规模有效平摊客户成本； 成熟运维：运营商长期运营管理全球最大蜂窝
10、网络，网络监管、故障处理、能力开放等基础良好，可快速为行业提供运维保障。因此，运营商的5G行业网是垂直行业的首选。但传统的运营商网络主要面向公众用户，为了更好的满足行业场景化、差异化、高端化、个性化需求，需要进一步完善面向行业的5G能力体系，为行业提供场景化的分级的业务保障。4I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书5G行业网无线能力体系3.1 分级无线能力体系从第一章节描述的4点行业对5G网络的需求中，可以提炼归纳出以下几点行业对无线网络的需求： 复用公网需求：为了提供低建设成本的5G网络给行业客户，对无线网络提出了复用公网设备和频段
11、的需求 资源和业务隔离需求：为了提供分域隔离的数据保障，对无线网络提出了资源和业务隔离的需求 确定性网络体验需求：为了提供分域隔离的数据保障，同时满足多类业务的体验保障需求，无线网络需提供确定性网络体验能力 多样化网络部署需求：为了满足行业业务的多域分布，无线网络需提供广域覆盖、局域覆盖等多种网络部署方式 差异化网络能力需求：为了满足多类业务的差异化网络需求，无线网络需提供差异化的网络能力 网络能力开放需求：为了满足行业客户自主运维的需求，无线网络需开放网络能力，结合无线网络状态、业务信息等，联合优化业务体验图3-1 行业需求和行业对无线需求的映射关系针对上述5G无线网络所面临的需求和挑战，本
12、白皮书提出了分级无线能力体系：5I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书 多样化的网络部署：针对不同的场景，通过复用公网和定制建网两种方式，为行业客户提供优质的网络覆盖，奠定网络基础性能。复用公网提供广覆盖、低成本网络，定制建网提供高性能、定制化网络。 分级的网络能力：通过引入系列增强技术，提升网络的上行能力，降低网络的空口时延和传输时延，提升网络的可靠性，通过不同技术的灵活组合，为行业客户提供分级的网络能力，满足行业个性化、高端化需求；通过引入QoS、切片、资源专用（接入控制）等技术，面对不同客户不同业务，提供不同等级的体验保障，增强
13、网络性能的确定性，实现不同业务的差异化保障。 自主的服务支撑能力：在多样化的网络部署、分级的网络能力的基础上，结合大数据、人工智能等手段，提供基础资源开放、网络信息开放、无线能力定制等。图3-2 分级无线能力体系3.2 多样化的网络部署基于优质的频谱，运营商提供的公专融合5G行业网不仅性能领先，还能共享公网产业链有效降低成本，是5G垂直行业的首选。对于广域场景和普通局域场景，可通过复用公网来提供广覆盖、低成本的优质专网；对于部分局域场景，可通过定制建网提供高性能、高确定性的精品专网。根据与5G公网的无线资源共享程度不同，5G无线行业网可分为虚拟专网、混合专网、物理专网三种网络部署模式3。 虚拟
14、专网：行业网完全复用基站和频率等公网无线资源，利用QoS、端到端切片等方式保障专网业务数据与公网数据逻辑隔离，部署快、成本低，主要适用于隔离度、敏感度要求不高的行业应用6I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书场景，如广域物联网采集、云游戏、车联网等。图3-3 虚拟专网架构 混合专网：行业网与公网共享无线基站，但占用单独频率资源，可结合本地分流技术实现公网和专网数据的高度隔离，网络的安全性、可靠性大幅提升，覆盖成本略高，主要适用于能源、工业等园区行业应用场景。图3-4 混合专网架构 物理专网：行业网采用专用无线设备和频率资源，与公网完全
15、隔离，网络安全性、确定性极高，但成本也较高，主要面向可靠性、私密性要求极高的行业应用场景，如矿山、核电站等。图3-5 物理专网架构7I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书虚拟专网、混合专网、物理专网三者灵活选用，可为行业客户提供多样化的网络部署，满足行业对无线网络的多样化部署需求和低成本建设需求。3.3 分级的网络能力不同行业客户不同类型业务对网络能力的要求存在较大差异，主要体现在速率、时延、可靠性三个维度。同时，行业客户对网络的确定性有较高要求，希望能够充分保障业务体验。因此，通过分级上行能力、分级时延能力、分级可靠性能力、分级的体
16、验保障能力四个方面提供分级的网络能力，满足行业需求。3.3.1 分级上行能力与公网业务下行流量为主不同，行业应用普遍存在大上行需求，部分场景上行峰值速率要求较高，如工厂机器视觉质检业务，单终端上行速率可达1Gbps；部分场景终端密度大上行速率高，如港口龙门吊远程作业，上行容量可达500Mbps以上。为满足行业客户对上行峰值速率、上行容量、上行边缘速率的高要求，5G行业网可引入3U1D帧结构、上行载波聚合、补充上行（SUL，Supplementary Uplink）技术等三种增强技术。1、3U1D帧结构5G网络采用灵活帧结构设计，行业网可按需采用上行时隙配比多的帧结构。以中国移动为例，行业网如采
17、用3U1D帧结构，上行资源较公网典型配置增加3倍，可显著提升网络的上行速率和上行容量，现网实测单载波上行峰值可达747Mbps。图3-6 2.5ms 3U1D帧结构2、上行载波聚合载波聚合（CA，Carrier Aggregation）是4/5G增强技术之一，通过将多个载波聚合起来同时传输，大幅提升上下行性能。CA包括频带内和频带间，R16协议进一步增强，支持非同步的载波间聚合和终端1T到2T间的天线轮发。以中国移动为例，2.6GHz频段共有160MHz带宽，两载波聚合上行理论8I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书图3-7 频段内C
18、A方案示意图峰值速率可达400Mbps，2.6G+4.9G跨频段载波聚合上行理论峰值速率可达500Mbps，通过更多频段的载波聚合还可进一步提升性能。3、SUL5G网络基础覆盖采用中高频段，可能出现上行覆盖和速率受限的问题，通过SUL技术可以实现上下行频率解耦，充分利用存量低频率频谱资源，有效提升上行边缘速率，通过引入新的全上行频段，还可大幅提升上行峰值和小区容量。图3-8 SUL方案示意图3U1D帧结构、上行CA、SUL等增强技术已日趋成熟，可根据业务需求和网络能力，分场景分频段灵活组合使用，向行业提供分级的大上行能力，举例来说，网络上行能力可以分为下述四档：表3-1 上行网络能力分档示意9
19、I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书3.3.2 分级时延能力部分行业业务，尤其是嵌入生产环节的控制类业务，对网络时延要求极高。如车联网、远程医疗要求的端到端双向时延在10ms以内，AR/VR游戏要求达到“身临其境”的用户体验，则端到端双向时延要小于10ms。5G网络端到端时延主要包括两部分，一部分是空口时延，一部分是传输时延，可分别引入增强技术来提升。1、空口时延降低方案：针对URLLC场景，协议引入了免调度、mini-slot、URLLC业务抢占等一系列增强技术。其中上行免调度技术通过基站提前分配上行传输资源，有效节省调度等待时延
20、，主要适用于周期性较强且包大小固定的控制类业务；mini-slot技术将数据调度和传输时间单位由时隙缩短为符号，有效节省时延，主要适用于工业控制、物联网等数据包大小极小的场景。此外还可针对业务需求，进行帧结构、SR周期、上行预调度等算法参数和功能开关的联动配置，通过多种技术的灵活组合，形成分级的空口时延能力。2、传输时延降低方案：通过引入边缘计算，可以实现数据的本地疏导和处理，有效降低传输时延。5G内生支持边缘计算，核心网数据面网关（UPF）可灵活下沉部署。作为UPF下沉方案的有益补充，基站分流方案通过在基站中集成IP地址识别及路由转发功能，通过无线网关配置分流策略，无需核心网和传输网改造，仅
21、需基站开启功能即可快速实现本地业务分流，实现授权行业终端低时延访问本地服务器，成本低、易部署，尤其适用于N4接口不解耦、UPF下沉困难或成本极敏感等场景。经在工厂实测，基站分流方案可将往返传输时延降低60-72ms。图3-9 传输时延降低方案10I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书将灵活帧结构等多种空口时延降低方案和基站分流等传输时延降低方案结合使用，可提供分级的时延能力，满足工业控制等行业应用的极低时延要求。结合网络能力和多样化的业务需求，可将网络往返时延分为以下四档：表3-2 时延能力分档示意3.3.3 分级可靠性能力工业控制、
22、车联网等业务在对时延有要求的同时，对网络可靠性也有极高的要求，如工业控制业务要求网络可靠性达到99.9999%。为了提高可靠性，5G空口进行了一系列增强设计，以冗余资源换取高可靠性。物理层通过引入重复传输、小负荷DCI格式、低CQI/MCS表格等技术提高了调制解调的容错性和数据传输的可靠性，PDCP层通过引入PDCP复制等技术提高数据的冗余，从而提高数据传输的可靠性。通过结合使用重复传输、PDCP复制等冗余传输技术和小负荷DCI格式、低CQI/MCS表格等降低编码效率技术，向行业客户提供分级的可靠性能力。结合网络能力和多样化的业务需求，可将网络可靠性分为以下四档：表3-3 可靠性能力分档示意3
23、.3.4 分级的体验保障能力分级上行能力、分级时延能力、分级可靠性能力可以有效的满足单业务的网络性能需求，但针对多业务场景，如公专网业务混合场景、专网多终端多类型业务场景，还需进一步引入分级的体验保障11I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书能力。1. QoS保障通过将不同的业务映射到不同的5QI承载上，基于QoS调度优先级机制，可以在网络资源共享的基础上，实现特定业务的优先调度。针对行业保障业务可以建立GBR承载或高优先级Non-GBR承载，并按需配置相关保障速率参数。QoS保障效果随小区内用户数增多而下降，但对网络资源使用效率影响
24、较小，具有普适性，尤其适用于广域场景。2. 切片资源预留通过对无线资源进行预留，可以实现无线资源在不同切片间灵活地隔离和共享，提供切片级用户体验保障。针对特定的一组切片，可以为其预留一定比例的PRB资源，并可细分为专用、优先和共享三个资源池4： 专用资源：仅切片用户组内用户可用，即使有资源剩余也不能被其他切片用户组用户或普通切片用户使用； 优先资源：该部分PRB资源优先保障切片用户组内用户使用，当有资源剩余时，其他切片用户组用户或普通切片用户也可以使用； 共享资源：该部分资源为所有用户共享，所有切片用户组/非切片用户组用户可公平竞争。图3-10 PRB资源预留方案图示切片资源预留的保障效果不受
25、其它切片用户的业务影响，但随小区内相同切片的用户增多而下降，对资源使用效率有一定影响，尤其是专用资源部分，主要适用于高价值场景。12I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书3. 专用频率保障小区级资源专用针对部分有极严格安全隔离要求和极高网络确定性要求的场景，如港口、矿山等，通过为其建立专用小区实现频率专用，完全避免受其它用户影响，但容易造成资源使用效率下降。目前，可通过单独PLMN、TA白名单、UAC、CAG等技术手段实现接入控制，避免公网用户接入专网小区。通过按需引入QoS、切片资源预留、频率专用等保障手段，可实现承载级、切片级到小
26、区级的用户体验保障，实现差异化的行业客户体验，确保高优先级业务不受网络拥塞等影响。三种业务保障手段隔离和性能保障等级逐步提升，但对网络与普通用户的影响也逐步增大，需要综合具体业务需求与网络开销确定业务保障等级。在上行速率、时延、可靠性、体验保障四个维度分别形成分级能力的基础上，四个维度间的不同等级增强方案也可灵活组合，形成更为丰富的整体分级网络能力，满足行业多样化的业务需求和数据保障需求。3.4 自主的服务支撑能力除了基本的连接服务外，行业客户对专网也存在较强的掌控需求，希望能自主运维，如自主监控网络状态、控制业务体验，此外还希望获取网络特色信息，拓展和优化业务。运营商通过进一步开放网络能力，
27、探索更加智能化的闭环管控方式，以及连通上下游各企业实现网业协同，向行业用户拓展更多的自主服务支撑能力。无线云网络采用更加IT化和开放化的网络架构，有利于运营商以CT优势为抓手，通过多层级的能力定制和开放提供多样化业务服务。其中，无线智能控制器RIC作为无线网中的数据分析单元，可提供网络状态预测、业务质量感知及无线增值服务三大类数据分析能力，助力三个层次的无线网络能力开放：1，基础资源开放：基站和边缘计算共平台部署时，可实现IaaS层资源共享，行业客户可在MEC平台上按需灵活部署行业应用，在提供优质网络的基础上，进一步提供高性价比的云服务。2，网络信息开放：将无线特色信息，如位置信息、无线网络状
28、态信息，通过API的方式开放给客户，拓展多种增值服务： 定位服务。5G对基站定位能力进行了增强，经过仿真评估，R16的定位技术预计可提供室外510m和室内3m的定位精度。通过开放位置信息，可进一步拓展员工考勤、危险区报警、客流分析等一系列增值应用。 网络状态监控服务。RIC可通过基站无线信息采集和策略控制接口采集无线网络状态信息，实13I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书时性达10100毫秒量级，结合用户级的网络连接质量信息，实现网络状态的实时监控。 业务质量监控服务。对于特定的业务，终端体验变差时其业务数据在网络中的传输情况通常也
29、有区别，比如数据包平均长度、数据包个数、网络传输抖动等。通过对照上下行数据，结合传输信道相关参数的分析，基于AI算法，可分析和预判业务质量变化，实现业务故障与告警。 业务联合优化服务。将无线信道条件、QoE评估信息、业务指标等联合优化，从而实现基于网络状态的业务优化，达到网业协同的效果。3，无线能力定制：允许用户灵活配置业务需求，RIC自动实现业务需求到网络需求的映射，对应到相应分级网络能力，并基于QoE监测结果，实现自动化的闭环网络管控。3.5 小结本章节详细阐述了面向行业的5G无线网络能力体系，提供了多样化的网络部署、分级网络能力和自主的服务支撑能力，其中多样化的网络部署奠定了行业网的基础
30、，分级的网络能力保障了行业多样化的业务体验，自主的服务支撑能力可更好的为行业提供自主运维的服务，无线能力体系和行业需求的对应关系如下图。图3-11 无线能力体系与行业需求的对应关系 14I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书5G行业案例分享4.1 智慧港口传统港口中存在以下几个痛点问题： 工作环境差：高空作业（龙门吊30m，桥吊60m）危险且夏天闷热、冬天阴冷 职业病高发：操作行为固定导致职业病高发，如颈椎病、腰椎病 改造升级成本高难度大：部分新建港口场桥（轮胎吊）光纤易磨损 性能欠佳：少数信息化港口采用WiFi 或LTE-U，但可靠
31、性、时延、速率等性能欠佳为解决上述痛点问题，2019年中国移动与宁波港就5G智慧港口项目展开深度合作，针对智慧港口港机远程控制、智能理货、集卡自动驾驶等业务特性，提出港口5G专网解决方案，旨在将5G与港口生产业务深度融合，提升港口自动化水平，实现降本增效。图4-1 宁波舟山港目前5G专网主要承载港机远控等核心生产业务，业务需求如下表：表4-1 港口业务需求15I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书图4-2 龙门吊和港区内自动集卡港口网络架构如图所示，案例整体采用SA组网。图4-3 宁波舟山港5G混合专网架构为了满足港口的上述业务需求，
32、采用了前述无线能力体系的系列保障方案。 多样化网络部署方面：港口非传统公网覆盖区，且有较高的安全隔离和性能需求，为此采用基于运营商优势频谱的定制建网覆盖模式，且采用频率专用基站共享的混合专网模式。 分级网络能力方面：港口龙门吊远程操控等业务对网络性能有较高要求。针对上行容量和上行16I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书边缘速率高的特点，现阶段采用2.6G+4.9G双频组网，储备验证3U1D帧结构和SUL大上行方案；针对时延低的特点，采用UPF下沉园区方案，同时空口采用中档时延方案，开启上行预调度等增强特性；针对可靠性要求高的特点，采
33、用中档可靠性方案，开启低目标BLER等增强特性；针对大型机械的远程控制，对网络的确定性和可靠性有较高要求，不允许受公网业务影响导致业务中断等，采用最高等级的频率专用保障方案。 自主的服务支撑方面：开放定位能力，提供辅助定位服务；后续进一步开放业务质量监控和闭环管控能力。目前中国移动5G行业网已完成多个堆场连续覆盖，满足港口对速率、时延、可靠性、安全隔离等方面的需求，进入批量投用阶段，助力宁波港的港口自动化发展。4.2 智慧工厂传统制造业工厂在生产制造中存在以下痛点： 工厂内部网络多样化：协议众多，层间集成度不高，难以融合互通； 难以实现柔性生产：有线方式部署困难，影响产线柔性； 工业 WiFi
34、 存在众多弊端：其可靠性不高、覆盖范围有限；现有网络对高带宽、低时延类应用支撑不足； 数据采集不畅：控制多部署在现场，设备间协同不足。为克服上述不足，江苏创励安工厂积极将5G引入到工厂内网，基于MES（Manufacturing Execution System）提供整个车间制造过程的优化，打通企业管理层系统，实现企业信息的全集成。MES与数据采集层之间用5G连接，实现了工厂数据的传输，初期落地设备周期维护（PM）与远程指导两个应用。17I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书图4-4 创励安工厂整体架构1.设备周期维护（PM）MES提
35、供厂内车间管理功能，设备周期维护（PM）为MES中的内置业务功能模块，基于此模块实现车间内周期性设备维护的工作。系统分为PC Web端与移动端。5G移动端提供了维护人员的操作界面，提供维护提醒，维护操作指导，故障上报等功能。PM的移动应用和AR结合起来，利用AR技术的虚拟现实增强技术，将PM过程通过AR设备叠加显示设备运行状态信息，参数信息，操作步骤等，可以实现设备参数的可视化，操作规程的可视化，业务对网络上行带宽有一定要求，单个设备对上行速率的需求为50Mbps。2.远程指导远程指导是在设备维护过程中，遇到现场难易解决的问题，但对时效性要求又很高的场景下，通过AR设备呼叫远程服务，远程专家提
36、供实时的现场指导。该业务对时延的需求为小于20ms。从上述工厂业务需求分析可以得到，现阶段对网络性能的需求总体不高，但对成本相对较为敏感。因此侧重低成本低时延打造5G行业网： 多样化网络部署方面，采用低成本的扩展型皮站进行虚拟专网部署，降低工厂网络投入成本。 分级网络能力方面，采用基础等级的速率和可靠性增强方案，时延方面空口配置中档方案，开启上行预调度等功能，并采用低成本的基站分流方案，实现低成本易部署的生产数据不出场；后续按18I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书需引入3U1D等大上行增强方案；采用QoS保障方案，为远程指导应用建
37、立高优先级承载。 自主的服务支撑方面，后续进一步拓展业务质量预测和闭环管控服务。目前5G行业网已在创励安工厂落地实践，并基于基站分流实现了设备周期维护和远程指导两个应用的本地化，后续还将进一步丰富场景，逐渐引入远程控制、远程维护、工业视觉、云化AGV等多个业务，实现生产过程的全可视化，最终实现高水平智能制造，提升自动化水平，降低劳动成本。总结和展望行业对5G网络的需求包括承载多域多类业务、实现分域隔离的数据保障、建设成本足够低、行业企业要能够简单自主运维四个方面，本白皮书梳理和提炼得到的分级5G行业网无线能力体系可以很好的满足需求。通过多样化的网络部署模式，叠加分级的速率、时延、可靠性、体验保
38、障等分级网络能力，为客户提供高性能、高保障、低成本、高隔离的优质专网，并依托自主的服务支撑能力，进一步提供边缘云、自运维、创新应用等丰富的增值服务，助力千行百业数字化转型。目前该无线能力体系已在智慧港口、智慧工厂等多个行业场景中落地验证，得到了广泛认可。随着5G垂直行业拓展的深入和通信技术、协议的演进，5G行业网无线能力体系的范畴和内容也将进一步丰富和完善，网络成本将更低、网络能力将更强、智能化水平将更高、可开放能力将更多，期待与产业界进一步携手，助力我国5G行业网、5G垂直行业取得更大的成功。参考文献：1、工业和信息化部信息通信发展司司长闻库，探5G融合奥秘，寻行业转型发展指之道主题演讲，2020.2、中国信息通信研究院，AIA虚拟专网架构白皮书, 2020.3、中国移动，中国移动5G行业无线专网白皮书, 2019.4、3GPP，TS 28.541, www.3gpp.org19I M T - 2 0 2 0 ( 5 G ) 推 进 组运营商5G行业虚拟专网无线能力体系白皮书主要贡献单位中国移动研究院、中国信息通信研究院、中国电信股份有限公司研究院、中国联通研究院、中兴通讯股份有限公司、大唐移动通信设备有限公司、锐捷网络股份有限公司、鼎桥通信技术有限公司
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