5G专网成熟度几何?

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经过3年多的培育发展,5G应用已经实现了“从0到1”的突破,正在实现“从1到N”的飞跃。

数据显示:截至9月底,我国5G基站总数达222万,成为全球首个基于独立组网模式建设5G网络的国家;5G应用涵盖交通、医疗、教育、文旅等诸多生活领域,累计案例超过2万个,5G商用进入良性循环;5G终端用户超过5亿户……

5G to B应用的规模落地,离不开一项重要解决方案的支撑——5G专网。何为5G专网?实际上,“专网”并非5G时代的专有名词,早在2G/3G/4G时代就有“专网”的存在,比如基于GSM-R技术建设的铁路专网,以及公共安全专网、军用专网等,这些“专网”支撑着重要系统的运行。

但随着大数据、云计算、物联网等技术的发展,各垂直行业对网络传输速率、时延、安全性的要求不断提高,5G公网已然无法满足企业高速率、高可靠、高稳定等需求,因此,部署5G专网成为垂直行业推动5G创新应用、拓展生产效能、加快数字化转型不可或缺的手段。

与此同时,5G时代专网的主要服务对象由之前的政府部门或少数大型企业变成了众多行业企业,于是,专网的建网思路和商业模式也产生了根本性的改变:根据3GPP R16标准定义,5G专网的部署模式分为独立部署模式(SNPN,Stand-alone Non-Public Network)和公网集成模式(PNI-NPN,Public Network Integrated Non-Public Network)。

独立部署模式是指使用专用的频谱来建设完全专用的网络,不与任何人共享。这种方式一般需要为企业分配专用频段,并由企业自主进行网络建设和运维。公网集成模式根据与公网共享程度的不同,又可分为“与公网部分共享(共享RAN或共享RAN及核心网控制面)”和“与公网端到端共享”两类。

全球5G专网实现初步商用部署

在产业各方的共同努力下,5G专网已在国内外初步实现了商用部署。

在海外,5G专网首先在美国、德国、日本等制造业较为发达的国家先行开展应用探索。2019年以来,这些国家面向各行各业逐步开放了Sub-6以及毫米波频段的5G专网频段申请许可,促进了制造、交通物流、科研、矿山油气等行业的5G应用实践。比如德国政府在2019年开辟了100M的带宽(在3.7GHz频段内提供了100M的垂直行业专用频谱资源),并对企业用户开放了10年期使用权申请,主要用于工业4.0、农业及林业。其中,博世、宝马、大众、巴斯夫、汉莎航空等30多个公司申请了5G专网频段。日本也于2019年为企业开放了专用频谱(包含4.5GHz和28GHz两个频段,共1.1G带宽),并称之为“Local 5G”,富士通、NEC、秋田电缆、东京大学等多家单位提交了申请。在今年,巴西国家电信局(Anatel)通过3项法案,批准了对专用网络无线电频段的使用条件和运营要求,巴西综合钢铁生产商Gerdau与通信服务供应商Embratel达成协议,将建设LTE专网及5G专网。

此外,行业标准组织(如IEC等)、产业组织(如5G-ACIA、5GAA等)将通信标准组织(如3GPP、ITU、GSMA、IEEE等)制定的规范与具体产业应用相结合,积极开展5G和行业结合的新技术标准和应用规范的制定。

在国内,我国政府高度重视5G专网的发展,并在政策上给予了全面支持。2020年3月,工信部印发《关于推动5G加快发展的通知》,提出要组织开展5G行业虚拟专网研究和试点;2021年7月,工信部联合中央网信办、国家发展和改革委等九部门印发《5G应用“扬帆”行动计划(2021—2023年)》(简称《行动计划》),对5G专网建设提出了明确目标。随后,工信部召开全国5G行业应用规模化发展现场会,强调以《行动计划》为抓手,把5G建设好、发展好、应用好,全力推动5G行业应用创新。与此同时,由工信部主导的“绽放杯”5G应用征集大赛已经连续举办多届,深挖5G典型应用,探索成熟商业模式,以开创我国5G应用创新发展新局面。

与此同时,国内三大电信运营商和通信设备商纷纷推出各具特色的5G专网服务和产品解决方案,不断推进设备成熟和应用落地,致力于开拓5G使能行业数智化转型的“新蓝海”:三大电信运营商均于2020年发布5G专网解决方案,满足行业用户差异化的业务需求。

中国电信提出“致远”“比邻”“如翼”三类5G定制网服务模式,实现网随云动、云网一体。中国电信细分用户场景化的需求,形成“五库一图”解决方案知识库,创新推出“5G定制网能力魔方”,围绕业务需求面、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,把行业用户的需求快速转变成5G云网基础设施的配置参数,实现场景精准适配、能力多维构建、以及方案快捷交付,进一步实现从“1”到“N”复制,促进5G规模复制和商业闭环。截至目前,中国电信已累计打造5G定制网项目超3800个,5G DICT项目超1.3万个。在工业、交通物流、医疗、教育等《行动计划》的15个行业,与数百个大型企业开展合作,聚焦5G+工业视觉、5G+生产现场监测、5G+远程设备控制、5G+厂区智能物流等二十大5G行业应用场景,打造了一批业内标杆。

中国移动将5G行业专网组网模式划分为“优享”“专享”和“尊享”3个等级,网络能力逐步叠加、网络专用程度逐步提高、网络价值逐步增强。针对行业用户差异化需求,中国移动打造了5G专网运营平台(OneCyber),面向行业用户提供“自服务、自运维、自开发”网络服务。随后,中国移动发布“5G专网2.0”,持续深化“优专尊”新内核,推进“优享+”“专享+”“尊享+”三大产品升级,结合5G芯片模组、MEC边缘算力、5G专网运营平台等能力,打造5G+数智底座,赋能行业用户。5G专网“BAF多量纲”基础功能(Basic)+增值功能(Advanced)的灵活组合(Flexible),为用户提供多量纲、多维度、多模式的计费方案,并支持按照流量、带宽、基站、速率、服务等级等多维度收费,让用户“按单点菜”;同时,提炼优享畅联、专享互联、专享园区、尊享精品四档高频组合套餐,有效匹配应用场景、助力一线快速推广。中国移动携手行业龙头,深耕19个细分行业,探索5G创新应用,目前已落地超1.5万个商用案例。2022年,中国移动5G商用案例同比增速超100%,超过前两年发展数量总和,多数细分行业半年新增规模远超2021年全年,5G垂直行业发展已经步入快速规模复制阶段。

在三大运营商合力推动下,5G专网建设进展明显。目前,5G正在工业、医疗、教育、交通等多个行业领域发挥赋能效应,形成多个具备商业价值的典型应用场景,已覆盖国民经济97个大类中的40个,5G应用案例累计超过2万个。5G已在全国200余家智慧矿山、1000余家智慧工厂、180余个智慧电网、89个港口、超过600个三甲医院项目中得到广泛应用。5G行业虚拟专网由2021年7月的1655个提升至6518个,增长近3倍。

此外,国内主流通信设备商相继推出5G全线产品解决方案,面向运营商物理专用、混合专网、共享网络等场景,提供轻量化核心网、云网协同等定制化产品:5G专网设备已基本成熟并全面应用落地,R15版本已成熟商用,R16版本已初步具备商用能力。

新玩家”抢入局,“搅动一池春水”

值得关注的是,5G专网市场并非只是传统电信运营商的“天下”。5G专网市场出现了新玩家和新模式:云计算企业、新兴电信服务提供商、行业巨头等积极性高涨,依托自身在云、网、应用等方面的优势,拓展5G专网市场。

以微软、谷歌、AWS为代表的云计算企业,依托其公有云优势及行业用户资源,收购、联合通信网供应商、电信运营商,推出以云为中心的5G行业应用及服务。例如,AWS在2021年底推出了面向企业5G专网的解决方案AWS Private 5G,这是AWS的一项新的托管服务,旨在让企业能够非常便捷地自建5G专用网络——AWS宣称AWS Private 5G让企业只需几天,便可采购、部署和扩展5G专网。2022年6月,谷歌正式推出面向企业的蜂窝无线专网方案,这一方案是基于其2021年发布的“谷歌分布式云边缘”(Google Distributed Cloud Edge)产品,并利用谷歌的ISV生态系统,将专网能力与完整的边缘计算应用堆栈相结合,从而满足关键垂直行业的独特性能、服务水平和经济需求。

以通信网供应商、传统专网服务提供商为代表的新兴电信服务提供商,以网为基础,提供云及行业应用解决方案,谋求向行业用户直接提供5G专网服务。

以西门子为代表的传统工业巨头,依托其在行业应用领域的垄断性优势,将5G专网集成到其整体行业解决方案中。

此外,主流通信设备商积极布局专网领域,推进产品及解决方案落地。比如诺基亚近年来将战略重点瞄向企业专网市场,推出了Nokia DAC(Digital Automation Cloud) 和MPW(Modular Private Wireless)两种5G专网解决方案。2019年,诺基亚宣布已与120多家公司签订了无线专网协议,涉及交通、能源、公共部门、物流和制造业等多个行业领域。

对此,中国通信标准化协会理事长闻库建议,行业用户、电信运营企业、云计算公司应基于行业专网开展更多的合作,探索新模式、打造新产品,加快5G与人工智能、云计算、大数据、物联网等技术的融合研究,推动端到端的网络切片、边缘计算等技术成熟,建成覆盖广泛、技术领先、品质优良的行业专网。打造符合中国数字经济发展要求的数字基础设施体系,为用户提供灵活多样、融合便捷、安全可靠、综合智能的5G服务,助力行业数字化转型。

最大化频谱使用效率是关键

5G专网的发展已经取得了显著的成果,但要全面实现服务千行百业的目标,仍需一个相互促进、螺旋式演进的过程。千行百业对于5G的需求不尽相同,但面向未来5G深入行业发展还需克服多方面问题。有专家指出,当前5G行业项目面临着DOICT融合难度大、涵盖领域广、产业链条长、业务断点多、规模复制难等诸多痛点。“就5G专网工程而言,端到端SLA指标测量、保障和性能平衡存在难度;网络确定性实施难度高,商用面临较大挑战;同时,能源、港口等重点行业用户出于对网络安全隔离和功能定制的极高要求,已将在用户侧部署下沉的定制化5G核心网作为必选要求,这也带来了极大的设备运维挑战;此外,5G专网业务灵活快速发展,对专网安全也提出挑战。”业内专家表示,“在终端模组方面,面临行业终端模组成本高、目前仅头部企业使用的问题,不满足大规模部署的条件,同时终端新能力、新技术的响应方面存在一定滞后性。对此,专家建议加强对终端产业的引导,推动5G模组规模化商用,提升行业模组定制化能力,降低模组成本和行业应用的准入门槛。”

许多专家认为,目前专网走向5G的最大问题是频谱分配。一些专家认为直接向企业或特定垂直领域提供频谱,对于推动LTE和5G专网市场的发展至关重要。而越来越多的国家正在探索如何为专网应用分配频谱;不同国家在频谱自由化(包括LTE和5G)方面采取的战略不同。比如美国CBRS频谱倡议在企业和电信需求之间找到平衡——CBRS是一个共享频谱的计划,使企业几乎可以免费使用一些频谱,同时使电信运营商或Cable运营商等可以为自己的传统业务购买额外的频谱;德国监管机构为企业市场专门分配了频谱促进了企业和供应商自身产业生态系统的发展,也有利于吸引国际企业进入德国市场。

而国内对5G专网专频多持包容审慎的态度——5G频谱可能很难分给单独的一个行业,监管机构也应避免在关键的频段中为垂直市场留出频谱,这将阻碍5G最大使用效率的全面释放,并浪费频谱资源。作为稀缺资源,无线电频谱的政策重点目标应该是保证频谱使用效率的最大化和最优化。专网频谱是需要政府全面、仔细考量的事情,频谱资源使用效率最大化是最关键的。“对5G行业专用频段需采取审慎态度。垂直行业专网的建设需要一整套专业的、有保障的技术与运维支撑,电信运营商专网具有频谱丰富、端到端运维经验成熟等优势,能够为垂直行业提供较高质量的网络建设和运维服务,赋能垂直行业,满足生活生产需求。同时,各行业频段专用会带来规划困难、干扰大、频谱资源利用率低、产业分散等问题。因此,建议行业用户优先使用运营商5G行业专网,同时建议政府鼓励在民生、公共事务领域以运营商专网作为首要选择。”专家强调道。

“5G专网业务不是移动通信的单领域问题,而是一个端到端的系统工程,其中涉及不同垂直行业的终端、平台、应用等与5G网络的融合,需要垂直行业和电信行业积极开展融合探索,加深双方对需求和技术的理解。因此,5G专网标准从需求到方案的制定都需要各个垂直行业专业人员的深度参与。”专家谈道,并建议“行业应该在梳理总结已有行业专网标准的基础上,推进与工业、能源、交通、医疗、教育等行业标准化组织的跨行业合作,开展包括5G云专网在内的行业专网的标准研制,为产业链各方共同推动核心技术攻关和产业化提供支撑,开展云、管、边、端各个环节安全保障的技术研究,构建行业5G专网的安全标准体系,提供安全可靠的5G行业专网。”

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