面向5G的行業(yè)專網(wǎng)研究概述及啟示（下）

孔祥琦，駱 驍，王文儉,3通信作者，方 箭

（1.國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041；2.中國信息通信研究院西部分院，重慶 401336；3.北京交通大學(xué)，北京 100876；4.國家無線電監(jiān)測中心，北京 100037）

（接上期）

從全球來看，由于5G商用剛剛起步，5G垂直行業(yè)應(yīng)用處于探索和示范階段，其主要通過5G公網(wǎng)方案來承載。韓國作為全世界早期5G商用的國家，當(dāng)前主要關(guān)注5G 2C的市場，重點體現(xiàn)在文化、娛樂和體育等優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)在VR/AR、4K視頻、云游戲等應(yīng)用，并逐步探索5G在制造業(yè)、安全、能源、醫(yī)療、智慧城市等方面應(yīng)用。德國作為世界工業(yè)強國，正積極推動5G在工業(yè)特別是制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，并充當(dāng)著規(guī)劃全球5G專用頻率使用的先行者，推動寶馬、博世、大眾、巴斯夫和德國漢莎航空等探索建設(shè)5G 專用網(wǎng)絡(luò)。美國當(dāng)前主要依靠建設(shè)的5G毫米波網(wǎng)絡(luò)代替光纖接入面向個人消費者用戶，其5G行業(yè)應(yīng)用目前仍處于探索和驗證階段。

2.2 國際5G行業(yè)專用頻率規(guī)劃分析

國際上，德國、日本、英國、荷蘭等國家計劃或已經(jīng)規(guī)劃專用頻率資源用于5G行業(yè)專網(wǎng)，滿足部分行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的特殊需求。德國作為全球5G專網(wǎng)頻率政策的先行者，于2018年將3700-3800 MHz 頻段規(guī)劃用于5G專網(wǎng)，主要在工業(yè)園區(qū)、農(nóng)業(yè)和林業(yè)等有限區(qū)域或企業(yè)廠區(qū)內(nèi)使用，并于2020年12月17日，發(fā)布了《24.25-27.5 GHz頻段用于區(qū)域?qū)拵到y(tǒng)的頻率管理規(guī)定》，規(guī)劃24.25-27.5 GHz頻段用于5G公網(wǎng)或5G專網(wǎng)，包括電力、能源、電信、郵政、鐵路等行業(yè)應(yīng)用，規(guī)定了許可帶寬、邊界場強要求、射頻指標(biāo)、技術(shù)要求以及頻率占用費的標(biāo)準。至此，德國已規(guī)劃共3.35 GHz帶寬的5G區(qū)域系統(tǒng)頻率，奧迪、奔馳、寶馬、巴斯夫100多家企業(yè)已獲5G區(qū)域頻率許可。日本分別于2018年和2020年規(guī)劃4600-4900 MHz和28.2-29.1 GHz頻段用于5G 專網(wǎng)，總計1200 MHz帶寬，富士通和NEC公司獲得5G區(qū)域商用頻率許可。此外，英國、法國、荷蘭、瑞典、中國香港等國家和地區(qū)規(guī)劃了5G專用頻率資源，主要分別在中頻段和毫米波，部分國家5G專網(wǎng)頻率分配具體如表1所示，主要分布在3 GHz和26 GHz頻段附近。全球?qū)拵＞W(wǎng)（含5G和LTE）試驗或商用的國家情況如圖2和圖3，截至2021年1月， 在全球185張寬帶專網(wǎng)中，主要基于LTE技術(shù)體制， 5G技術(shù)體制占25%。

表1 全球部分國家5G專網(wǎng)頻率規(guī)劃情況

圖2 全球部署寬帶專網(wǎng)國家

圖3 全球?qū)拵＞W(wǎng)技術(shù)體制情況

3 國內(nèi)5G行業(yè)應(yīng)用發(fā)展

3.1 國內(nèi)5G行業(yè)應(yīng)用情況

在國內(nèi)，政府通過出臺一系列政策引導(dǎo)5G垂直行業(yè)應(yīng)用，在工信部發(fā)布的《關(guān)于推動5G加快發(fā)展的通知》，明確了“5G+醫(yī)療健康”“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”“5G+車聯(lián)網(wǎng)”等重點行業(yè)推廣應(yīng)用的方向?！蛾P(guān)于印發(fā)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”工程推進方案的通知》指出， 到2022年，突破一批面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)特定需求的5G關(guān)鍵技術(shù)，提升“技術(shù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的產(chǎn)業(yè)支撐能力，加快垂直領(lǐng)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的先導(dǎo)應(yīng)用，培育形成5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合疊加、互促共進、倍增發(fā)展的創(chuàng)新態(tài)勢。在工信部指導(dǎo)下，通過連續(xù)舉辦“綻放杯”5G應(yīng)用征集大賽，培育5G應(yīng)用創(chuàng)新。據(jù)GSMA 與中國信息通信研究院聯(lián)合發(fā)布的《中國5G垂直行業(yè)應(yīng)用案例2020》顯示，工業(yè)制造、交通運輸、電力、醫(yī)療、教育和內(nèi)容等諸多領(lǐng)域在5G行業(yè)應(yīng)用實踐取得了良好的效果。電信運營商不斷積極探索5G賦能千行百業(yè)的不同模式，截至2020年底，中國電信在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧能源、智慧醫(yī)療、智慧園區(qū)等垂直行業(yè)深入應(yīng)用，推動5G行業(yè)用戶拓展保持上升趨勢；5G行業(yè)應(yīng)用累計簽約近1 900家，落地場景超過1 100個；2020年，中國移動在醫(yī)療、能源、制造等不同行業(yè)積極布局5G生態(tài)，5G+全場景智慧港口、5G+AR遠程裝配車間、OneCity智慧城市平臺、5G智慧礦山聯(lián)盟、燎原計劃、5G專網(wǎng)啟航計劃、5G行業(yè)終端揚帆計劃、5G醫(yī)療邊緣云等紛紛落地，建立了100個5G集團級龍頭示范項目及2 000 個省級示范項目；中國聯(lián)通針對工業(yè)制造、能源礦山、交通物流、港口碼頭、公檢法機構(gòu)、城市安防、新媒體、醫(yī)療及大型企業(yè)等場景，提供以5G為核心技術(shù)的綜合型專網(wǎng)。在國內(nèi)，《關(guān)于推動5G加快發(fā)展的通知》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項工作組2020年工作計劃》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021-2023 年）》等文件中，提出了研究5G專用頻率研究計劃， 并在重點企業(yè)開展示范的舉措?？傮w來看，我國5G 行業(yè)應(yīng)用總體還處于不斷探索和發(fā)展階段。

3.2 國內(nèi)5G行業(yè)應(yīng)用發(fā)展存在的不足

梳理國內(nèi)5G行業(yè)應(yīng)用情況，在以下方面還需進一步優(yōu)化完善：

（1）當(dāng)前的5G公眾網(wǎng)絡(luò)在滿足行業(yè)大帶寬方面。多數(shù)行業(yè)應(yīng)用終端到基站的上行數(shù)據(jù)傳輸速率，要大于基站到終端的下行傳輸速率?，F(xiàn)有基于5G公網(wǎng)的解決方案受限于上下行時隙配比等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置，上行傳輸速率相對于下行傳輸速率小許多，無法完全滿足高速上行的應(yīng)用需求。

（2）5G公眾網(wǎng)絡(luò)的覆蓋與行業(yè)應(yīng)用需求方面。當(dāng)前，5G公眾網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)以規(guī)模建設(shè)方式為主，面向廣大個人用戶，主要覆蓋人流量密集區(qū)域， 而行業(yè)應(yīng)用場景一般處于市郊，現(xiàn)有5G公網(wǎng)信號覆蓋程度達不到行業(yè)應(yīng)用場景要求。

（3）個性化、定制化應(yīng)用需求和標(biāo)準化、規(guī)?；茝V應(yīng)用統(tǒng)籌方面。隨著5G應(yīng)用逐步從行業(yè)輔助環(huán)節(jié)向核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)滲透，應(yīng)用類型逐步從滿足大帶寬需求轉(zhuǎn)向多樣化、專業(yè)化生產(chǎn)場景的需求，個性化、定制化應(yīng)用愈發(fā)明顯，供需雙方存在較大差距。由于5G行業(yè)專網(wǎng)的應(yīng)用標(biāo)準化推廣和規(guī)模化應(yīng)用正處于起步階段，針對眾多復(fù)雜行業(yè)專網(wǎng)應(yīng)用場景，制定國內(nèi)外通用性、普適性的標(biāo)準及規(guī)?；茝V應(yīng)用需要統(tǒng)籌考慮。

4 我國5G行業(yè)專網(wǎng)發(fā)展啟示

4.1 深入垂直行業(yè)應(yīng)用是移動通信發(fā)展的關(guān)鍵舉措

我國移動通信經(jīng)歷了“2G跟隨”“3G突破”到“4G 同步”的發(fā)展歷程，實現(xiàn)了模擬到數(shù)字、語音到數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變，受益于我國巨大人口基數(shù)，移動滲透率不斷增長，近二十年通信行業(yè)取得了飛速發(fā)展。隨著人口紅利飽和，運營商移動用戶規(guī)模趨穩(wěn)，傳統(tǒng)2C 業(yè)務(wù)發(fā)展空間變小，移動通信勢必要開辟新的領(lǐng)域或空間，5G的誕生正是適應(yīng)這種變化趨勢，旨在推動移動通信市場從2C向2B擴展，尋求新的增長點， 從而實現(xiàn)從“量變”到“質(zhì)變”、粗放式到精細化的轉(zhuǎn)變。當(dāng)前，我國正在建設(shè)制造強國、網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國，5G將與大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈等新技術(shù)融合，賦能各行各業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化轉(zhuǎn)型，從而助推數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。

4.2 統(tǒng)籌多種5G專網(wǎng)技術(shù)路線滿足行業(yè)差異化需求

5G要實現(xiàn)賦能千行百業(yè)，關(guān)鍵在于不斷提升5G技術(shù)方案與行業(yè)應(yīng)用的適配能力，擴大行業(yè)應(yīng)用的深度和廣度。5G應(yīng)用場景復(fù)雜多樣，涉及千行百業(yè)，個性化、多樣化需求特征明顯。以國民經(jīng)濟行業(yè)為例，根據(jù)我國國家標(biāo)準《國民經(jīng)濟行業(yè)分類》（GB/T 4754-2017）分類，包括農(nóng)林牧漁業(yè)、采礦業(yè)、制造業(yè)、電力熱力燃氣及水生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、交通運輸、倉儲和郵政業(yè)等20類左右，每大類可以細分多個行業(yè)，上述眾多行業(yè)都將成為5G應(yīng)用的潛在方向和領(lǐng)域。目前在電網(wǎng)、礦山、工廠、油田、港口、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、物流等方面5G應(yīng)用正是不同行業(yè)與5G 融合的體現(xiàn)。但是由于行業(yè)信息化程度現(xiàn)狀、生產(chǎn)管理運營模式以及未來發(fā)展趨勢不盡相同，需要根據(jù)5G在時延、速率、可靠性、移動性等方面的不同能力，立足企業(yè)在安全性、靈活性、建網(wǎng)成本等方面具體需求，統(tǒng)籌考慮5G專網(wǎng)技術(shù)方案技術(shù)優(yōu)缺點，因地制宜設(shè)計不同解決方案和技術(shù)路線適配垂直行業(yè)應(yīng)用差異化需求。

4.3 制定我國5G專網(wǎng)頻率使用規(guī)則加速融合創(chuàng)新

當(dāng)前，我國5G專用頻率政策處于探索和研究階段，在制定5G專用頻率規(guī)則時，需要充分考慮5G 產(chǎn)業(yè)發(fā)展和規(guī)則合理性。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，我國處于5G大規(guī)模建設(shè)階段，正不斷深入5G公網(wǎng)在垂直行業(yè)應(yīng)用，建議主管部門在制定專網(wǎng)頻率政策時， 統(tǒng)籌把握5G專網(wǎng)和5G公網(wǎng)兩者的定位，充分發(fā)揮5G公網(wǎng)資源規(guī)模優(yōu)勢，提高頻率資源使用效率和效益。在頻率帶寬需求方面，充分考慮各行業(yè)應(yīng)用需求的多樣性，測算不同典型場景的頻率需求。在候選頻段方面，國際上一般集中在5G公網(wǎng)使用頻率的相鄰頻段，以繼承現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，多涉及中頻段和毫米波頻段，滿足區(qū)域?qū)Ｓ酶采w和容量的需求， 同時我國在候選頻段選擇方面也應(yīng)考慮產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和能力以及頻率劃分、規(guī)劃和使用現(xiàn)狀等因素。在電磁兼容方面，充分考慮5G專網(wǎng)之間、5G專網(wǎng)和現(xiàn)有其他無線電業(yè)務(wù)的相互干擾，通過制定臺站設(shè)置要求和技術(shù)指標(biāo)規(guī)范，明確干擾協(xié)調(diào)手段等方面實現(xiàn)安全使用。此外，在制定5G專網(wǎng)頻率政策時，還需要重點考慮頻率許可模式、頻率使用要求、申請主體要求、收費標(biāo)準等因素。

5 結(jié)束語

在垂直行業(yè)應(yīng)用的拓展是5G發(fā)展的關(guān)鍵因素， 是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的內(nèi)生動力，不僅需要通信行業(yè)積極創(chuàng)新，更需要不同部門、行業(yè)間在制度、標(biāo)準、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用方面協(xié)同合作，培育一批既了解專用行業(yè)需求， 又擅長5G通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的系統(tǒng)集成商，強化產(chǎn)業(yè)鏈， 豐富供應(yīng)鏈，加速推動實現(xiàn)5G賦能千行百業(yè)。