面向5G的行業專網研究概述及啟示（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，北京 100876；4.國家無線電監測中心，北京 100037）

（接上期）

從全球來看，由于5G商用剛剛起步，5G垂直行業應用處于探索和示范階段，其主要通過5G公網方案來承載。韓國作為全世界早期5G商用的國家，當前主要關注5G 2C的市場，重點體現在文化、娛樂和體育等優勢產業在VR/AR、4K視頻、云游戲等應用，并逐步探索5G在制造業、安全、能源、醫療、智慧城市等方面應用。德國作為世界工業強國，正積極推動5G在工業特別是制造業領域的應用，并充當著規劃全球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5G 專用網絡。美國當前主要依靠建設的5G毫米波網絡代替光纖接入面向個人消費者用戶，其5G行業應用目前仍處于探索和驗證階段。

2.2 國際5G行業專用頻率規劃分析

國際上，德國、日本、英國、荷蘭等國家計劃或已經規劃專用頻率資源用于5G行業專網，滿足部分行業應用領域的特殊需求。德國作為全球5G專網頻率政策的先行者，于2018年將3700-3800 MHz 頻段規劃用于5G專網，主要在工業園區、農業和林業等有限區域或企業廠區內使用，并于2020年12月17日，發布了《24.25-27.5 GHz頻段用于區域寬帶系統的頻率管理規定》，規劃24.25-27.5 GHz頻段用于5G公網或5G專網，包括電力、能源、電信、郵政、鐵路等行業應用，規定了許可帶寬、邊界場強要求、射頻指標、技術要求以及頻率占用費的標準。至此，德國已規劃共3.35 GHz帶寬的5G區域系統頻率，奧迪、奔馳、寶馬、巴斯夫100多家企業已獲5G區域頻率許可。日本分別于2018年和2020年規劃4600-4900 MHz和28.2-29.1 GHz頻段用于5G 專網，總計1200 MHz帶寬，富士通和NEC公司獲得5G區域商用頻率許可。此外，英國、法國、荷蘭、瑞典、中國香港等國家和地區規劃了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。全球寬帶專網（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張寬帶專網中，主要基于LTE技術體制， 5G技術體制占25%。

表1 全球部分國家5G專網頻率規劃情況

圖2 全球部署寬帶專網國家

圖3 全球寬帶專網技術體制情況

3 國內5G行業應用發展

3.1 國內5G行業應用情況

在國內，政府通過出臺一系列政策引導5G垂直行業應用，在工信部發布的《關于推動5G加快發展的通知》，明確了“5G+醫療健康”“5G+工業互聯網”“5G+車聯網”等重點行業推廣應用的方向。《關于印發“工業互聯網”工程推進方案的通知》指出， 到2022年，突破一批面向工業互聯網特定需求的5G關鍵技術，提升“技術工業互聯網”的產業支撐能力，加快垂直領域工業互聯網的先導應用，培育形成5G與工業互聯網融合疊加、互促共進、倍增發展的創新態勢。在工信部指導下，通過連續舉辦“綻放杯”5G應用征集大賽，培育5G應用創新。據GSMA 與中國信息通信研究院聯合發布的《中國5G垂直行業應用案例2020》顯示，工業制造、交通運輸、電力、醫療、教育和內容等諸多領域在5G行業應用實踐取得了良好的效果。電信運營商不斷積極探索5G賦能千行百業的不同模式，截至2020年底，中國電信在工業互聯網、智慧能源、智慧醫療、智慧園區等垂直行業深入應用，推動5G行業用戶拓展保持上升趨勢；5G行業應用累計簽約近1 900家，落地場景超過1 100個；2020年，中國移動在醫療、能源、制造等不同行業積極布局5G生態，5G+全場景智慧港口、5G+AR遠程裝配車間、OneCity智慧城市平臺、5G智慧礦山聯盟、燎原計劃、5G專網啟航計劃、5G行業終端揚帆計劃、5G醫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；中國聯通針對工業制造、能源礦山、交通物流、港口碼頭、公檢法機構、城市安防、新媒體、醫療及大型企業等場景，提供以5G為核心技術的綜合型專網。在國內，《關于推動5G加快發展的通知》《工業互聯網專項工作組2020年工作計劃》《工業互聯網創新發展行動計劃（2021-2023 年）》等文件中，提出了研究5G專用頻率研究計劃， 并在重點企業開展示范的舉措。總體來看，我國5G 行業應用總體還處于不斷探索和發展階段。

3.2 國內5G行業應用發展存在的不足

梳理國內5G行業應用情況，在以下方面還需進一步優化完善：

（1）當前的5G公眾網絡在滿足行業大帶寬方面。多數行業應用終端到基站的上行數據傳輸速率，要大于基站到終端的下行傳輸速率。現有基于5G公網的解決方案受限于上下行時隙配比等網絡參數配置，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用需求。

（2）5G公眾網絡的覆蓋與行業應用需求方面。當前，5G公眾網絡的建設以規模建設方式為主，面向廣大個人用戶，主要覆蓋人流量密集區域， 而行業應用場景一般處于市郊，現有5G公網信號覆蓋程度達不到行業應用場景要求。

（3）個性化、定制化應用需求和標準化、規模化推廣應用統籌方面。隨著5G應用逐步從行業輔助環節向核心生產環節滲透，應用類型逐步從滿足大帶寬需求轉向多樣化、專業化生產場景的需求，個性化、定制化應用愈發明顯，供需雙方存在較大差距。由于5G行業專網的應用標準化推廣和規模化應用正處于起步階段，針對眾多復雜行業專網應用場景，制定國內外通用性、普適性的標準及規模化推廣應用需要統籌考慮。

4 我國5G行業專網發展啟示

4.1 深入垂直行業應用是移動通信發展的關鍵舉措

我國移動通信經歷了“2G跟隨”“3G突破”到“4G 同步”的發展歷程，實現了模擬到數字、語音到數據的轉變，受益于我國巨大人口基數，移動滲透率不斷增長，近二十年通信行業取得了飛速發展。隨著人口紅利飽和，運營商移動用戶規模趨穩，傳統2C 業務發展空間變小，移動通信勢必要開辟新的領域或空間，5G的誕生正是適應這種變化趨勢，旨在推動移動通信市場從2C向2B擴展，尋求新的增長點， 從而實現從“量變”到“質變”、粗放式到精細化的轉變。當前，我國正在建設制造強國、網絡強國、數字中國，5G將與大數據、云計算、區塊鏈等新技術融合，賦能各行各業向數字化、網絡化和智能化轉型，從而助推數字經濟高質量發展。

4.2 統籌多種5G專網技術路線滿足行業差異化需求

5G要實現賦能千行百業，關鍵在于不斷提升5G技術方案與行業應用的適配能力，擴大行業應用的深度和廣度。5G應用場景復雜多樣，涉及千行百業，個性化、多樣化需求特征明顯。以國民經濟行業為例，根據我國國家標準《國民經濟行業分類》（GB/T 4754-2017）分類，包括農林牧漁業、采礦業、制造業、電力熱力燃氣及水生產和供應業、交通運輸、倉儲和郵政業等20類左右，每大類可以細分多個行業，上述眾多行業都將成為5G應用的潛在方向和領域。目前在電網、礦山、工廠、油田、港口、農業、醫療、物流等方面5G應用正是不同行業與5G 融合的體現。但是由于行業信息化程度現狀、生產管理運營模式以及未來發展趨勢不盡相同，需要根據5G在時延、速率、可靠性、移動性等方面的不同能力，立足企業在安全性、靈活性、建網成本等方面具體需求，統籌考慮5G專網技術方案技術優缺點，因地制宜設計不同解決方案和技術路線適配垂直行業應用差異化需求。

4.3 制定我國5G專網頻率使用規則加速融合創新

當前，我國5G專用頻率政策處于探索和研究階段，在制定5G專用頻率規則時，需要充分考慮5G 產業發展和規則合理性。在產業發展方面，我國處于5G大規模建設階段，正不斷深入5G公網在垂直行業應用，建議主管部門在制定專網頻率政策時， 統籌把握5G專網和5G公網兩者的定位，充分發揮5G公網資源規模優勢，提高頻率資源使用效率和效益。在頻率帶寬需求方面，充分考慮各行業應用需求的多樣性，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公網使用頻率的相鄰頻段，以繼承現有產業鏈優勢，多涉及中頻段和毫米波頻段，滿足區域專用覆蓋和容量的需求， 同時我國在候選頻段選擇方面也應考慮產業現狀和能力以及頻率劃分、規劃和使用現狀等因素。在電磁兼容方面，充分考慮5G專網之間、5G專網和現有其他無線電業務的相互干擾，通過制定臺站設置要求和技術指標規范，明確干擾協調手段等方面實現安全使用。此外，在制定5G專網頻率政策時，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、收費標準等因素。

5 結束語

在垂直行業應用的拓展是5G發展的關鍵因素， 是數字經濟發展的內生動力，不僅需要通信行業積極創新，更需要不同部門、行業間在制度、標準、產業、應用方面協同合作，培育一批既了解專用行業需求， 又擅長5G通信網絡建設的系統集成商，強化產業鏈， 豐富供應鏈，加速推動實現5G賦能千行百業。