5G企业专网解决方案技术交流

5G企业专网解决方案交流 元矽半导体科技 内容目录 01 02 03 5G专网技术及方案 5G赋能智能制造 合作伙伴及客户案例 THEPARTONE THEPARTTWO THEPARTTHREE 01 5G专网技术及方案 Thepartone 01 国家重点5G产业政策 地方积极发展5G产业 2019-进入5G商用阶段 国家政策密集出台 2015-2018 全国各省份的政府工作报告将5G列为发展重点，工信部向中国四大运营商发放 5G牌照，5G正式进入大规模建设期，截止2023.8月宏站建设数量接近300万站 成立IMT-2020推进组 2013 从技术标准、网络建设及产业应用三方面强化5G布局 《工业和信息化部 十部委《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》 《关于公布5G+医疗健康应用试点项目的通知》 工信部、发改委与科技部共同推进 我国5G技术研究和开展国际交流 工信部发放5G牌 关于推动5G加快发展的通知》明确 加快5G商用进度2021.7 2021.7 2022 2022- 照，5G网络正式 《“5G+工业互 《关于组织开展 《信息通信行业发展规划2016-2020》支持 5G标准研究和技术试 《政府工作报告》 推动5G产业发展 2018.7 开始建设 2019.11 2019.6 2020.3 联网”十个典型应用场景和五个重点行业实践》 “5G+智慧教育”应用试点项目申报工作的通知》 《国家信息化发展战略纲要》要求2020年5G技术研发和标 准取得突破性进展 验，推进5G频谱规划，启动5G商用 2018.3 《扩大和升级信息消费 三年行动计划2018- 工信部《“5G+工业互联网”512工程推进方案》推动“5G+工业互联网” 《关于征集能源领域5G应用优秀案例的通知》 《5G全连接 工信部、发改委 《中国制造2025》 提出全面突破第五 代移动通信技术2016.7 2016.12 2017.1 2020年》加快5G标准研究、技术实验，推进5G规模组网建设及应用 融合创新发展 工厂建设指南》 及科技部成立 IMT-2020推进组 2013 2015.5 《十三五国家信息化规划》加快推进5G技术研究和产业化 示范工程，确保启动5G商用 01 5G通信关键优势 峰值速率 体验速率 区域容量 频谱效率 5G：20Gbps 4G：1Gbps 5G：100M-1000Mbps 4G：10Mbps 5G相对4G 提升3倍 5G：10Mbps/m2 4G：0.1Mbps/m2 连接密度 时延 网络能效 移动性 5G：106/km2 4G：105/km2 5G：1ms 4G：30ms 5G：500km/h 4G：350km/h 5G相对4G 提升100倍 5G与4G关键能力对比 01 以5G为基础的万物互联发展趋势 01 5G物联网发展的驱动力与主要应用场景 01 物联网解构及5G的关键环节作用 01 5G物联网互联规模预测 IDC预测，2022年中国物联网连接规模达56亿个，到2026年将增至102.5亿个，复合增长率约为18%。其中，中国蜂窝网络连接数增速最快，2022年底达到18.45亿个；公共设施行业物联网连接数在2022年约为14.4亿个。伴随5G商用（5G-SA）和产业物联网（NB-IoT）的稳定渗透，将推动中国物联网总连接量于2025年超过100亿，万物互联由过去人们的畅想，成为即将到来的现实。 01 5G工业物联网物联与传统设备监管模式比较 01 5G专网优势分析 传统专网性能可靠、低成本、定制化的特点，使其在行业应用中具备不可替代的优势。目前我国的专网落后于公网1-2代，目前主流仍然是相当于2G或3G的技术， 仅有部分领域例如政务网广泛引入4G技术，对于5G的探索也才刚刚开始。 应用场景极其丰富的垂直行业业务需求（覆盖区域、性能指标、安全隔离等）与公网存在较大差异，比如有的需要高速率上行带宽，有的需要“5个9”的超低时延，有的需要物理网络硬隔离等，而5G专网灵活的部署模式及卓越的性能指标恰好对接了千行百业的不同需求。 模拟移动通信 2G 3G 4G 5G 公网通信、传统专网通信和5G专网通信的对比 公网通信 传统专网通信 5G专网通信 服务区域 全面广泛 限定区域/全面广泛 服务对象 公众 特定行业用户 网络部署 电信运营商 以政府与公共安全 为主的部分行业 以制造业为主的千行百业 网络结构 大容量全网漫游 单独组网、无网络 独立部署（物理专网）/部分共享（混合组网）/完全共享（虚拟专网） 网络要求 覆盖全面 速率高 可靠、稳定、安全、按需定制、自主可控 公网通信 模拟 集群 窄带数字集群 宽带 集群 5G 专网 专网通信 AMPS、TACS、JTACS、NMT、MCS、CNET GSMCDMA TD-SCDMAWCDMACDMA2000 5GNR TD-LTEFDD-LTE APCO16 MPT1327 APCO25、TETRA、DMR、PDT、iDENGoTa、GT800 MCPTT、 B-TrunC 5GNPN（NonPublicNetwork） 01 5G专网与WIFI技术对比 WIFI6/ LTE专网 5G专网 01 5G专网发展趋势 边缘数据中心（EDC）靠近信息源，可以在本地进行简单的数据处理，这在很大程度上降低了网络时延，加快了反馈速度，改善了用户体验，减少了网络拥塞。5G专网中的小基站在高密度、易部署、自优化及低成本方面与边缘计算平台高度兼容。边缘计算需求的增加有望促进5G小基站的销售并加速5G专网的发展。 5GToB经过3年发展，近年已经开始进入深水区。5G专网从单域到双域，从局域到广域，从园区到现场，从连接到计算，已经广泛嵌入各个行业和领域，放眼全球，数字化进程在加速，5G也将会更多地与千行百业融合。未来，5G网络可支持智能制造的各种场景，如机械臂的协同控制，其需要极低的毫秒级时延、高带宽及应用增强现实时的先进生产辅助系统。由于数据安全意识及数据处理对低时延的要求，越来越多的企业预计将建设具有成本低廉、部署方便等特点的自有5G专网，其将成为企业网络覆盖规划的重要组成部分。 13 2023/11/1 01 中国5G专网发展预测 国家政府大力推动企业向数字化转型，因此，5G专网在中国市场有着较大的发展潜力，发展趋势也十分迅猛。到2021年，5G专网市场总收益为60亿元，仅占中国物联网市场约0.2%，市场份额占比低。随着各行业数字化转型加快，中国5G专网市场将会快速增长，预计于2026年总收益将达到2361亿元，2021至2026年的复合年增长率将达到108.2%。 图22020-2026年中国5G专网市场销售收益预测趋势图 数据来源：Frost&Sullivan、中商产业研究院，赛立信整理 01 5G专网部署模式 目前全球的5G专网大致分为7种部署。 部署方式 主要特点 优点 缺点 独立部署 企业基于专网频段，部署全套5G网络，与公网完全隔离 采用专频（包括专网频段），自建一张包括5G基站（gNB），用户平面功能（UPF），5G核心网控制平面（5GCCP），统一数据管理功能（UDM），多接入边缘计算（MEC）的5G专网 隐私和安全性高，专网和公网形成物理隔离，数据在自有频段传输，杜绝了数字泄露的可能；具有超低延时和独立可控性。室内小基站产品趋于成熟，部署成本逐步降低并实现关键设备解耦。 5.925-6.125GHz、24.75-25.15GHz许可已经于2022.11月发放给商飞，从而确定了5G专网的频段，但围绕该频段的产品生态有待加强；相对于数据网络，企业运维人才短缺，需要加强培养 部分共享 运营商基于公网构建的5G局域网，与公网完全隔离 与第一种方案相似，主要区别是采用的频段是运营商的5G频段 运营商公网频段生态比较成熟，终端接入类型丰富 系统资产归运营商所有，企业无自主控制权，同时运营商公网与专网共频段，信号有交叉影响，对企业生产系统有潜在影响 公网和专网之间RAN共享 5G基站（gNB）与公网共享，gNB分流，属于公网的数据流量传送到公网UPF，属于专网的数据流量传送到专网UPF 共享RAN（RadioAccessNetwork），降低部署成本和维护成本 数据非物理隔离，与工业环境需求的流量模型匹配性问题；企业无自主控制权 公网和专网之间RAN和控制平面共享 5G基站和控制面都与公网共享 降低部署成本和维护成本 数据非物理隔离，与工业环境需求的流量模型匹配性问题；企业无自主控制权 N3LBO（LocalBreakOut）本地疏导 通过MECDP（MEC的数据面）可以将公网与专网流量分开，从而保障数据安全 无需购买UPF设备 数据非物理隔离，与工业环境需求的流量模型完全相反；企业完全无自主控制权 F1LBO（LocalBreakOut） CU（中央单元）可采用云化部署方式，与核心网UPF和MEC融合部署 完全共享 公网与专网端到端共享 基于5G公网，利用网络切片为5G专网切出一个“切片子网络” 数据非物理隔离，与工业环境需求的流量模型完全相反；企业完全无自主控制权 01 5G专网解决方案 01 5G专网解决方案 核心优势 与公网完全隔离，确保企业数据绝对安全 网络低延时 大容量终端接入 高可靠性无线传输保障 网络自主可控。资源自主分配和控制，流量特征和模型完全与客户需求适配。与公网无关，即使公网发生光缆被挖断或网络拥塞，不影响专网的正常运行 使用完全独立于运营商的5G频段为5925-6125MHz和24.750-25.15GHz（毫米波），该频段为工业和信息化部为中国商飞发放的企业5G专网频率许可，实质上将该频段固定为社会面独立专网频点，将来所有园区范围内均可申请使用，与运营商不会产生交叉影响。 也可以租用运营商的5G频段独立建设5G专网。如目前中国移动获批的5G频段为2515-2675MHz和4800-4900MHz，中国移动可以用4800-4900MHz频段为某客户部署一张与5G公网完全隔离的5G专网（前提是当地没有公网基站工作在该频段）。中国电信的3400-3500MHz和中国联通的3500-3600MHz均大量部署于公网中，基本无法单独将5G专网部署到公网覆盖的区域。 01 5G专网解决方案-全连接工厂 2023/11/1 支持各种工业协议数据采集，支持以太网、ModbusRTU/TCP、ProfiNet、OPC、PLC等 支持IPSecVPN等常规VPN组网方式，贯穿集团网络，保障数据传输安全 支持各种工业协议的转换和适配，支持以太网转换ModbusRTU/TCP，支持以太网转换ProfiNet，支持多种工业协议的组网适配 支持工业级室外防护标准，适应野外环境及多种恶劣天气18 01 5G专网解决方案-智慧园区 2023/11/119 02 5G赋能智能制造 Theparttwo 02 5G成为推动智能制造转型的新动力 制造业大国纷纷发布计划推进智能制造 制造行业通信连接快速增长，无线成为关键技术 美国先进制造,工业互联网 （2011） 英国制造2050(2013) 新工业法国 2013 德国工业4.0 （2013） 中国制造2025 （2015） 日本政府发布 存量连接数 45单位：亿 40 35 30 25 20 15 10 57 43 18 0 5 有线 无线 25 0.5 来源：BergInsight 《机器人新战略》 (2015) 韩国制造业创新3.0战略 Source:GE和世界银行 制造业无线连接快速增长，2022年突破27%，开始爆发 2026年制造行业无线连接渗透率预计达到58% 02 智慧工厂/智能制造的核心目标需求 制造业巨头依托智能制造全面提升OEE 设备互联工业软件广泛应用 柔性生产精益生产 绿