面向石化行业的5G虚拟专网技术要求（2024）

5G应用产业方阵联盟标准 5GAIA015-2024 面向石化行业的5G虚拟专网技术要求 5GPrivateNetworkTechnicalRequirementsforPetrochemicalIndustry 2024-05-10发布2024-05-10实施 5G应用产业方阵发布 版权声明 本文件所载的材料和信息，包括但不限于文本、图片、数据、观点、建议，不构成法律建议，也不应替代律师意见。本文件所有材料或内容的知识产权归5G应用产业方阵所有（注明是引自其他地方的内容除外），并受法律保护。如需转载，需联系本方阵并获得授权许可，任何单位和个人未经许可，不得进行技术文件的纸质和电子等任何形式的复制、印刷、出版、翻译、传播、发行、合订和宣贯等，也不得未经允许采用其具体内容编制方阵以外各类标准和技术文件。如有上述需求请与方阵秘书处联系。违反上述声明者，本方阵将追究其相关法律责任。 邮箱：5gaia@5gaia.org电话：010-62300464 目次 前言3 引言4 1范围1 2规范性引用文件1 3术语、定义和缩略语1 3.1术语和定义1 3.2缩略语2 4石化5G业务场景网络需求3 4.1安全生产3 4.1.1受限空间作业3 4.1.2人员定位4 4.2预测报警5 4.2.1泄露动态监测5 4.3应急响应6 4.3.1应急演练VR桌面推演6 4.3.2消防应急处理7 4.3.3AR/VR培训8 4.3.4无人机应急救援9 4.4设备运行10 4.4.1初期火情识别10 4.4.2关键设备状态监测11 4.4.3阀门状态监测12 4.5安全巡检13 4.5.1智能巡检13 4.5.2机器人巡检13 4.5.3长输管线泄漏监测与巡检15 4.6环保检测16 4.6.1LDAR智能检测16 4.7智能物流及仓储17 4.7.1智能仓储17 5石化5G虚拟专网组网架构及切片技术要求18 5.1总体组网架构18 5.2网络切片规划19 6石化5G虚拟专网网络能力要求18 6.1业务隔离及资源保护21 6.2覆盖质量21 6.3端到端网络能力22 6.3.1时延能力22 6.3.2可靠性能力22 6.3.3带宽能力22 7石化5G虚拟专网网络安全技术要求22 7.1安全技术要求22 7.2终端接入安全22 7.3管道安全22 7.4安全管理23 前言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。 本文件主要制定了面向石化行业的5G虚拟专网技术要求。本文件参考国内和国际相关标准，并结合国内网络的实际情况制定。本文件对石化行业典型业务需求进行梳理，对石化5G虚拟专网网络系统架构、网络能力要求、网络安全技术要求进行规范定义，促进石化5G虚拟专网的网络规划设计、运行管理和产业发展。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由5G应用产业方阵提出并归口。 本文件起草单位：中国石油化工集团有限公司、中国信息通信研究院、中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司、中国石油化工股份有限公司中原油田普光分公司、中国移动通信有限公司、中国联合网络通信集团有限公司、中兴通讯股份有限公司、华为技术有限公司、石化盈科信息技术有限责任公司、中移（上海）信息通信科技有限公司 本文件主要起草人：赵学良、刘茂、王琦、孙拓、贺春光、冯岩、杜加懂、杜斌、夏仕达、何骄阳、肖羽、孟晓斌、庞伶俐、李宁、徐海涛、邬知衡 引言 为适应信息为适应信息通信业发展对标准文件的需求，由5G应用产业方阵组织制定“5G应用产业方阵联盟标准”，推荐有关方面采用。有关对本文件的建议和意见，向5G应用产业方阵反映。 面向石化行业的5G虚拟专网技术要求 1范围 本文件要求面向石化5G业务需求，对石化5G虚拟专网网络架构、切片技术、网络能力、网络安全等相关技术要求进行了规定。 本文件适用于承载石化业务的5G网络设计，供石化行业企业和电信运营企业共同使用。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GJB451-90可靠性维修性术语 YD/T3826-2021切片分组网络（SPN）总体技术要求 YD/T-xxxx面向智慧石化工业园区的无线系统总体技术要求 YD/T-xxxx面向石油化工领域的5G+工业互联网应用场景及技术要求IA#OIF-FLEXE-02.2FlexE2.2ImplementationAgreement IEC61907CommunicationnetworkdependabilityengineeringG.8310ArchitectureofthemetrotransportnetworkG.8312Interfacesforthemetrotransportnetwork TS22.104Servicerequirementsforcyber-physicalcontrolapplicationsinverticaldomains TS 22.261 Servicerequirementsforthe5Gsystem TS 23.501 Systemarchitectureforthe5GSystem(5GS) TS 23.502 Proceduresforthe5GSystem TS 38.213 Physicallayerproceduresforcontrol TS 38.300 NR;NRandNG-RANOverallDescription TS 38.321 MediumAccessControl(MAC)protocolspecification TS 38.331 RadioResourceControl(RRC)protocolspecification 3术语、定义和缩略语 3.1术语和定义 本章节将结合各分区内最具代表性的石化5G业务场景进行业务场景描述和网络需求分析。本章节中的网络需求指标定义如下。 表1石化业务网络需求指标定义 石化业务网络需求指标 指标定义（通信领域） 通信领域指标定义补充说明 端到端时延 在通信服务接口（CSIF）处测量的，给定信息从源点处传输到目的地是成功接收所需花费的时间（3GPPTS22.261） 通信服务接口（CSIF）指通信设备中OSI3层与4层之间的接口（如通信传输发生在3层），或OSI2层与3层之间的接口（如通信传输发出在2层）。可以理解为：5G网络端侧，5G模组与石化业务应用/设备之间的接口，或5G网络核心网侧，用户面与数据网络之间的接口 带宽（用户体验数据速率） 获得足够质量体验的最小数据速率，广播类业务的情况除外（其给定的值应是所需的最大值）。（3GPPTS22.104，3GPPTS22.261） - 网络可用度 产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。（来源：GJB451-90、IEC61907） - （包）可靠性 在网络层数据包传输上下文中，在目标业务所需的时间约束内成功传送到给定系统实体的网络层数据包的数量除以已发送的网络层数据包总数的百分比值（3GPPTS22.261） 即误包率（考虑丢包和超期到达的包） 3.2缩略语 下列缩略语适用于本文件。 表2缩略语 缩略语 英文 中文 5QI 5GQoSIdentifier 5GQoS特性标识 AAA Authentication、Authorization、 Accounting 验证、授权和记账 ACL AccessControlLists 访问控制列表 AMF AccessandMobilityManagement Function 接入和移动性管理功能 AR AugmentedReality 增强现实 DMZ DemilitarizedZone 隔离区 DNN DataNetworkName 数据网络名称 FlexE FlexibleEthernet 灵活以太网 GBR GuaranteedBitRate 保证比特速率 HARQ HybridAutomaticRepeatreQuest 混合自动重复请求 IPRAN IPRadioAccessNetwork 基于IP的无线接入网 IPSec InternetProtocolSecurity 互联网安全协议 LDAR LeakDetectionandRepair 泄漏检测与修复 MCS ModulationandCodingScheme 调制与编码策略 MEC Multi-accessEdgeComputing 多接入边缘计算 MTN MetroTransportNetwork 城域传送网络 PDU PacketDataUnit 分组数据单元 QoS QualityofService 服务质量 RLC RadioLinkControl 无线链路层控制 RSRP ReferenceSignalReceivingPower 参考信号接收功率 SINR SignaltoInterferenceplusNoiseRatio 信号与干扰加噪声比 SLA ServiceLevelAgreement 服务等级协议 SMF SessionManagementFunction 会话管理功能 SPN SlicingPacketNetwork 切片分组网络 STN SmartTransportNetwork 智能传送网络 SUL SupplementaryUplink 补充上行 TCP TransmissionControlProtocol 传输控制协议 UDM UserDataManagement 用户数据管理 UE UserEquipment 用户设备 UPF UserPlaneFunction 用户面功能 URLLC Ultra-ReliableLowLatencyCommunication 超可靠低时延通信 VOCs VolatileOrganicCompounds 挥发性有机化合物 VPN VirtualPrivateNetwork 虚拟专用网络 VR VirtualReality 虚拟现实 4石化5G应用场景及网络需求 石化行业生产复杂、对资源依赖性强，在生产、安全、环保方面都具有很强的管控要求。面向石化行业的5G+智能化改造场景主要集中于安全生产、预测预警、应急响应、设备运行、安全巡检、环保监测、仓储物流，各业务场景如下。 表3典型石化5G应用场景 石化行业业务场景 石化行业5G+智能化改造典型应用场景 安全生产 受限空间作业监控、人员定位 预测预警 泄露动态监测 应急响应 VR桌面推演、消防机器人应用、AR/VR培训、无人机应急救援 设备运行 初期火情识别、关键设备状态监测、阀门状态监测 安全巡检 智能巡检、机器人巡检、长输管线泄漏监测与巡检 环保监测 LDAR智能检测 仓储物流 智能仓储（AGV、叉车） 4.1安全生产 4.1.1受限空间作业 4.1.1.1场景介绍 在石化行业作业空间内，由于受限空间作业环境恶劣，属于半无氧环境，作业主要依靠人工，容易发生中毒、缺氧窒息、燃爆等危害事件，对作业人员危害极大，易发生伤亡，同时大检修期间工作量非常大，劳动强度高。 该场景是利用5G+智能机器人替代人员，在受限空间内进行污油池、污水池的清罐、内防腐和检测等操作。储罐清洗机器人搭载摄像头、气体检测仪等设备，通过5G网络将气体检测数据、环境监测数据和视频数据回传至应用服务器上，实现受限空间内的远程检测和作业。 4.1.1.2业务流分类 a)远程无人作业（办公网）：利用5G网络实现储罐清洗机器人远程控制，通过机器人代替人进入罐内进行清洗作业，实现罐内无人作业； b)罐内环境实时监控（视频网）：通过储罐清洗机器人中控台的5G模块，将储罐清洗机器人所检测到的视频、