5G與前幾代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的主要區(qū)別之一在于5G強(qiáng)調(diào)機(jī)器類通信和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。因此，隨著數(shù)據(jù)速率的不斷提高，5G的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出移動寬帶，完全具有為工業(yè)中廣泛的不同用例和應(yīng)用廠家場景提供連接的潛力。從長遠(yuǎn)來看，它實(shí)際上可能導(dǎo)致當(dāng)今使用的許多不同通信技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)對多種無線需求場景的滿足，正如時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）的持續(xù)發(fā)展趨勢一樣，5G可能成為工業(yè)中首選的標(biāo)準(zhǔn)無線技術(shù)，因?yàn)樗赡苁状螌?shí)現(xiàn)直接和無縫的超低時(shí)延、超高可靠的無線通信，切合了傳統(tǒng)制造企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型對無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求。

圖1：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新基建體系

2019年被認(rèn)為是5G發(fā)展的元年，大量5G示范應(yīng)用和試驗(yàn)項(xiàng)目紛紛亮相各大展會和多個(gè)垂直行業(yè)，中國電信也在全球運(yùn)營商率先發(fā)布《5G技術(shù)白皮書》，并在深圳發(fā)布全球第一個(gè)SA組網(wǎng)商用示范標(biāo)桿。

圖2：5G的場景描述

2020年將是全國快速規(guī)模建設(shè)5G的一年。截止2020年3月，中國電信在全國已累計(jì)開通5G基站7.4萬個(gè)，年底有望達(dá)到30萬個(gè)。而在武漢疫情防控的關(guān)鍵時(shí)刻，一個(gè)月內(nèi)就建成了500多個(gè)5G基站。

5G的三記長拳

5G面向行業(yè)最重要的三個(gè)特性就是邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片和超級上行。而完成移動邊緣計(jì)算（MEC）平臺的自主研發(fā)和第三方能力的引入與開放，自主研發(fā)網(wǎng)絡(luò)切片管理平臺，滿足客戶定制化需求，則是電信運(yùn)營商的重點(diǎn)工作。

圖3：5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的三大特性

邊緣計(jì)算可以保障工業(yè)企業(yè)“數(shù)據(jù)不兜圈”，在離工業(yè)設(shè)備最近的網(wǎng)絡(luò)位置為其提供計(jì)算能力，保障其業(yè)務(wù)能以最低的時(shí)延進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、可靠交互。而與自動化控制相結(jié)合的邊緣智能，則可以完成對高度實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)的處理，計(jì)算結(jié)束時(shí)，數(shù)據(jù)就自然消亡。這種邊緣智能的需求，也會激發(fā)布置更多計(jì)算節(jié)點(diǎn)的需求。這種邊緣智能，可以與網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算進(jìn)行一定程度的融合，提升資源利用效率，從而減少終端部署數(shù)量或復(fù)雜度。

對于邊緣計(jì)算，目前看的非常清楚的是，一定要加入安全策略，以保障企業(yè)應(yīng)用部署在邊緣云服務(wù)上的安全性，同時(shí)又能保障運(yùn)營商企業(yè)大網(wǎng)的安全性。來自5G的另一記長拳，則是網(wǎng)絡(luò)切片。它可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)資源的安全隔離，保障企業(yè)數(shù)據(jù)的安全性，并能夠?qū)崿F(xiàn)跨域的端到端切片。通過網(wǎng)絡(luò)切片可以為企業(yè)提供差異化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力，比如時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN能力、超高可靠能力等。目前看TSN、OPCUA等工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)還處于青春碰撞期，還需要從技術(shù)走進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，再逐步走向落地。在目前階段，通過切片技術(shù)實(shí)現(xiàn)滿足其個(gè)性化需求的企業(yè)虛擬專網(wǎng)，做到數(shù)據(jù)隔離，保障數(shù)據(jù)和運(yùn)行安全，對企業(yè)用戶更為重要。

中國電信積極探索5G上行增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新方案，結(jié)合FDD頻譜的優(yōu)勢，提出TDD/FDD協(xié)同，高頻/低頻互補(bǔ)，時(shí)域/頻域聚合的組網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新，率先實(shí)現(xiàn)超級上行技術(shù)，為工業(yè)和物流企業(yè)多路高清圖像上傳以及大數(shù)據(jù)流量上行等場景提供保障，為ai開放計(jì)算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為實(shí)時(shí)決策和無人操控等功能的實(shí)現(xiàn)帶來技術(shù)可行。

圖4：中國電信的5G服務(wù)圖

通過5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合創(chuàng)新，驅(qū)動工業(yè)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)，是我國制造行業(yè)未來發(fā)展的主流方向。

現(xiàn)有大量制造業(yè)工廠網(wǎng)絡(luò)中，作為底層網(wǎng)絡(luò)承載基礎(chǔ)的工廠內(nèi)以太網(wǎng)，在業(yè)務(wù)性能、可靠性、部署建設(shè)成本、多業(yè)務(wù)承載能力等方面，有可能無法滿足未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求。隨著智能制造的深入發(fā)展，由于現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)部署的復(fù)雜性和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的延遲性問題，工廠要素之間的互聯(lián)互通，需要更多的工業(yè)無線技術(shù)參與，如具備超低時(shí)延超高可靠的5G網(wǎng)絡(luò)。因此，未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注如何采用5G等先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有工廠內(nèi)以太網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)升級，并結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算，實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)本地落地，達(dá)到“數(shù)據(jù)不出廠”的目標(biāo)，推動實(shí)現(xiàn)企業(yè)對虛擬專網(wǎng)的運(yùn)營監(jiān)控促進(jìn)5G在工業(yè)場景的融合應(yīng)用。

圖5：5G的應(yīng)用點(diǎn)

5G促進(jìn)數(shù)據(jù)跨越產(chǎn)業(yè)流動

在生產(chǎn)制造、流通、消費(fèi)的過程中，數(shù)據(jù)會從工業(yè)領(lǐng)域，流到一產(chǎn)和三產(chǎn)，在這個(gè)過程中，標(biāo)識解析很好地解決了這種數(shù)據(jù)跨行業(yè)的流動。例如，農(nóng)業(yè)機(jī)械的數(shù)據(jù)輸出，就延伸到農(nóng)業(yè)中去。很多鋼結(jié)構(gòu)的制造信息，也會流入到建筑行業(yè)，而鋼鐵耗材，可以通過物理標(biāo)識來解決。從這個(gè)角度看，運(yùn)營商加強(qiáng)DICT（ DT與ICT的融合）的融合能力，有助于促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的跨域、跨行業(yè)流動。然而，數(shù)據(jù)的廣泛流動也凸顯了數(shù)據(jù)立法的重要性。隨著工業(yè)數(shù)字化的推進(jìn)，工廠數(shù)據(jù)也會越來越多，數(shù)據(jù)也將越來越被重視，也將成為企業(yè)的一種無形資產(chǎn)，通過5G等網(wǎng)絡(luò)的拉動，并通過數(shù)據(jù)空間等形式，可以有效促使工業(yè)數(shù)據(jù)流動起來，同時(shí)推動數(shù)據(jù)立法，促進(jìn)數(shù)據(jù)流動，保障企業(yè)數(shù)據(jù)安全。

圖6：大數(shù)據(jù)的雙向融通

5G在工業(yè)的三大商業(yè)模式

5G的技術(shù)設(shè)計(jì)，在滿足垂直行業(yè)需求方面具有先天優(yōu)勢，更適合應(yīng)用在工業(yè)、醫(yī)療、能源等垂直行業(yè)。

目前，5G在工業(yè)領(lǐng)域主要以工業(yè)園區(qū)虛擬專網(wǎng)為主，既然是專網(wǎng)，就會涉及運(yùn)營商和工業(yè)伙伴的合作模式。中國電信在全國四百多個(gè)案例中（以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為主）的合作探索，可以總結(jié)三種5G工業(yè)虛擬專網(wǎng)的商業(yè)模式。

第一種是以租代建模式，運(yùn)營商搭基礎(chǔ)，賣流量，也就是運(yùn)營商來建設(shè)園區(qū)、工廠虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。如中建鋼構(gòu)的工業(yè)園區(qū)和江西藍(lán)星星火化工園區(qū)等項(xiàng)目。企業(yè)可以租用網(wǎng)絡(luò)，購買網(wǎng)絡(luò)帶寬、流量、卡號等服務(wù)能力，網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)屬于運(yùn)營商，運(yùn)維保障也屬于運(yùn)營商，這也是4G時(shí)代的常見方式。

第二種是雙方搭建模式，資產(chǎn)歸雙方共有，運(yùn)營商負(fù)責(zé)提供專業(yè)化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、建設(shè)與運(yùn)維服務(wù)，企業(yè)享受便利自主的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，也可以根據(jù)需要進(jìn)行自主的可視化運(yùn)維和故障預(yù)處理，運(yùn)營商提供專家保障服務(wù)。如賽輪集團(tuán)廠區(qū)和華潤水泥等項(xiàng)目就采用這種模式。

第三種是工廠自行搭建，工業(yè)伙伴承擔(dān)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋、轉(zhuǎn)發(fā)等相關(guān)的設(shè)備費(fèi)，資產(chǎn)歸企業(yè)獨(dú)有，獨(dú)享的無線網(wǎng)絡(luò)可以接入運(yùn)營商核心網(wǎng)完成5G標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證、信令控制等，運(yùn)營商提供代運(yùn)維保障和網(wǎng)絡(luò)出口服務(wù)等。一些化工和電網(wǎng)運(yùn)營企業(yè)，往往會傾向于選擇這些模式。

在工業(yè)園區(qū)虛擬專網(wǎng)方案中，中國電信的邊緣計(jì)算，為美的和海爾等多家客戶，提供了承載企業(yè)MES、ERP、SCM等行業(yè)公共服務(wù)平臺。同時(shí)，通過在工業(yè)園區(qū)5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)服務(wù)能力體系，可構(gòu)建5G虛擬專網(wǎng)能力開放平臺，使企業(yè)可通過能力開放平臺提供的API接口實(shí)現(xiàn)自動化的能力調(diào)用，完全可以做到“數(shù)據(jù)不出廠”的要求。這種技術(shù)的創(chuàng)新探索為5G與電子制造業(yè)的業(yè)務(wù)融合提供了樣本和素材，以后可以擴(kuò)展應(yīng)用到各種制造型工業(yè)園區(qū)。

圖7：5G的園區(qū)應(yīng)用

（來源：中國電信）

5G突進(jìn)：頻率與選址

不管是公眾5G網(wǎng)絡(luò)，還是園區(qū)的虛擬5G網(wǎng)絡(luò)，頻率是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)，目前5G有兩個(gè)頻段域，一個(gè)是在低頻段，主要是FR1的450MHz到6GHz，通常稱為Sub6GHz，5G低頻資源非?？杖保趪鴥?nèi)主要是700MHz、3.5GHz，其中700MHz頻段，工信部正在與廣電公司協(xié)商和統(tǒng)一規(guī)劃中，希望盡快更廣泛應(yīng)用于運(yùn)營商的移動通訊網(wǎng)絡(luò)中。

一個(gè)是高頻段的毫米波（FR2：24250 MHz - 52600 MHz），這也是未來提供5G熱點(diǎn)超大帶寬覆蓋所用的頻段。這種應(yīng)用目前正在規(guī)劃中，華為已經(jīng)開始研發(fā)這方面基站技術(shù)，但產(chǎn)業(yè)生態(tài)還有待于發(fā)展。

2020年的基站一般以3.5GHz為主，下半年可能一部分700兆。目前國內(nèi)5G室內(nèi)室外頻段均已分配，電信運(yùn)營商可以根據(jù)企業(yè)、園區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行統(tǒng)籌部署。

有了頻段之后，就可以啟動建設(shè)5G園區(qū)網(wǎng)絡(luò)，但是目前存在兩個(gè)較大的問題。一個(gè)是選址建設(shè)的問題，以4平方公里的園區(qū)，基站選址就要一個(gè)半月。目前在5G園區(qū)虛擬專網(wǎng)方面，主要是石油石化等能源行業(yè)采用，這些行業(yè)需要考慮信號屏蔽、防爆等問題，因此基站都需要定制，目前中國電信已經(jīng)研發(fā)了相關(guān)防爆終端。在制造業(yè)領(lǐng)域，也有一些企業(yè)園區(qū)在和運(yùn)營商合作，采用5G虛擬專網(wǎng)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智慧園區(qū)、智慧工廠，服務(wù)柔性制造，保障企業(yè)數(shù)據(jù)安全等。

另一個(gè)問題則來自基站能耗。5G基站采用大規(guī)模天線技術(shù)，其芯片等各類器件功率較大，造成總體用電量較大，約為4G基站的3倍多。因此在實(shí)際進(jìn)行的項(xiàng)目合作中，有部分企業(yè)也接受將電費(fèi)作為服務(wù)費(fèi)，支付給電信運(yùn)營商。

作為新基建之一，數(shù)據(jù)中心將隨著5G的快速發(fā)展會往越來越小型化建設(shè)和運(yùn)營方向演進(jìn)，會更多地以承載邊緣計(jì)算和分布式數(shù)據(jù)庫為核心功能。目前運(yùn)營商正在推進(jìn)5G大規(guī)模建設(shè)，芯片、模組、終端、應(yīng)用也逐漸跟上了社會需求和期望，但是還需要逐漸完善，電信運(yùn)營商也會通過產(chǎn)業(yè)合作，如加快推進(jìn)云計(jì)算與5G網(wǎng)絡(luò)融合、數(shù)據(jù)采集模組多元化研發(fā)、與OT技術(shù)的融合等舉措來推動5G更快應(yīng)用，拉動并完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)生態(tài)鏈。

Beyongd

5G網(wǎng)絡(luò)在4G的基礎(chǔ)上有了較大的技術(shù)進(jìn)步，未來的5G網(wǎng)絡(luò)或則6G網(wǎng)絡(luò)，還會逐步滿足在沙漠、海洋等特定廣域場景的高帶寬通信需求，比如海上通訊，目前一般都是用海事衛(wèi)星，未來可以采用衛(wèi)星+5G或則6G的融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)，中國電信也已經(jīng)在開展相關(guān)的技術(shù)研究，包括更適合工業(yè)場景的超級上行、5G與PLC的融合等關(guān)鍵技術(shù)。其中超級上行的技術(shù)可以通過疊加視覺+AI算法，精準(zhǔn)地判斷并調(diào)整每一個(gè)細(xì)微操作，會超越人工的行為；而與PLC等控制單元融合，可以通過遠(yuǎn)程操控方式，實(shí)現(xiàn)在危險(xiǎn)工作環(huán)境下，替換現(xiàn)場的人工。

圖8：深化5G的應(yīng)用

高速、高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)將會無處不在，在滿足公眾用戶需求的同時(shí)，將以更差異化的方式，滿足工業(yè)、園區(qū)等場景的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求。工廠內(nèi)部的深度通訊革命的時(shí)代，正在來臨。