5G专网为何会受到制造业发达国家的青睐?
宋向东| 通信世界网| 2021-04-14
【流媒体网】摘要:5G专网在中国、美国、日本和德国颇受欢迎,因为这4个国家的制造业在国际市场所占份额较高。

  当前,专用网络越来越多地用于物联网(IoT)和工业领域,由于其具有低延迟、超高速、增强的安全性、网络可靠性以及能够有效地自定义和升级网络等各种优势,大公司普遍偏向于使用专用网络而不是公用网络。对全球多数大型企业而言,部署5G专网已经成为首选,对于工业环境的企业更是如此。

  5G专网深受制造业青睐

  与公共网络不同,5G专网可以根据特定需求来配置专网网络,而且5G专网具有明显的隐私和安全优势,在本地网络内部对数据进行预处理,并且仅将加密结果发送到云网络中。5G专网的可靠性达到99.9999%,时延比公共网络还低,这些特点恰好是智能制造业所追求的。

  在5G专网商用以前,LTE比Wi-Fi更稳定、更安全、更能满足企业要求,因此成为在苛刻工业环境中实现连接的首选技术。从世界范围来看,LTE在制造业发达的国家比较普及。例如,中国的洋山港使用LTE来运行自动导引车。5G专网类似固定电话时代的PBX(公司内部使用的电话业务网络)一样,网络在内部是独立的,可对本企业进行定制化服务。它可以在托管服务的基础上与电信公司合作,也可以完全由企业自己运行。

  数据显示,5G专网在中国、美国、日本和德国颇受欢迎,因为这4个国家的制造业在国际市场所占份额较高。据2020年2月18日美国媒体报道,依据联合国统计司发布的数据,中国、美国、日本、德国制造业总产值占世界的58%,而中国占全球制造业总产值的28%,因此中国也被称为世界制造业超级大国,但是中国在高端制造业方面与美国、日本、德国相比,还存在不少短板。

  5G专网在美国前景广阔

  美国LTE和5G专网使用3种频谱,分别是授权频谱、非授权频谱和共享频谱。这些频谱涵盖了公民宽带无线电服务频谱中5 GHz的无执照频谱和3.5 GHz频谱。mmWave频段可提供非常高的连接性,而延迟却很短,这些频段对于要求高可靠的公共安全和工业基础设施连接非常有利,为此,FCC已发布了数个毫米波频段,包括24.25~24.45GHz、24.75~25.25GHz、38.6~40 GHz和47.2~48.2GHz等。

  据美媒报道,预计到2027年,美国LTE和5G专网市场规模将达到56.8亿美元,从2020年到2027年的复合年增长率为17.0%。据了解,在美国有越来越多的汽车、工业制造和物流企业建立了本地LTE和5G专网。AT&T、T-Mobile和Verizon等电信运营商也与医疗、物流、机器制造领域的大型企业对5G专网开展联合投资,以期获得竞争优势。

  WeWork是灵活空间解决方案的全球领导者,是最早与Verizon签订合同向康宁公司提供室内5G服务的公司之一。Verizon公司很早就与WeWork合作,大力推进5G专网。根据协议,Verizon公司计划在WeWork的10个地点安装5G室内基站,部署5G专网。Verizon公司的5G专网解决方案与WeWork的空间出租方案完美结合,为中小企业用户提供不错的选择。2021年1月20日,Verizon与康宁公司联合推出5G专网服务。随着第一个室内5G基站的部署,开启了从概念验证到可扩展商业解决方案的进程。专用5G基站扩大了Verizon 5G超宽带网络覆盖范围,这是为企业客户提供专用5G网络的关键一步。其实早在2020年9月,Verizon公司就和康宁公司进行了5G专网演示实验,并取得成功。现在Verizon为了向企业及其员工提供最快的5G超宽带体验,特意在康宁公司的零售商店部署了5G专网演示平台。Verizon公司提供的康宁室内5G毫米波服务解决方案,为医院、制造业、仓库、学校、港口、商业办公场所、零售商店等提供了借鉴,以便管理和优化企业的数据应用。这些室内基站的部署,将加快推进具有边缘计算(MEC)功能的专用网络普及。

  Verizon公司推出的5G专用网络,由室内5G超宽带、私有MEC、私有核心网络等3个部分组成,它将基带单元、无线设施和天线完全集成到一个包装中。通过整合,可以改善网络性能和效率。这种室内5G解决方案,还利用了康宁公司创新的复合材料和光纤,以提升5G性能。

  日本“产、学、政”一体推动5G专网发展

  在日本的5G网络市场,电信运营商独占总务省许可使用的频段,在全国范围开展服务。但是在5G专网市场,企业和自治体等组织共享频带,服务区域也限定自家管辖的范围内。2019年12月,日本总务省发布了《5G专网引入指南》,并将其制度化。日本5G商业服务在服务范围逐渐扩大的情况下,企业、自治体等正式启动了使用“5G专网”的策划,自此日本企业集群发力5G专网。

  2019年10月,NTT东日本公司与东京大学、东京都政府签署了一项合作协议,旨在通过“产、学、政”合作模式,促进5G专网发展。2020年,在东京都产业技术中心内,开设了“DX推广中心”,以此作为5G专网示范基地。与此同时,一个名为“Local5G-In A Box”的项目应运而生。“Local 5G-In A Box”是面向无线通信工程师的产品,具有基于标准的算法和参考设计,可用于对5G通信系统进行建模、仿真和验证。在普通PC上配置5G专网独立(SA)基站,通过将无线设备连接到PC,能够进行5G通信。此举便于降低成本,也可对使用者的使用方法进行定制。

  值得注意的是,虽然大型运营商以提供下载服务为主,但是在5G专网中,很多情况下需要上传服务,NTT docomo为此展开了上传的实验。此外,docomo还尝试将运营商的公共5G和5G专网连接在一起。为了解决劳动力短缺和劳动者负担过重的问题,docomo正在致力于将5G用于水产养殖和一般渔业。例如,在广岛县江岛市的一个牡蛎养殖场,通过水下无人机顶端的摄像头,远程监控牡蛎的生长,以解决手动检查牡蛎繁殖状态负担沉重的问题。

  除电信运营商外,制造业厂商也关注5G专网。例如,松下公司于2021年1月13日,从日本内务省通信总局取得了利用Sub6频带(4.6GHz~4.9GHz)的5G专网 SA实验许可证,并开始5G专网演示实验,实验内容包括“5G专网性能验证和应用演示”以及“对无线电波传播的加深了解”。对于前者,将评估5G专网覆盖范围、验证高速和大容量性能,并演示利用无线视频(例如4K和8K)的高清视频传输、远程监控等应用。还将验证使用机器人等新设备进行远程控制时的通信延迟和连接控制。关于后者,公司在佐江户事业场南区的一个核心区域里,安装了3个基站,以现场实际运用的形式进行电波干扰验证,加深对电波传播的认识,以便向用户提供更好的5G专网 SA设施。

  再如,富士通有限公司于2020年3月27日获得了日本首个商业专用5G许可证,开始运营5G专用网络。富士通利用其私有5G技术,传输由多点相机收集的高清图像数据,从而增强建筑物内的安全监控措施,并创建了一个AI驱动的安全系统,该系统可通过动态分析,快速检测可疑行为。富士通还通过其新建立的私有5G共创空间“FUJITSU协作实验室”,为客户和合作伙伴提供私有5G。富士通的大山工厂(网络设备的制造基地)获得了私有5G许可证,并借此创建智能工厂。关于富士通的5G专用网络系统框架如图1所示,该系统配置5G NSA网络用于数据传输,LTE用于基站与陆地移动台之间的连接控制,5G频率采用28.2 GHz~28.3 GHz,LTE频率采用2575 MHz~2595 MHz。

富士通的5G专用网络系统框架

  据悉,通过与电信运营商、系统构建商和服务提供商合作,利用5G SA方式构建和运行虚拟化网络已成为行业共识。KDDI、日立、NEC和OKI 4家公司于2021年2月9日宣布,将针对5G网络发生的故障,开展使用AI技术进行自动恢复的实验,目标是在2023年后,该技术可以在实际环境中实施。这些公司希望在5G网络发生故障时,使用“AI网络集成平台”,通过网络故障响应、动态控制网络配置,从而实现5G网络上应用程序的稳定使用。

  例如,当联网汽车的5G网络发生故障时,AI就会立即检测到,通过多路访问边缘计算(MEC)中布置和优化所连接汽车的通信控制单元,来自动重构网络。

  德国对推广5G专网非常积极

  德国电信监管机构Bundesnetzagentur(德国负责频率分配的监管机构)和BNetzA(德国网络监管局)宣布,在5G专网(在德国称为“校园或本地网络”)开放3.7GHz~3.8 GHz频谱申请之后的一年中,已经收到了93份申请书,迄今已颁发了88个5G专网网络许可证,预计今后还会更多。监管机构预计5G专网频谱将主要用于工业领域,同时也用于农业和林业领域。许多公司表示已购买了5G专网网络频谱,包括汽车制造商宝马及大众、工业集团罗伯特·博世、化学公司巴斯夫和汉莎航空公司等。目前,沃达丰德国公司已与德国汉莎航空公司合作,在汉堡机场的飞机机库内建立5G网络。


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责任编辑:张友良

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