近日，在2022中國“5G+工業互聯網”大會上，工業和信息化部正式宣布中國商飛獲全國第一張企業5G專網的頻率許可，其中925~6125MHz和24.75~25.15GHz頻段也是工業無線專用的頻段。這標志著經過多年探索，我國的“5G+工業互聯網”已經逐步形成政府規劃引導、地方務實推動、產業聯動發展的“中國模式”，正在進入由起步探索向規模發展的新階段。
相比于通用的民用5G來說，5G專用網絡相當于一種局域網，是采用3GPP 5G標準構建的具有統一連接性、優化服務和特定區域內安全通信方式的企業或行業無線專網。具體來說，3GPP標準定義了兩種5G專網部署模式：SNPN（獨立的非公共網絡）和PNI-NPN（公共網絡集成NPN）。其中，PNI-NPN是“公網專用”，指企業可通過與運營商5G公網共享RAN，或者共享RAN和核心網控制面、端到端網絡切片的方式來部署5G專網；而SNPN是“獨立部署模式”，指企業獨立部署從基站到核心網到云平臺的整個5G網絡，可以與運營商的5G公網隔離。 與有線局域網或Wi-Fi等現有局域網相比，5G專網可以為企業中的設備提供更高的移動性、有線級連接的穩定性和質量等，同時還具備一些基本優勢，如安全性和覆蓋范圍廣等。
發揮頻譜領航作用，助力5G應用揚帆
5G專用網絡是一個企業內部網絡，提供與特定企業的人員或事物的通信連接，并提供這些企業的業務所需的特定服務，由企業獨立運行并專門使用。與公共網絡不同，只有企業內部的授權人員或終端才能訪問此網絡。在企業自建5G專網道路上，專用網絡的頻譜大概率是第一道門檻。頻譜資源是有限的，并非隨需隨得。在全球5G的戰略背景下，目前全球已有約30個國家、地區、行業和企業開展了5G專網相關的研究工作，并取得了一定的進展。
其中，歐盟投入約1.6億歐元用于5G技術研發與產業發展，并提出了一系列5G專網發展的愿景規劃。在我國，2020年6月時發布的《中國5G創新發展行動綱要（2021—2035年）》提出：到2025年，我國5G累計商用時長力爭達到600Gbps，建成世界領先的5G專網。同年8月，在2020年世界移動通信大會上，華為正式宣布全球首個商用5G專網——Automobile Xtension正式商用。也在同年，工業和信息化部批準中國5G商用牌照并正式發放；去年10月23日，工信部正式批復中國移動共建5G聯合創新中心正式成立；2022年將全面建成5G專網。
在大多數國家，頻譜都被視為一種自然資源，其使用受到國家主管部門的控制，國家主管部門根據國家的需求分配資源，我國的行業主管部門對企業自建5G專網專用頻譜給予了科學穩健的態度。對于中小企業來說，可以通過網絡切片方式使用公眾通信網；運營商則可以向企業出租專用基站和下沉到企業的UPF，核心網控制面在運營商，但基于IPv6的UPF分流，可保證企業敏感數據不在公眾網落地；而大企業可申請專用頻率自建5G專網，可實現靈活按需分配TDD上下行時隙，該專網仍可交由運營商代維。
在此前召開的“2022年中國5G發展大會”上，中國工程院院士鄔賀銓就曾表示，應為工業互聯網應用劃出專用頻段，這樣不僅可避免與公眾業務間干擾，而且5G CPE、工業模組也不必再按多頻多模配置，可顯著降低成本。
而隨著第一個專用頻段落地，商飛牽頭的示范效應以及未來推廣效應，5G+工業互聯網有望迎來較大發展，國家政策未來也或有更多支持。在此基礎上，與5G專網相關的網絡設備、傳輸端、數據采集環節、應用環節均有望陸續受到產業催化。
“5G+工業互聯網”的發展進入加速期
自5G商用以來，從城市到鄉村，從海島到戈壁，從礦井到珠峰，我國一直在穩步推進5G網絡建設。目前，我國工業互聯網產業規模突破了萬億大關，已建成具有一定區域和行業影響力的工業互聯網平臺超過150家，工業設備連接數量近8000萬臺（套），目前已建成全球規模最大、技術領先的5G獨立組網網絡，5G基站總數達225萬個，用戶數量超過5.2億；飛機、船舶、汽車、電子、采礦等一大批國民經濟支柱產業開展“5G+工業互聯網”創新實踐，全國在建項目超過4000個，培育一批高水平的5G全連接工廠標桿；同時，5G也在加速向醫療、交通、教育等各行業各領域推廣，帶動人工智能、8K顯示等新技術日益成熟，帶動車聯網等新業態蓬勃發展。
根據中國信息通信研究院發布的《2022中國“5G+工業互聯網”發展成效評估報告》顯示，全國4000余個“5G+工業互聯網”項目已覆蓋41個國民經濟大類，5G全連接工廠種子項目中，工業設備5G連接率超過60%的項目占比超一半，5G與工業互聯網的融合將加速數字中國、智慧社會建設，加速我國新型工業化進程，為我國經濟發展注入新動能。
工業和信息化部副部長張云明表示，“5G+工業互聯網”創新發展，不僅帶動了企業提質、降本、增效、綠色、安全發展，而且開辟了傳統工業技術升級換代的新路徑，加速人、機、物全面連接的新型生產方式落地普及，成為推動制造業高端化、智能化、綠色化發展的重要支撐。
目前，雖然中國在5G通信領域的布局已經取得一定的成績，并積累了豐富的技術和應用經驗，但在一些關鍵技術方面仍需進一步提升，5G專網的發展仍面臨挑戰。早在2G、3G以及4G時代，專網就已經在行業內發揮著作用，而隨著國家經濟快速發展，企業和專業市場對于網絡質量和安全性需求也日益提高，這也進一步提升了專網在通信市場的規模。隨著全球通信技術與產業的快速發展，中國在專用技術方面不斷取得突破，與國外差距逐步縮小。目前已經在全國建成了數萬個5G基站。在5G技術商用后，中國專網也已進入商用階段。可以說，5G專網的到來補齊了5G應用落地的最后一塊拼圖，為各行各業提供了更多應用維度，豐富5G應用實例落地的同時，也令相關上游下游產業鏈企業百花齊放。
根據中國產業信息網提供的數據，從2009起，我國專網通信行業便在不斷擴大發展，2018年專網通信的市場規模超過200億元，專網通信產值超過500億元。在2018年3月舉行的十三屆全國人大一次會議第四次全體會議上，國務院提出了提升專網需求的部署要求，這意味著在國家層面上，專網發展也得到了相關領域的全力支持。
2018年6月以來，中國電信成功測試了中國首個5G室內試驗網(BGP)+5 G試驗網(SA)組網技術，可實現5G室外覆蓋，中國電信、中國聯通也已經發布了相關方案，針對5G專用網絡和特定業務場景進行了部署：如在工業、醫療健康、物流、能源、港口、交通、電力、公安、氣象等行業中對網絡要求較高的行業將率先實現覆蓋；針對智慧城市建設，也將實現更好的融合應用。隨著“一帶一路”倡議的深入實施以及新基建建設加速布局，國內移動通信網絡能力已得到大幅提升。未來隨著5G業務、邊緣計算、人工智能等新一代信息技術逐步發展成熟，并應用于智慧城市、園區、能源運輸等領域，5G行業應用和關鍵技術都有很大想象空間。
5G結合工業互聯網正式走向行業專用
5G專網在特定區域進行信號覆蓋，彌補了公網通信無法覆蓋的范圍，由于專網對于技術可靠性需求較高，整體安全性、抗干擾能力優于公網，同時由于其覆蓋物理范圍小于公網且需求場景較確定，其專業性、專用性較高。在行業及社會各界支持下，5G專網已經逐漸形成規模，但面對專網發展形勢的不確定性和復雜多變的行業環境，5G專網的未來發展依然任重道遠。
此前，工信部只給運營商企業授權了5G專網的頻譜，其他企業需要使用5G專網，就只能找運營商企業合作。而基于不同企業的不同需求，運營商也為此推出了三種合作的模式，比如，中國移動就推出了“優享”、“專享”、“尊享”三種模式：
優享模式（公網公用）是在公共網絡基礎上，通過QoS、網絡切片等手段，滿足客戶對特定業務的網絡速率、時延、隔離性優先保障需求；
專享模式（公網專用）是在局域增強覆蓋基礎上，通過邊緣計算、數據分流等技術手段，滿足客戶對超低時延、數據不出場等業務需求；
尊享模式（專網專用）是通過基站、頻率、核心網設備的專建專享，為企業客戶構建專用網絡，滿足客戶對高安全性、高隔離度等定制化建網需求。
比如，此前中國移動和寧德時代宣布建成了全國最大的5G企業專網，正是采用了與公網部分共享的“專享模式”。事實上，不光中國移動，三大運營商都分別提供了分級的5G專網產品體系，各家對于不同級別5G專網有不同的名稱，不過其分類的邏輯和同一分級的內涵基本一致。中國聯通董事長劉烈宏表示，“‘5G+工業互聯網’為加速我國新型工業化進程提供了新的工具箱。”5G是驅動工業互聯網發展的關鍵技術，工業互聯網又是5G規模化應用的主陣地，兩者深度融合，進一步釋放5G應用的價值。
寫在最后
在工業4.0時代，自動化、網絡化和智能化的發展帶來對現有工業物聯網的深度改造，如今的5G專網技術在全球范圍內更是被廣泛應用于工業控制應用和智慧城市、智能電網等產業轉型升級領域。據統計，2019年全球工業增加值約為7萬億美元，占全球制造業增加值比例超過47%；同時，還有大量數據需要收集分析，對大量生產過程中產生的數據進行采集利用可以提高管理效率、降低成本、提高生產效率、增強安全性等優勢。
未來，在5G專網的推動下，“5G+工業互聯網”發展向更大范圍、更深程度、更高水平邁進，工信部等部門也將出臺支持工業互聯網規模發展的新舉措，不斷完善多層次的創新示范體系，分行業分領域制定5G全連接工廠建設標準，提升5G虛擬專網和混合專網建設服務水平，推動各方加強低成本、輕量化的5G工業級產品研發和產業化，讓廣大工業企業用得起、用得好，不斷提升產業供給水平。
注：本文為中央企業工業互聯網融通平臺原創文章，原文：《首張企業5G專網頻率許可來了！“5G+工業互聯網”發展加速》
