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(tǒng)一連接性、優(yōu)化服務和特定區(qū)域內安全通信方式的企業(yè)或行業(yè)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(yè)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(yè)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(xiàn)有局域網相比，5G專網可以為企業(yè)中的設備提供更高的移動性、有線級連接的穩(wěn)定性和質量等，同時還具備一些基本優(yōu)勢，如安全性和覆蓋范圍廣等。
發(fā)揮頻譜領航作用，助力5G應用揚帆
5G專用網絡是一個企業(yè)內部網絡，提供與特定企業(yè)的人員或事物的通信連接，并提供這些企業(yè)的業(yè)務所需的特定服務，由企業(yè)獨立運行并專門使用。與公共網絡不同，只有企業(yè)內部的授權人員或終端才能訪問此網絡。在企業(yè)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(zhàn)略背景下，目前全球已有約30個國家、地區(qū)、行業(yè)和企業(yè)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(fā)與產業(yè)發(fā)展，并提出了一系列5G專網發(fā)展的愿景規(guī)劃。在我國，2020年6月時發(fā)布的《中國5G創(chuàng)新發(fā)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(yè)和信息化部批準中國5G商用牌照并正式發(fā)放;去年10月23日，工信部正式批復中國移動共建5G聯(lián)合創(chuàng)新中心正式成立;2022年將全面建成5G專網。
在大多數(shù)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(yè)主管部門對企業(yè)自建5G專網專用頻譜給予了科學穩(wěn)健的態(tài)度。對于中小企業(yè)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(yè)出租專用基站和下沉到企業(yè)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(yè)敏感數(shù)據不在公眾網落地;而大企業(yè)可申請專用頻率自建5G專網，可實現(xiàn)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(fā)展大會”上，中國工程院院士鄔賀銓就曾表示，應為工業(yè)互聯(lián)網應用劃出專用頻段，這樣不僅可避免與公眾業(yè)務間干擾，而且5G CPE、工業(yè)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(yè)互聯(lián)網有望迎來較大發(fā)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(shù)據采集環(huán)節(jié)、應用環(huán)節(jié)均有望陸續(xù)受到產業(yè)催化。
“5G+工業(yè)互聯(lián)網”的發(fā)展進入加速期
自5G商用以來，從城市到鄉(xiāng)村，從海島到戈壁，從礦井到珠峰，我國一直在穩(wěn)步推進5G網絡建設。目前，我國工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)規(guī)模突破了萬億大關，已建成具有一定區(qū)域和行業(yè)影響力的工業(yè)互聯(lián)網平臺超過150家，工業(yè)設備連接數(shù)量近8000萬臺(套)，目前已建成全球規(guī)模最大、技術領先的5G獨立組網網絡，5G基站總數(shù)達225萬個，用戶數(shù)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(yè)開展“5G+工業(yè)互聯(lián)網”創(chuàng)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(yī)療、交通、教育等各行業(yè)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(lián)網等新業(yè)態(tài)蓬勃發(fā)展。
根據中國信息通信研究院發(fā)布的《2022中國“5G+工業(yè)互聯(lián)網”發(fā)展成效評估報告》顯示，全國4000余個“5G+工業(yè)互聯(lián)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(yè)設備5G連接率超過60%的項目占比超一半，5G與工業(yè)互聯(lián)網的融合將加速數(shù)字中國、智慧社會建設，加速我國新型工業(yè)化進程，為我國經濟發(fā)展注入新動能。
工業(yè)和信息化部副部長張云明表示，“5G+工業(yè)互聯(lián)網”創(chuàng)新發(fā)展，不僅帶動了企業(yè)提質、降本、增效、綠色、安全發(fā)展，而且開辟了傳統(tǒng)工業(yè)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(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)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(fā)展仍面臨挑戰(zhàn)。早在2G、3G以及4G時代，專網就已經在行業(yè)內發(fā)揮著作用，而隨著國家經濟快速發(fā)展，企業(yè)和專業(yè)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(guī)模。隨著全球通信技術與產業(yè)的快速發(fā)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(shù)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(yè)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(yè)鏈企業(yè)百花齊放。
根據中國產業(yè)信息網提供的數(shù)據，從2009起，我國專網通信行業(yè)便在不斷擴大發(fā)展，2018年專網通信的市場規(guī)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(fā)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(xiàn)5G室外覆蓋，中國電信、中國聯(lián)通也已經發(fā)布了相關方案，針對5G專用網絡和特定業(yè)務場景進行了部署：如在工業(yè)、醫(yī)療健康、物流、能源、港口、交通、電力、公安、氣象等行業(yè)中對網絡要求較高的行業(yè)將率先實現(xiàn)覆蓋;針對智慧城市建設，也將實現(xiàn)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(yè)務、邊緣計算、人工智能等新一代信息技術逐步發(fā)展成熟，并應用于智慧城市、園區(qū)、能源運輸?shù)阮I域，5G行業(yè)應用和關鍵技術都有很大想象空間。
5G結合工業(yè)互聯(lián)網正式走向行業(yè)專用
5G專網在特定區(qū)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(yōu)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(yè)性、專用性較高。在行業(yè)及社會各界支持下，5G專網已經逐漸形成規(guī)模，但面對專網發(fā)展形勢的不確定性和復雜多變的行業(yè)環(huán)境，5G專網的未來發(fā)展依然任重道遠。
此前，工信部只給運營商企業(yè)授權了5G專網的頻譜，其他企業(yè)需要使用5G專網，就只能找運營商企業(yè)合作。而基于不同企業(yè)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(yōu)享”、“專享”、“尊享”三種模式：
優(yōu)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(yè)務的網絡速率、時延、隔離性優(yōu)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(shù)據分流等技術手段，滿足客戶對超低時延、數(shù)據不出場等業(yè)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(yè)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(yè)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(lián)通董事長劉烈宏表示，“‘5G+工業(yè)互聯(lián)網’為加速我國新型工業(yè)化進程提供了新的工具箱。”5G是驅動工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展的關鍵技術，工業(yè)互聯(lián)網又是5G規(guī)�；瘧玫闹麝嚨兀瑑烧呱疃热诤�，進一步釋放5G應用的價值。
寫在最后
在工業(yè)4.0時代，自動化、網絡化和智能化的發(fā)展帶來對現(xiàn)有工業(yè)物聯(lián)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(yè)控制應用和智慧城市、智能電網等產業(yè)轉型升級領域。據統(tǒng)計，2019年全球工業(yè)增加值約為7萬億美元，占全球制造業(yè)增加值比例超過47%;同時，還有大量數(shù)據需要收集分析，對大量生產過程中產生的數(shù)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(yōu)勢。
未來，在5G專網的推動下，“5G+工業(yè)互聯(lián)網”發(fā)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(yè)互聯(lián)網規(guī)模發(fā)展的新舉措，不斷完善多層次的創(chuàng)新示范體系，分行業(yè)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(yè)級產品研發(fā)和產業(yè)化，讓廣大工業(yè)企業(yè)用得起、用得好，不斷提升產業(yè)供給水平。
