中国信科_大唐移动-工业园区5G专网部署白皮书-2021.6-32页_5mb
报告摘要
工业互联网园区5G专网技术方案总结
核心内容
工业互联网园区网络建设是实现高质量工业发展的重要基础设施,其网络由工业生产网、企业信息网、园区公共服务网及云基础设施组成。5G专网技术因其大带宽、低时延、高可靠性、海量连接等特性,成为满足工业互联网园区多样化网络需求的理想选择。
主要观点
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工业互联网园区网络需求
- 无线化需求:工业场景中存在大量移动设备,需支持无线网络覆盖,以避免有线网络的布线困难和高维护成本。
- 多类型业务接入需求:需支持高带宽(如4K/8K视频)、超低时延高可靠性(如工业控制)和大连接(如传感器数据)等场景。
- 安全需求:数据不出园区是基本要求,特殊场景需定制化安全算法和加密机制。
- 异构终端接入:需支持多种接入方式,如Wi-Fi、ZigBee、以太网、光纤等。
- 园区内外交互需求:需支持终端在园区内外的业务互通。
- 组通信需求:支持组播和广播通信,如智能分布式FA业务。
- 定位需求:需实现室内外无缝精准定位,用于移动机器人、安全预警等场景。
- 自主运营管理需求:企业需具备网络自主掌控和运维能力。
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5G专网的优势
- 提供大容量、广覆盖、双向认证、低延时抖动等特性。
- 支持多种业务场景(eMBB、uRLLC、mMTC)并提供定制化能力。
- 通过网络切片实现业务隔离与保障,提升网络资源利用率。
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现有5G专网部署方案
- 虚拟专网方案:成本低,但数据可能流出园区。
- RAN和核心网控制面共享方案:成本较高,UPF部署在企业侧,数据不出园区。
- RAN共享方案:不涉及N4接口开放,适用于局域场景。
- 物理隔离独立专网方案:安全性最高,但成本也最高,适用于高保密需求的场景。
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5G专网组网模式与方案
- 组网模式:推荐采用SA(独立组网)架构,因其支持多种业务场景,且技术成熟。
- 组网方案:建议采用SNPN(独立NPN)模式,实现园区网络与公网隔离,保障数据安全。
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5G定制化能力
- 网络切片:实现不同业务场景的安全隔离与资源分配。
- 5G TSN方案:结合TSN技术,实现时间敏感业务的确定性传输。
- 组通信方案:支持组播和广播,实现多终端协同通信。
- 信息安全方案:通过4GPP安全架构实现多域安全,包括接入、网络、业务、管理等。
- 定位方案:结合5G与BLE技术,实现高精度室内外定位。
关键信息
无线覆盖方案
- 室外覆盖:采用低频段(如700M、2.1G)和大带宽天线(如64TR AAU)实现广域覆盖。
- 室内覆盖:采用高频超密集组网(如4TR pRRU数字化室分系统)提升容量。
- 双频协同:采用2.6G + 4.9G双频网络,提升上行速率和稳定性。
5G专网关键网络产品
- 轻量化核心网:通过裁剪和合设网元功能,实现低成本、定制化、轻量化部署。
- UPF定制化:支持工业以太网协议、TSN、确定性网络等,可集成硬件加速卡。
- MEC一体化:UPF与MEC平台集成,降低对机房配套的依赖。
未来挑战与展望
- 频谱问题:国内尚未开放5G行业专用频段,需依赖运营商分配授权频谱中的独占频段。
- 终端瓶颈:当前行业终端以CPE为主,未来需集成5G通用模组,支持TSN、eSIM、安全芯片等定制能力。
- NR-U前景:5G NR-U(非授权频谱)将为垂直行业提供更多部署可能性。
结束语
本白皮书提出了基于SA架构的5G专网建设方案,强调专网专用,以满足工业互联网园区的多样化需求。通过网络切片、TSN融合、组通信、信息安全和定位等技术手段,保障园区网络的高可用性、高可靠性和高安全性。未来,随着频谱政策的明朗化和终端技术的持续优化,5G专网将在工业互联网领域发挥更大作用。
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