5G确定性网络,是不是未来?

雷锋网 2021-02-24 14:20


5G需要一张怎样的商用网络?


作者 | 王金旺

出品 | 雷锋网产业组

雷锋网消息,2月23日,在MWCS 2021(世界移动通信大会上海展)上,工信部副部长刘烈宏透露,中国在5G网络建设方面的累计投入已经超过2600亿元。

2600亿元的建设投入带来的是建成了71.8万个5G基站、实现了2亿+5G终端连接量,5G网络已覆盖全国所有地市。

5G的应用场景80%是面向行业(To B)市场。

行业市场不同于消费市场,对网络延时和网络稳定性都提出了苛刻的要求(例如20ms&99.999%)。手机偶尔有一两秒没信号或许不是什么大问题,但在工厂中,哪怕出现1秒的延时,都可能造成最终生产出的产品不达标。

这就使得5G在进入行业市场、工业市场时,需要提供5G专网。

2019年5月,华为在第三届未来网络大会上,提出了5G确定性网络,随后成立了5G确定性网络产业联盟;

2021年2月23日,华为联合多方成立了5G确定性网络联合创新实验室,并发布了《5G确定性网络架构产业白皮书》。

什么是5G确定性网络?

三大运营商提供了怎样的专网部署模式?

5G确定性网络又能为产业带来怎样的改变?

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5G确定性网络架构

什么是5G确定性网络?

对于这一概念,华为联合信通院、三大运营商在2020年发布的《5G确定性网络产业白皮书》中做了如下定义:

5G确定性网络(5GDN:5G Deterministic Networking),是指利用5G网络资源打造可预期、可规划、可验证,有确定性能力的移动专网,提供差异化的业务体验。

其实,5G确定性网络是基于三个维度——能力可编排的差异化(Differentiated)、数据安全保障专属(Dedicated)性、自主管理可自助服务(DIY)提出的,由此也形成了5G确定性网络的3D模型。

华为云核心网产品线总裁刘康称,“以工业互联网为代表的5G行业场景对5G普遍存在确定性需求,诸如时延确定性、带宽确定性等差异化网络能力,以及安全管理、自助隔离等需求。”

因此,5G确定性网络需要构建一套完整的技术体系。

此次,在《5G确定性网络架构产业白皮书》中进一步明确了5G确定性网络架构,该架构主要分为服务管理、控制调度、测量保障三层,具体架构如下图所示:

其中,5G网络切片技术构建了SLA保障的基础框架,在各网络领域,则采用URLLC、MEC、TSN、LAN等技术来提升网络确定性能力。

尽管国内厂商已经有30年的消费网络规划和建设经验,但在5G确定性网络专网建设中仍有许多不足之处。诸如在管理层需要积累更多的算法和模型,在控制调度需要增强协同和调度控制,在感知和保障上也需要进一步强化。

据华为云核心网产品线战略与业务发展部总裁戴继盛透露,“在过去两年的实践中,物流跟踪、视频监控、AMR、机器视觉等在窄带物联、宽带物联、工业物联的各项目中反复出现,成为应用中较为清晰的高价值场景。

不过,他也指出:

在实践中,我们也发现网络供给能力仍有不足,离行业期望仍有较大的差距,由此也带来了5G行业应用的需求抑制和质量降低,今年联盟的重点是提升供给侧能力。

经过过去一年多的摸索,华为提出了5G确定性网络的三个发展阶段:

  • 未来1-2年,基于现有技术的优化,实现局域5G准确性网络,支持第一波5G行业高价值应用场景;

  • 未来2-3年,实现局域5G确定性网络,支持80%-90%目前已知的5G行业应用场景;

  • 结合协议演进,结合B5G、6G技术打通端到端,实现广域确定性网络,支持广域工业互联网、车联网、V2X等更多应用场景。

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三大运营商的行业专网业务模式

中国联通研究院未来网络研究中心黄蓉指出:

预计到2026年,全球运营商收入将会拥有一个6190亿规模的增量市场,其中36%将会是由5G带来的B端行业收入。

正因如此,三大运营商都在积极推动5G行业专网业务。

根据行业对网络差异化、网络性能、隔离度三个指标的需求程度,三大运营商均推出了三类“网络差异化能力组合逐渐增多、网络性能和隔离度逐步提高”的行业专网业务模式。

中国移动推出的三类行业专网业务模式分别为:

优享(切片+QoS)。无线与频率与大网共享,采用DNN/QoS优先调度或核心网切片满足高带宽需求;

专享(切片+边缘计算)。在优享基础上,将用户面部署于区县或企业园区,满足数据不出场和低时延需求;

尊享(切片+专用+隔离)。无线频谱或基站设备专用,或核心网物理专有切片,满足高安全隔离及定制化需求。

中国联通推出的三类行业专网业务模式分别为:

虚拟专网。无线、核心网共享,充分利用切片技术构建企业专网,企业数据安全取决于运营商网络安全,时延取决于运营商的UPF部署位置;

混合专网+MEC。无线、核心网控制面共享,核心网用户面独立,这类网络UPF部署在园区,结合MEC保障业务处理不出园区,从而降低时延;

独立专网+MEC。5G全网物理隔离,保证企业数据安全,网络自主可控,这类网络部署成本是三者中最高,同时需要5G专业运维团队。

中国电信推出的三类行业专网业务模式分别为致远模式、比邻模式、如翼模式,三类业务模式与移动、联通基本类似,具体如下图所示:

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5G To B繁荣背后的艰难

5G确定性网络提出不到两年,得到了产学研各界高度关注。

2019年6月26日,5G确定性网络产业联盟(5GDNA)成立,据官方公开数据显示,如今已有华为、三大运营商、国家电网、广州公交、中日友好医院、海尔、中控、碧桂园等在内的100+家企业单位;

2020年10月,5G确定性网络产业联盟正式加入3GPP MRP(注:MRP是代表行业为3GPP提供移动通信服务、特性、功能等市场需求和建议的机构组织),成为继5GAA、5GACIA之后全球第三家加入3GPP MRP的5G垂直行业组织,并牵头在3GPP R18中成功立项5G智能电网研究项目。

此次大会上,华为联合国家电网、南方电网、三大运营商、格力成立了5G确定性网络联合创新实验室。

5G To B如火如荼。

一方面,据5GDNA统计数据显示,2020年全球各类5G行业项目总数接近6000个,其中超过20个运营商发布了5G行业解决方案;据会上公布数据显示,交通、制造、能源、零售、金融服务、公共安全、医疗、媒体娱乐八大类是5G To B主要应用领域;目前中国移动5G行业专网已经在智能电网、智慧工厂、智慧钢铁、智慧矿山、智慧港口领域应用部署,已经支撑政企100+龙头项目,2000+省级示范项目,10+行业新技术示范项目。

另一方面,现有5G网络能力仍存在诸多不足、难以满足行业需求,这也导致了需求降质、需求抑制的问题。以电网项目为例,《5G确定性网络架构产业白皮书》指出:

在当前的实践中,配电自动化DTU(Distribution Terminal Unit配电终端)上内置的分布式处理软件为了适配5G无线接入网络时延不确定性,采用了加大消息包接收缓存区等方式进行容错处理。这在本质上是以牺牲业务处理性能、增加终端成本为代价,降低对5G网络时延抖动的敏感度和依赖性。

由此可见,要想在3年内真正实现“支持80%-90%目前已知5G行业应用场景”,产业各界仍需在标准制定、技术研发、产业验证上加紧脚步,而这些同样出现在了华为、三大运营商、国家电网等企业的未来计划中。

注:本文由雷锋网原创,作者王金旺。申请授权请回复“转载”,未经授权不得转载。


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