新型智慧城市白皮书：5G专网分册

「前 言」 当前，国家经济和社会转型加速，5G应用加速普及，国家正在加速培育数据要素市场、推进国家治理和治理体系现代化、推进新型基础设施建设。5G致力于应对多样化差异化业务的巨大挑战，满足超高速率、超低时延、高速移动、高能效和超高流量与连接数密度等多维能力指标。 因此，ITU（国际电信联盟）认为：如果一个网络能够具备同时服务以下业务场景的通信能力，那么这个网络就可以称为5G网络。于是会在2015年的ITU议上，全球主要运营商和设备商共同定义了5G的三类典型应用场景： 5G 未来业务及关键能力指标要求 一是增强型的移动宽带eMBB。这种应用场景下，智能终端用户上网峰值速率要达到10Gbps甚至20Gbps，为虚拟现实VR/AR、无处不在的视频直播和分享、随时随地的云接入等大带宽应用提供支持。 二是大连接物联网mMTC。这种场景下，5G网络需要支撑100万/平方公里规模的人和物的连接。 三是低时延、超可靠通信uRLLC。这种场景要求5G网络的时延达到1毫秒，为智能制造、远程机械控制、智能电网、智能医疗、辅助驾驶和自动驾驶等低时延业务提供强有力的支持。 从时间节奏上看，5G标准化进程经历了多次的提速过程。日前，在匈牙利布达佩斯召开的 3GPP RAN 第 96 次会议圆满结束。在本次会议上，3GPP Rlease17 标准宣布冻结，标志着 5G 第三个版本标准正式完成。3GPP RAN于2020年第二季度启动R17标准研究与制定工作，历时2年3个月后终于完成。R17让更多5G系统增强功能逐步走向成熟，将5G持续扩展至全新终端、应用和商用部署。同时，作为5G标准第一阶段的最后一个版本，R17标准的冻结也意味着3GPP面向5G-Advanced的标准制定工作将全面展开。 随着5G标准的不断演进，其商用空间也随之不断拓展。通过R17在商用性能提升、新特性引入和新方向探索等方面的努力，5G将进入更多应用场景，并与我们的日常生活和工作产生更紧密的联系。 「本书编写组」 指导单位 中国移动集团公司政企事业部 编写单位 中移系统集成有限公司 华为技术有限公司 浪潮软件集团有限公司 中兴通讯股份有限公司 鼎桥通信技术有限公司 主 编 徐成国 （中移系统集成有限公司） 参 编 宋云燕、曹哲、王淦 （中移系统集成有限公司） 王海涛 （华为技术有限公司 ） 孟宪东 （浪潮软件集团有限公司） 杨志远 （中兴通讯股份有限公司） 王浩然 （鼎桥通信技术有限公司） 「目录」 01 行业趋势 02 愿景内涵 03 整体架构 04 应用场景 05 经典实践 06 生态合作 1 01 行业趋势 2 1.1 政策导向 1.1.1 5G扬帆为专网发展打开政策空间 2021年7月5日，工业和信息化部等十部门以工信部联通信〔2021〕77号发布通知，公布《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》（以下简称“计划”）。计划以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神，立足新发展阶段，贯彻新发展理念，构建新发展格局，面向实体经济主战场，面向经济社会数字化转型需求，统筹发展和安全，遵循5G应用发展规律，着力打通5G应用创新链、产业链、供应链，协同推动技术融合、产业融合、数据融合、标准融合，打造5G融合应用新产品、新业态、新模式，为经济社会各领域的数字转型、智能升级、融合创新提供坚实支撑。 在大的政策背景下，全国各个区域纷纷发布行动计划：北京到2022年投入300亿网络建设，核心功能区等实现网络覆盖，实施“一五五一”工程，推动5G应用落地，培育5G新业态。广东计划2022年实现主要城区连续覆盖，建设基站17万座，发展4千万用户，孵化示范应用场景100个，创新能力达到世界领先。上海计划到2023年底，5G基站密度提升到每平方公里10个，每万人拥有5G基站数提升至28个，80%楼宇实现5G室内覆盖，积极推进5G应用“海上扬帆”行动计划，5G应用案例总规模已有近1000项，获得国家层面认定的重点专项和试点的5G融合应用已有超过200项。 3 1.2 行业发展 1.2.1 5G标准化为5G专网提供强力支撑 北京时间 6 月 9 日晚 10 点，在匈牙利布达佩斯召开的 3GPP RAN 第 96 次会议圆满结束。在本次会议上，3GPP Rlease17 标准（以下简称 R17）宣布冻结，标志着5G 标准演进第一阶段圆满结束。 从技术演进阶段来划分，5G 第一轮技术标准分为三个阶段，分别是 R15、R16 和 R17。其中R15版本将主要解决eMBB类业务的接入问题，同时解决部分uRLLC业务接入问题。而R16将解决5G网络的大部分问题，满足对三大类业务场景的支持，实现5G的完全网络能力。作为前两个5G标准版本的持续推进，5G R17为多项基础性技术带来了更多增强特性，包括容量、覆盖、时延、能效、移动性，R17版本的冻结，将进一步促进5G能力再上新台阶。中国移动全面深入参与了R17标准的制定工作，技术提案总量达3000余篇，主导立项30余项，在技术贡献和标准影响等方面做出了突出贡献。 图1 5G演进路线 4 R17版本引入了“新终端”“新网络”和“新功能”，对进一步拓展5G应用场景大有裨益。通过降低终端的带宽和天线数目、简化双工传输、裁减协议流程功能、减少功耗开销等手段，在智慧城市、工厂传感、视频监控及可穿戴设备等更多应用场景中，打造新型轻量级终端，满足低成本、低功耗、中等数据速率的物联需求；在公共安全、赛事直播等多种场景中，R17版本中的天地一体新网络技术的卫星天链中继与地面通信相辅相成，共同构建空天地一体化立体融合网络，为用户提供无处不在、无时不在的通信服务。 1.2.2 5G专网加速在行业市场创新应用 随着5G标准的完善和商用的加速推进，5G正在引领和催生各行各业的变革，移动网络将能够与更多的产业深度融合，实现“人和物”“物和物”快速相连，人类社会加速迈入万物互联时代。以5G为代表的“新基建”成为经济发展的新动能，重点发展的各大新兴产业如工业互联网、车联网、人工智能、远程医疗等都需要5G作为产业支撑。 2B市场呈现需求多样化特点，垂直行业领域众多，制造、电力、安防、金融等行业，对网络覆盖、可靠性、安全隔离性、数据保密性、设备移动性、网络控制权等特性的要求均不同于公网，基于公网的5G网络方案难以满足需求，需针对行业的特定场景提供定制化专用网络服务。 5 传统专网技术已无法完全满足垂直行业日新月异的业务需求，4G LTE专网频率带宽窄、时延较大、网络和终端成本高；Wi-Fi网络受限于其技术原理，在可靠性、稳定性和移动性等方面表现较差，且无法承载多域多类业务。5G在速率、时延、可靠性及连接数等关键连接能力指标上都有跨越式提升。5G定义的eMBB、uRLLC、mMTC三大业务场景，与人工智能、物联网、云计算、大数据、边缘计算等技术深度融合，极大地拓展了通信技术的应用范畴。服务化架构以及网络切片等新特性，增强了网络的柔性和灵活性，支持根据不同行业用户的需求，进行网络功能的重组定制、独立升级演进，使得5G网络可为各行业领域的业务应用提供理想网络支撑。 智慧城市是把新一代信息技术充分运用在城市各行各业，基于知识社会下一代创新（创新2.0）的城市信息化高级形态，实现信息化、工业化与城镇化深度融合。而5G技术可以利用三大场景（eMBB、uRLLC、mMTC）将分布广泛、零散的人、机器和设备很好地连接起来，构建统一的互联网络。5G的优势使其成为构建深层感知、广泛互联的新一代智慧城市基础设施。 未来，基于智慧城市的不断发展，5G、人工智能、大数据的能力将不断融合，并最终实现智慧的数字孪生城市。在此过程中，安全框架与安全能力将不断演进与完善，切片安全、安全智能、数据安全、安全可视化等技术将得到深化应用，最终为政府、行业、人民提供更便利、更安全的城市生活环境。 6 02 愿景内涵 7 2.1 愿景 中国移动致力于打造5G精品网络，推动5G最大化地使能千行百业。构建创新5G应用及行业平台，以5G+AICDE为技术方向，打造平台模式，推动5G专网+应用、5G专网+平台、5G专网+生态的模式，提供咨询、解决方案、交付、运维一体化服务，为各行各业提供端到端一站式服务。5G+智慧城市以5G为核心，以顶设、建设、融资、运营为路径，以国家新型智慧城市发展规划为指引，以成为数字拿生城市的构建者、整合者、运营者为目标，致力于推动以5G技术与城市融合，赋能城市闭环经营，发展数字经济，助力城市变革。 2.2 内涵 推动城市治理能力将大幅提升。随着5G网络和其他下一代设备的推广，社会将在人工智能、区块链、增强和虚拟现实等领域拥有以数据为中心的应用，并将进一步促进数据供求，使世界成为一个真正的数字社会。智慧城市在经历了以应用驱动的概念导入阶段、以技术驱动的试点探索阶段，以数据推进的统筹推进阶段，已经进入数字化转型的4.0阶段。数字化转型阶段的特点是技术赋能结合机制创新，用数字化转型的方式整体驱动生产方式、生活方式和治理方式的变革，最终达到城市化转型升级和可持续发展的目的。 推动城市感知的灵活度+城市服务的精细度。很多以前需要开挖路面、繁复布线的摄像头、智慧表计，现在可以通过5G专网实现安全的无线互联。5G﹢传感设备可以按需要临时或长期布设，即安即 8 用，极大地提升了城市感知的灵活度，为全域感知、数字孪生城市提供完善的数据基础，助力智慧城市建设从有线互联迈入移动互联时代。在5G加持下，物理城市正在和虚拟城市相融合，过去的物理信息正在变成极具价值的数据资产，指导城市治理、生产生活的优化，持续发挥数据动能，释放数据价值。 9 03 整体业务架构 10 3.1 业务架构 智慧城市数字化转型向纵深发展，对带宽、时延、安全性等方面的要求越来越苛刻，需要在靠近用户端，提供快速灵活部署的计算和连接能力，满足低延时、高带宽的业务发展新趋势。通过搭建云网边端体系，搭建符合智慧城市云网融合体系。 图2 5G专网整体架构 图3 5G+边缘计算整体架构 11 图4 5G+云网融合整体架构 3.2 专网架构 中国移动 5G 行业专网核心网与面向大网用户的 SA 网络相对独立，采用“核心网独立部署，无线共用为主按需专用，共用传输资源按需隔离”的方式组网。 图5 5G SA组网架构图 12 3.2.1 优享模式 优享模式的5G专网，提供面向公众的无线资源，通过QoS、DNN、网络切片等手段，实现业务逻辑隔离，满足客户对特定网络速率、时延及可靠性的优先保障需求，支持按需灵活配置。该种模式主要面向大部分广域业务和部分局域业务，如工业园区视频监控、人员及物品跟踪、数据采集类业务等。 业务范围 优享模式5G专网面向行业客户提供专网及增值产品订购及管理，面向物联网卡提供开卡、产品订购及业务管理等服务。 业务特征 3.2.1.2.1 业