2025年ToB场景化专网设计白皮书

ToB 场景化专网设计白皮书 目录 专网架构的探索原子能力的成型0203 行业场景化解决方案04 电力业务场景及价值网络设计解决方案亮点案例0404070910 智能制造业务场景及价值网络设计解决方案亮点案例3636394043 轨交业务场景及价值网络设计解决方案亮点案例4545495152 石化业务场景及价值网络设计解决方案亮点案例5353575859 商超、医院、校园业务场景及价值网络设计解决方案亮点案例6060616263 网规模型和支撑平台64 网络规划和模型网络服务工具6467 行业趋势和解决方案总结70 附录：缩略语71 参考文献73 前言 5G赋能千行百业，推动全社会数字化、壮大数字经济，工业和信息化部等十部门联合印发《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》，明确提出未来三年中国5G发展的目标，开创了中国5G应用创新发展的新局面。 《行动计划》分别从标准体系构建、产业基础强化、信息消费升级、行业应用深化、社会民生服务、网络能力强基、应用生态融通、安全保障提升等方面提出了8大专项行动。同时为了进一步促进《行动计划》的落地实施，在专项行动中设置了4大重点工程，包括实施5G应用标准体系构建及推广工程、面向行业需求的5G产品攻坚工程、5G应用创新生态培育示范工程和5G应用安全能力锻造工程，重点明确了主要突破方向，以及需要产业各方合力推动的重大事项，透过8大专项行动和4大重点工程，可以清晰地看到5G网络强基的重要性。 专网架构的探索 经过一段时间的探索，5G的多种专网架构在多个行业已形成一定的共识，5G专网需要根据不同的应用场景和客户需求进行定制化设计，并需充分考虑公网专网隔离度、部署成本、部署时间、运维模式等各方面因素，分为三种专网模式： 公网共用： 公网专用： 专网专用： 利用网络切片等相关技术，为客户提供一张时延和带宽有保障的、与基础网络普通用户数据隔离的虚拟专有网络，通过灵活配置网络切片和资源预留等技术，按需为专网用户提供带宽、时延保障，及其他网络能力和服务。5G公网共用专网模式适用于覆盖范围广泛的专网业务，例如智能电网、智慧城市、智慧景区、新媒体、车联网等场景。 采用专有无线设备和小型化核心网设备，为行业用户构建一张端到端专建、物理独享的5G专用网络，实现用户数据与运营商公众网络数据完全隔离，且不受公众网络影响，满足行业用户大带宽、低时延、高安全、高可靠的数据传输需求。5G专网专用模式适用于局域封闭区域，例如矿井、油田、核电、大型工业园区等。 以 本 地 数 据 分 流 技 术 为 基 础， 通 过UPF下 沉 或 者 部 署 站 点 级 算 力 引 擎NodeEngine，为行业用户提供一张增强带宽、低时延、数据不出园区的5G专网。5G公网专用专网模式适用于局域园区，例如：工业制造、港口、交通物流、高端景区、城市安防等。 ToB 场景化专网设计白皮书 原子能力的成型 为了匹配千行百业差异化的网络需求，中兴5G网络面向垂直行业领域，构建全面、灵活基础核心原子能力，打造可复制的解决方案，服务于各行各业。 在无线侧增强上 在运维增强上 开发了高频设备、防爆/本安设备等硬件形态设备，创新提出了QCell链形组网，提供极简边缘算力NodeEngine，即插即用，提供本地分流、本地互联互通等功能。 ToBeEasy提供一站式集成云网运维，五合一网管，实现云网一体端到端高效交付，即插即用的轻量化部署，使行业客户可以像操作光猫一样自主运维无线网络，轻松实现行业应用的可视可管。 在组网增强上 与此同时 轻量化5GC，包括通用型iCube、紧凑型iCube、单机型i5GC，最简单台2U服务器即可部署一套5G核心网，以极小空间、极低能耗提供极简的5G网络。 原子能力可以为智能电网、工业控制等行业提供时延低至10ms可靠性达99.999%的精准业务保障能力；在工业等需要大带宽回传的场景，可提供上行Gbps级速率；5G+X融合定位，提供从米级到厘米级不同等级的综合解决方案等。 行业场景化解决方案 中兴通讯通过与行业龙头企业进行摸索形成特定场景化的解决方案，并参与共同制定行业应用规范以及综合行业解决方案，从而形成一系列可复制的专网方案，实现从1到N的快速推广，辐射全行业。 电 力 电力是典型的广域覆盖场景，而且涉及发电、输电、配电、变电、用电、储电多个电力生产、配送和使用全环节，业务类型众多，既有涉及电力生产控制域超低时延实时控制类业务，也有大量信息采集类的海量接入业务，还有大量视频监控、机器人及无人机巡检类大视频类业务，而且电力对业务和网络安全有着超高的要求，“业务分区、网络横向隔离、纵向认证”是基准性要求。为此电力对配套通讯网络的核心需求可整体归纳为： 业务场景及价值 全域覆盖 : 电网基本覆盖全国每处角落，是典型的全域覆盖网络。 电力业务与公网业务严格隔离： 电力业务安全性要求高，需要承载网络具备端对端业务隔离能力，实现电力业务跟公众业务隔离控制。 ToB 场景化专网设计白皮书 多业务并存及确定性保障： 电力生产及管理业务划区隔离： 电力内部业务严格划分生产区业务和管理区业务，需要电力承载专网具备电力业务划区隔离能力。 电力内部业务众多，各种业务特性差异较大，需要电力通讯网络具有很好的业务识别和端对端业务保障能力。 配电网差动保护： 只有光纤能够满足这种高要求，但配电网存在光缆敷设困难和投资太高的问题，制约了该业务在配网侧的推广应用。同时传统的差动保护设备还需配置时钟同步设备才能满足精准授时的需求，进一步增加了业务建设的成本。5G网络低时延高可靠特性，非常适宜发展此类业务。 差动保护终端通过比较两端或多端同时刻电流值(矢量)，判定故障状态，及时执行差动保护动作，隔离故障线路，并快速切换备用线路，以保障线路安全。 根据差动保护要求，保护装置之间需实时快速通信，以前 ToB 场景化专网设计白皮书 配电自动化三遥： 三遥包括遥信、遥测和遥控，遥信是对设备状态信息的监控，如告警状态或开关位置，阀门位置等；遥测是电网的测量值信息，如被测电流和电压数值等；遥控是完成对设备运行状态的控制，如断开开关等。三遥通过与继电保护自动 装置配合，实现配网线路区段或配网设备的故障判断及准确定位，有效提高配电网的供电可靠性。该业务属于生产调控类业务，安全性要求高，5G的切片隔离特性为其全面应用提供更好的安全基础。 智能化巡检： 通过无人机、机器人等巡检终端搭载高清和红外摄像头等专业设备，代替传统人工巡检，将电力线路和设备的运行状态通过视频图像、红外感知等信息实时回传至调度控制中心，全面排查线路和设备运行状况，实时发现并清除各类故障，保障电力系统安全高效地运行。 通过5G技术，智能化巡检终端可充分利用大带宽、大连接、低时延特性实现巡检高清视频的实时回传，尤其是野外输变电线路的较大范围应用。 网络设计 从覆盖范围来看，电力场景主要为广域、局域两类，广域尤其适宜运营商大网切片的方式，对于电厂、变电站、地下管廊等局域及室内可以做网络专建覆盖。广域组网示例如下图。 为匹配电力业务需求和电网运营需要，网络设计需要从网络部署模型、业务SLA保障及运维、授时等特殊功能多方面考虑。 当前针对5G网络端到端（无线、传输、核心网）的切片隔离保障，主要给出了三种不同方案，分别为基于QoS保障、专属5G服务、专用5G网络。电力企业可以根据其业务特点，对不同的网络环节进行不同的方案组合，按大区隔离或业务隔离需求，可以按生产大区管理大区2个大区切片或I~IV区4个业务分区划分切片，也可以按业务划分切片，形成具有行业特色的5G切片隔离方案。一个电力切片中可能有多个不同SLA需求的电力业务。 切片网络及隔离 电力5G目前已经基本形成基于运营商5G公网以切片为主构建虚拟专网的总体架构方案，充分运用5G核心网尤其是用户面UPF可按需灵活下沉部署的特征，结合电力安全管控要求，进行在省份、地市乃至园区的生产区UPF专建，管理区UPF共享下沉等建设思路。 涉及到无线网部分，主要共享运营商5G公网基站，通过切片虚拟专网本地分流，实现本地电力装置通过5G终端直接进入电力内网业务服务区。对偏远或者常规电力设备缺乏覆盖或者有特殊要求的区域也可专建基站，满足电力业务对网络覆盖、容量、上行带宽的需求。 5o# 场景化专网设计白皮书 在业务隔离与保障方面，通过RB资源预留技术实现电力生产控制类业务在5G空口资源的隔离与专用，通过切片技术实现电力不同分区业务之间的逻辑隔离，通过切片级5QI技术实现不同电力业务的差异化QoS保障。 对于差动保护类15ms低时延保障的高要求业务，充分考虑业务SLA保障保障，推荐采用PRB优先预留资源，同时考虑到频谱节约利用，按5%PRB小颗粒起步结合网规进行资源预留。 对于电力常规调控业务如配电自动化三遥等带宽需求较低，推荐1% PRB小颗粒资源预留。 同一张网络中，切片虚拟专网无线网具备ToB和ToC单独进行网络参数配置和网络自优化能力，实现ToC业务和ToB业务隔离，网络配置、运维配置升级等互不影响。 SLA 保障及维测 对上述电力多切片，包括不同SLA能力的开通，宜支持快速自动化的模板式部署能力，并通过管理平台的配合，实现端到端分段时延、吞吐率、PRB资源用量、终端连接状态等网络指标监测，并支撑电力客户以及运营商故障定界。 对于电力尤其关注的标志性业务差动保护，其需要低时延抖动的网络要求（一般15ms网络时延，99.99%包可靠性），无线网宜支持20ms@99.99%的确定性低时延抖动控制保障能力。而一般ToC大网可能的端到端时延最大值超过200ms，需要在ToC大网基础上引入额外的ToB的低时延高可靠原子能力。 行业特殊功能 此外，电力业务往往需要高精度授时，5G网络可以通过空口授时来替代BD/GPS。基于基站已有的BD/GPS/1588等时钟源，使通讯终端获取1us级别时间同步，再通过本地有线接口如IRIG-B码进一步传递到业务终端。 解决方案亮点 (2)创新的端到端软 / 硬切片方案打造专业的电力虚拟专网：借助创新的5G端到端切片技 术， 我 们 快 速 推 出 基 于5G公网的电力端到端虚拟切片专网解决方案，借用切片方式很好的实现了5G公网业务和电力专网业务的全面隔离。 (3)切片 +5QI 业务精准保障有效实现电力多业务的差异化调度： (1)全场景覆盖方案助力电力全面无线覆盖目标达成： 针对电力广域全场景覆盖，我们提供各种不同规格的宏 站、 微 站、Pico基 站 来实现宏、微、室内以及隧道/地铁等场景的最佳覆盖，另外针对电力的大型变电站、新能源 发 电 场 站 等 本地 场 景， 我 们 特 别 设 计 了一体化的游牧式基站来解决这类场景的快速部署难题。 另 外 针 对 电 力 高 压 线巡检场景我们创新性的设计了SSB 1+X空域波束优化 覆 盖 方 案， 借 助 波 束 调优快速实现5G公网低空连续覆盖。 联合电网客户进行5G空口高精度授时技术研究并推动3GPP标 准 化 落 地， 率先推出5G空口高精度授时商 用 产 品， 对 基 站 内 部 处理时延校准和时钟信息传输 安 全 等 做 了 全 面 优 化，并第一时间推出商用终端模组和定制化的电力授时CPE，商用实测授时精度优于300ns,完全满足1us产业指标要求。 切片+5QI业务精准保障方案实现电力切片专网内多业务流的智能识别和业务性能保障。该方案采用了智能预调度、目标BLER选择、重传增强、以及自适应保守MCS调度等技术，从而实现降低调度时间，提升调制解调的容错性和数据传输的可靠性；网络可以基于切片+5QI的静态匹配或者实时的自动识别并匹配SLA保障模板，以此来激活一系列针对该业务的低时延高可靠的功能列表和参数设置，并结合业务发包规则、生存周期进行网业协同优化，从而为不同业务提供差异化的低时延高可靠保障。 中兴率