工业5G独立专网发展研究

标准化技术研究所 朱浩 工业5G独立专网的定义 标准定义：由工业企业主导建设、而不依赖于电信运营商公网功能独立运行的企业专属5G网络。主要用于满足资产专属、资源专用、灵活部署、自主管理、安全可靠，以及承载企业中具有高安全、低时延、高可靠等需求的业务。 工 业5G独 立 专 网部 署 模 式 切片模式，共享公众5G网络的基站、传输、核心网等设施 用户面、MEC等下沉到工业企业厂区，共享部分控制面或无线网 技术架构层面：从基站到核心网端到端独立部署且与公网物理隔离，能够根据工业场景需求进行网络的深度定制与裁剪，实现公网故障拥塞无传导，生产数据本地闭环，性能稳定性与安全可控性远超混合、虚拟专网 业务模式方面：由工业企业主导建设，基础电信企业、设备供应商、解决方案提供商等多类主体协同合作，共同探索投资建设、应用服务、管理运维等模式 目录 一、全球工业5G独立专网发展态势 二、我国工业5G独立专网建设情况三、工业5G独立专网产业化挑战四、我国推动工业5G独立专网业务的建议 1.1全球5G独立专网建设进展——较早起步 德、美、英、法、日、韩等国专频资源供给充足，工业5G专网发展起步较早 专频分配许可情况 分层服务机制灵活 •第一级：最高优先级用户，海军雷达和卫星，无干扰•第二级：优先接入许可证，10Mhz*4，行业用户•第三级：通用接入，无需授权。 监管方式成熟 •设备合规：要求CBSD配合共享机制，已超40万台•管理系统：频谱接入系统 实现设备注册认证、频谱分配、干扰管理、特殊保护•实时感知：环境传感能力（ESC）网络 1.2全球5G独立专网建设进展——商业模式 国外的5G专网服务模式主要包括网络切片模式、独立专网模式和中立主机模式 独立专网模式 网络切片模式 中立主机模式 集成服务商将运营商切片和工业设备应用集成，出售给客户 主流模式，与运营商网络完全隔离，用户拥有全部资产 由第三方公司负责特点区域的网络建设运营 •帮助运营商完善覆盖•给用户提供更丰富的选择•快速响应客户的定制需求•内外网间安全的数据传输 •一致可靠的覆盖范围•自主可控的移动网络•始终在线，始终可用•制造、港口、矿区、电力行业 西门子与德国水务公司：•切片与独立专网服务质量相同 •对分布式基础设施集中协调。•覆盖各种泵站、水库、水塔和处理厂等数千家业内企业 1.3全球5G独立专网建设进展——预期乐观 起步的5年，欧美普遍认为独立专网是通信市场新的增长点：市场看好、企业增收、用户获益 行业用户普遍获益 咨询机构看好未来5年 运营商设备商实现增收 •92%的企业在前12个月内就实现了私有网络投资的回报•75%的早期采用者实现了10%或更高的生产力提升•提供不同服务层级供企业选择，以满足日益复杂的需求，企业可按需付费•综合性价比优于Wi-Fi•AI机遇、数据主权、访问权限和安全管理的全面控制是更重要的动机•2024年后，许多企业跳过PoC阶段，直接进入商业部署和/或多站点部署阶段 •业内大量咨询机构均认为未来5年将保持极高的复合增长率•2025-55亿，2030-214亿 •Verzion专网业务2024年收入增长350%•爱立信一季度企业无线销售额增长20%•诺基亚建设领先，其专网规模和流量均快速增长，每个专网： 1.4全球5G独立专网建设进展——产业态势 2019-2024是全球5G专网快速发展阶段，产业规模初步形成，但2025年开始进入平台期 整体发展不及乐观预期 全地域、全行业、全场景覆盖：最新收录全球1953张专网 2025年未实现咨询机构预测的规模和增速，领先者如Nokia正在寻求出售其专网业务尝试利用混合网络等公共网络解决方案拓展业务西门子、AT&T、NTT、英伟达、爱立信等仍看好业务潜力 AI赋能 投资游说 •人工智能带来端侧接入规模和数据流量的剧增•具身智能推动算力向边缘扩展•具身智能以移动性能力为基础 •GSMA游说欧盟考虑到2035年5G/6G建设2000亿的资金缺口•呼吁进行市场整合、优化频谱资源供给，降低监管要求等举措提升竞争力 目录 一、全球工业5G独立专网发展态势 二、我国工业5G独立专网建设情况 三、工业5G独立专网产业化挑战 四、我国推动工业5G独立专网业务的建议 2.1我国工业5G专网建设情况——持续布局，从公到专 “百千万”行动量质齐升行动 工业5G独立专网试点 推动10000家企业开展5G全连接工厂建设； 2.2我国5G专网建设情况——部分案例 石化化工/磷化工 有色金属/采矿 轻工/烟草、食品、生物医药 解决方案： 解决方案： 行业特点 行业特点 行业特点•标准化流水线生产•洁净生产要求高•注重产品溯源、品质管控与仓储物流一体化•市场化程度高 高可靠+低时延高危区域无人巡检、废气废液在线监测等 大带宽+低时延+广覆盖无人采矿、远程操控、井下巡检等 •资源型重工•采选冶一体化•现场环境复杂、强电磁干扰•高危作业多•安全管控、降本减人需求迫切 •流程连续生产•易燃易爆、腐蚀性强•环保监测严•生产线闭环运行•生产稳定性要求极高 解决方案： 安徽古井贡固态白酒智能化酿造5G工厂 切片组网+移动性 5G+AGV仓储分拣包装、产品全周期溯源、工序流程联动等 先进装备制造 硅光伏/新能源 具身智能应用 解决方案： 解决方案： 行业特点 行业特点 高可靠+移动性+低抖动柔性排产、智能工装调度、整机无线调试运维等 高速率+低抖动视觉高精度质检、产线协同调度、预测性维护等 •离散式生产•品类多、订单柔性强•零部件繁杂•装配调试流程多•远程运维需求突出 •精密智能制造•工序连贯、质检标准严苛•产能规模大•追求良品率提升、能耗精细化管控 •一体化集成内部交换和外部通信；•支持时钟同步、卫星定位、智能选路、双发选收、安全加固•极简拓扑，便携易用、开通迅速；低时延高可靠、专频抗干扰 2.3中国5G专网发展现状——产品体系 重点产品方面，sub6G终端、基站和核心网均较成熟，毫米波专网设备尚未规模出货 核心网 基站 终端 •全国产化方案•工业协议适配•专网切片，工业4G/5G/NB融合，5G LAN等功能•支持一键安装/重启断电自恢复，运维管理简单 •室外无遮挡覆盖半径2-3km•室内厂房单BBU+4AAU能覆盖1.5W平方米•上/下行速率：1.6/2.4Gbps •工业设备即插即用、可兼容•端网协同一体设计 毫米波模组2000元5G (Sub6G频段)300元 10000平米厂房成本约50万元 10000用户接入成本约50万元 10000平米厂房网络独立专网的建设成本在100-300万元，无线覆盖是投资重点 目录 一、全球工业5G独立专网发展态势二、我国工业5G独立专网建设情况 三、工业5G独立专网产业化挑战 四、我国推动工业5G独立专网业务的建议 3.1工业5G独立专网产业化面临挑战 产业化面临三大挑战 工业AI发展赋予全新战略价值 无线技术存在竞争 一是工业人工智能应用需要密集、对时延敏感的边缘推理，在工业现场形成大量数据应用，推动计算能力向边缘扩展，激活企业基础设施的建设需求 •在极致低时延和同步精度控制要求场景，5G还无法达到实时以太网的性能•在一般场景，5G比Wi-Fi解决方案价格要高 系统能力仍有短板 边移动，边计算，边操作 •终端、无线、组网、网管、应用平台等不同系统能力就绪度还有差距•网络与自动化、安全生产、AI赋能成效挂钩 二是工厂和车间机器人自动化所需的物理人工智能需要私有5G网络来实现移动性，物理人工智能和自主化生产只有在蜂窝网络连接普及的情况下才能规模化发展 产业生态仍需培育 •相对于移动互联网，是一个很小众的市场•建、用、维、管链条长，不同服务商组合的尝试还没有形成持续盈利的模式 西门子探索在工业现场本地部署的语言模型和本地部署的5G专网，实现物理人工智能和生成式人工智能用例 3.2挑战1：面对Wi-Fi等无线技术竞争 3.3挑战2：系统成熟度仍有短板 工业企业关注整体解决方案和成效，5G专网需要考虑与自动化、安全生产、AI软件等融合集成 5G技术只是5G专网新型业务的“一块拼图”终端、边缘计算、网络设备、软件集成和商业模式的集成成熟度都非常重要 工业5G独立专网并不是一种普适型的业务主要适合大型工厂、开放作业环境、移动设备密集的应用场景，需要和公网方案相配合 接续推进“5G+工业互联网”512工程和升级版强调工业互联网系统集成，加快网络、平台、安全、数据、标识五大功能体系融合 最新发布的工业蜂窝网络技术研究报告显示5G专网“系统就绪度”在不同领域和不同行业的差距还较大，导致许多5G专网市场都面临着“轮胎漏气”的问题（一点制约全局） 3.4挑战3：产业生态仍需培育 工业5G独立专网产业链条较长，实施主体比较分散，较难形成一个有话语权凝聚力的链主企业 产业生态 运营商：网络切片+专业公司集成 按工业需求定制组网 大型设备商：大型跨域解决方案 •还没有同时掌握5G组网、解决方案和行业知识的企业•设备商、大型运营商、本地服务商、自动化厂商的业务组合尝试，都难以形成可复制的模式 本地网络服务商：轻量化设备、网络运维 自动化厂商：工业网关、集成方案 标准引领：加快工业5G独立专网系列标准研制示范先行：5G工厂、链网协同等打造标杆案例试点推进：工业企业牵头，多主体合作探索 IT厂商：边缘计算、云化核心网、智能应用 目录 一、全球工业5G独立专网发展态势二、我国工业5G独立专网建设情况三、工业5G独立专网产业化挑战四、我国推动工业5G独立专网试点的建议 4.1主推标准化的组网和系统架构 通过专网将分散的网络技术整合为一个智能连接层，并利用AI实现轻松部署，开放、简洁和协作 为不同场景融合部署最匹配的技术方案，包含且不限于5G、Redcap、4G、NB等蜂窝技术；可提供不同可靠性等级，最高支持网络级冗余；终端类型丰富，可覆盖全场景需求；实现网络能力，算力，工业控制，工业软件的平台统一部署；实现全网，全制式，全网络要素的统一管理与控制； 统一OMC平台管理、核心网控制面归属在集团私有云，UPF下沉工厂； 4.2重点考虑集成化和智能化技术攻关方向 4.3加速工业互联网系统集成 工业5G独立专网融入工业互联网“六级架构”，与自动化系统、数据处理、工业软件等集成协同 IT-OT连通 •通过5G打通边-端智能控制•智能装备的实时控制•海量OT数据实时回传 多模态数据融合 •综合运用5G多接入能力•实现人、机、物、料、环数据融合 云化工业软件统一部署 •MEC与工业互联网平台融合•工控、网络、应用、大模型、智能体、安全统一纳管 4.4聚焦工业智能应用场景 以“云-边-端”工业AI的通信需求为切入点，在试点中遴选一批高水平的工业人工智能应用