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5g研究报告-PDF版

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  • IMT-2020(5G)推进组:2024年5G-Advanced通感融合无线空口技术方案研究报告(87页).pdf

    通信与感知融合是ITU确认的未来通信技术重要演进方向之一,为通信网络提供新的基础能力,助力智慧低空、智慧交通、智慧生活、智慧网络等典型场景。通信感知空口技术研究是通感技术产业应用的重要前提。本研究报告.

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  • IMT-2020(5G)推进组:2024年5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)(68页).pdf

    无线通信感知融合是5G-Advanced(5G-A)的关键技术之一,可广泛用于智慧交通、智慧低空、智慧生活、智慧网络等典型应用场景,这要求对当前5G网络进行转型升级实现网络无线感知能力。本研究报告根据5G-A通感融合典型应用场景和需求系统性地分析了无线网络端到端实现感知能力所要面对的关键问题和所要满足的技术需求。面对感知应用的差异化需求,本报告提出了多种不同的通感网络架构,并分别从架构、接口、协议、功能、端到端业务流程等方面展开了详细研究设计。最后,本报告还对未来通感融合网络架构进行了展望,为通感融合网络架构技术的研究、标准化、产业推进提供支持和参考。研究报告要点说明:本研究报告为2022年11月发布5G-Advanced通感融合网络架构研究报告基础上针对通感融合关键问题、架构设计、功能、流程等增强设计的更新版本。目录目录 IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立,组织架构基于原IMT-Advanced推进组,成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)概述5G-A通感场景5G-A通感关键问题和技术需求通感网络架构通感协议栈通感基本功能通感基本流程总结与展望附录主要贡献单位P1P2P4P18P25P33P42P61P62P651I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)概述人类社会不断发展并进入数字信息化时代,人们在工作、教育、休闲娱乐和人际交往等方面享受着科技进步带来的高效、便捷、和乐趣,极大提高了人们的生活水平和质量。而毫无疑问,无线通信网络是其中至关重要的一环,为人们提供无时无地的通信服务,其已经深入到当今社会生活的各个方面,成为社会发展不可或缺的一部分。伴随着快速增长的多样化应用需求,不断对无线通信网络提出了更多更高的要求,推动着无线网络能力的不断增强。通信网络设备满足更加严苛的通信服务性能的同时,也将扩展支持更多的应用服务能力,其中,感知为最具有潜力发展的能力之一。通信感知融合不仅为构建智能服务、智能网络提供所需的基础环境感知和目标物体感知能力,也将推动衍生新应用服务创新。由此,通信感知融合是当前产业界在5G-A的重要研究技术方向之一。通信感知融合通过信号联合设计和/或硬件共享等手段,实现通信、感知功能统一设计。其中通信感知融合中的感知可以理解为属于一种基于通信系统的无线感知技术,通过对目标区域或物体发射无线信号,并对接收的无线信号进行分析得到相应的感知测量信息。因此,无线通信网络天然地拥有无线感知能力,基站和终端将同时具备通信和感知能力,可以为感知应用提供感知服务,包括智能交通、无人机监管、国铁周界安全检测、智慧家居、公共安全、健康监护、环境检测等领域。目前在移动通信领域,通信感知融合主要发展在初期阶段。在当前的5G-A阶段,主要探索基于5G基础网络架构和空口增强设计,利用无线信道特性,获得更丰富环境信息,实现基础感知应用。而在未来阶段中,可以从“一体化”的维度探索通信与感知在波形、频谱、天线、系统等软/硬件资源方面的深度融合,包括新的通感一体化空口及网络架构的设计,以实现更高效的资源利用率,同时满足新的通信感知能力指标要求。目前国际标准组织3GPP(3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划)SA1R19已完成通感场景需求研究,SA2在R18阶段开始讨论通感网络架构的研究立项问题,RAN1 R19立项开展通感融合信道模型研究。国内标准组织CCSA(China Communications Standards Association,中国通信标准化协会)也于2022年8月针对5G通感融合技术成立研究立项,研究5G-A网络架构以及相关无线关键技术。本研究报告面向5G-A阶段通信感知融合,从网络架构标准化研究角度,结合5G网络架构现有设计研究当前5G通信网络使能感知服务在网络架构设计中面临的关键问题、通感融合网络架构设计、通感融合协议栈、通感融合基本功能和流程,并给出相应潜在解决方案。本报告研究成果一方面希望可以为国内国际5G-A通感融合标准研究提供基础,进一步推动5G-AI M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)25G-A通感场景5G-A通感场景根据感知需求中以指定感知区域为主还是以指定感知目标为主可分为面向区域(Per-Area)通感场景和面向目标(Per-Object)通感场景。从感知目标是否具备信号发送或接收能力可以分为基于设备(device-based)通感场景和无设备(device-free)通感场景。例如在飞行路径管理、基站和终端波束管理中,其感知目标无人机和终端是具备信号发送或接收能力的用户设备,属于基于设备通感场景。在天气监测和呼吸监测中,其感知目标降雨和人是不具备信号发送或接收能力的目标,属于无设备通感场景。2.1 面向区域通感场景 感知需求在千行百业普遍存在,针对需要在工厂、道路、低空、城市甚至更大的时空范围高效感知路、车、人实时状态的场景,我们称之为面向区域(Per-Area)通感场景。智慧交通场景中,例如,可以基于通信感知一体化基站或基站间协作实现对道路环境的感知,有效实现高精地图构建,为自动驾驶汽车安全运行提供超视距辅助;基于通信感知一体化基站或基站间协作实现全方位、全天候、不间断地探测行驶车辆的移动轨迹和移动速度,并将感知测量数据上传至处理中心,全面提升高速公路运行状态智能感知能力,为道路监管提供数据支撑;基于通信感知一体化基站实现对铁路轨道环境的感知,实现全天候的高铁周围异物入侵检测。智慧低空场景中,例如,可以基于通信感知一体化基站或基站间协作对空域进行全方位多角度的感知并将感知结果提供给无人机,可以为避障预警提供冗余量,提升无人机避障成功率;基于通信感知一体化基站或基站间协作进行全空域感知,定位并跟踪侵入到监管范围内的无人机,进而实现面向固定区域的无人机入侵监测。智慧生活场景中,例如,可以基于基站和终端协作、或终端自发自收、或终端间协作工作模式,通过感知无线信道变化进行呼吸监测、健身监测、手势/姿态识别等,基于通信感知一体化基站或基站间协作,测量通信链路中的信号链路衰减、进而利用信号链路衰减与天气指标之间的关系分析得到对通感融合的标准化、通感融合设备的研发试验以及通感融合应用的产业化进程,另一方面也希望为后续6G通感一体化网络架构设计以及其标准产业化提供参考。3I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)应的天气指标,进行天气监测。智慧网络场景中,例如,可以基于通信感知一体化基站或基站间协作获取小区内空闲态终端密度和位置等信息,辅助小区内基站节能和基站资源调度优化等。2.2 面向目标通感场景当感知目标具有目标标识时,利用通感技术对目标物体进行感知、追踪,以获得被感知物体状态的动态监测的场景,我们称之为面向目标(Per-Object)通感场景。其中目标标识包括两种情况:一是感知目标本身的标识;其次是感知目标与具有标识的物体紧耦合,其中目标标识用于标记感知目标,可以是UE(User Equipment,用户设备)标识或应用提供的外部标识或者网络临时分配的标识等。例如,当发现违法车辆或黑飞无人机时,需要在对其进行管控之前精准地连续地追踪它们;而在车辆启用自动驾驶时,无线网络可以对其周边小范围进行连续感知并将感知结果发给车辆以辅助自动驾驶。在该场景下,感知设备可以基于目标物体的位置信息,向其发送感知波束,从而不仅可以获得更精准的感知测量数据,还可以提升波束管理准确度和提升无线资源效率。2.3 无设备(device-free)通感场景感知需求通常可以通过感知区域或感知目标来表征,感知目标既可以是某一类或某几类目标,也可以是通过某些方式可标识的具体目标。当感知目标本身不配备具有信号发送或接收能力的设备,我们称之为无设备通感场景。在智慧交通场景中,高精地图构建中道路属性(车道数、施工状态等)、交通设施(交通信号灯、斑马线等)和车道模型(车道线、坡度等)等感知目标均不具有信号发送或接收的能力,是无设备通感场景之一。类似的,高铁周界入侵检测的典型异物落石、行人、动物或列车等通常也不具有信号发送或接收的能力,也是无设备通感场景之一。对于道路监管和飞行入侵检测,当车辆或无人机均未配备具有3GPP 接入能力的信号收发设备时,该场景属于无设备通感场景。智慧生活场景中呼吸监测、入侵检测和手势识别的感知目标人也不具有信号发送或接收的能力,天气监测的雨量等也是类似的性质,均属于无设备通常场景。无设备通感场景是通过基站和/或UE的无线信号传输来获得环境中所关注的感知目标信息,而不依赖感知目标本身所配备的设备发送或接收能力。2.4 基于设备(device-based)通感场景当感知目标本身配置具有信号发送或接收能力的设备时,可利用感知目标的发送信号或对接收信号测量来进行感知,我们称之为基于设备通感场景。与UE定位类似,智慧低空场景中飞行路径管理和I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)4通感技术利用无线信号感知周围环境的目标或状态,无线侧终端或基站采集信号强度、时延、相位变化、多普勒频移等信息,经计算处理后输出结果,如目标大小、位置、速度等。该过程中,网络需按照业务需求触发、修改或结束感知流程、调度无线资源、处理数据、开放结果。此外,由于感知可能涉及用户隐私安全,核心网需执行鉴权或授权,处理敏感的感知测量数据。因此,5G-A网络需支持控制感知流程,并对感知测量数据进行处理,同时将感知结果开放给第三方平台或终端。本章基于5G-A通感场景,从端到端通信系统架构角度出发,给出为了满足多样化通感场景和业务要求所面临的关键问题,并制定相应的技术要求,作为通感网络架构设计的基本依据。3.1 关键问题1:面向感知业务的网络架构3.1.1 问题描述3.1.1 问题描述面向不同业务场景,感知触发方、执行方和感知粒度各不相同,5G-A网络架构需支持多种场景的感知业务。无线网络中基站或终端通过对目标区域或物体发射无线信号并对接收的无线信号进行测量得到相应的感知测量数据。感知网元需支持独立或与其他网元共同处理感知测量数据(即基站或终端上报的感知测量数据的值)生成感知结果,数据的处理需考虑单基站感知、多基站感知、单UE感知、多UE感知,以及所述感知UE识别和跨基站移动的场景。感知网元可独立处理感知测量数据,也可与NWDAF(Network Data Analytics Function,网络数据分析功能)共同处理实现智能化分析和预测。感知测量数据的处理需考虑多种场景,多基站感知时,不同基站的感知区域可能存在重叠,需进行数据分割与提取;当UE参与感知时,需明确UE识别方案;当UE跨基站移动时,需关联处理同一目标的数据。中智慧网络场景中的波束管理等用例中的感知目标均是具有信号收发能力的3GPP UE,因此属于基于设备的通感场景。基于设备的通感场景,既可基于感知目标之外的基站和/或UE的无线信号传输来获得所关注的感知目标信息,也可以基于感知目标发送的信号或对接收信号的测量来获得所关注的感知目标信息。同时,基于设备通感场景可识别具体的感知目标,因此能够有效区分多个感知目标,并有助于多个基站和/或UE协作对同一感知目标进行感知。5G-A通感关键问题和技术需求5I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)同时,核心网需要作为桥梁将基站或终端感知能力开放给感知业务请求方,需考虑具体场景明确感知结果的内容与格式。其中,感知业务请求方可以是终端、外部应用AS/AF(Application Server/Application Function,应用服务器/应用功能)、5GS(5G System,5G系统)网元。面向此问题,需要研究:是否需要引入独立的感知网元处理感知业务的相关功能,同时具备控制面和用户面处理能力;如果引入感知网元,感知网元和其他功能之间的接口;如果引入感知网元,不同感知业务请求由同一个感知网元处理,还是由不同的感知网元处理;如果引入感知网元,所包含的具体功能:-如何进行感知QoS(Quality of Service,服务质量)参数转换:为满足感知业务QoS需求,需进行QoS参数转换。将感知业务类型或标识、QoS要求和感知测量数据上报周期等信息传递到执行感知的终端或基站。若感知需求改变,如感知区域、数据上报时间或QoS要求等发生变化,终端或应用需要触发对应的修改流程;-如何触发感知业务;-如何终止感知业务;-如何根据感知业务需求控制基站或终端执行感知;-如何高效地处理感知测量数据;-如何提供/开放感知结果。如果在信令拥塞情况下,SF/UE之间的控制信令如何进行传输。3.1.2 需求3.1.2 需求网络需支持感知功能,包含主要感知功能(即感知控制功能和感知计算功能)的网元在本研究报告中称为SF(Sensing Function,感知网元)。感知网元SF可为独立网元或与其他网元合设,部署方式可为集中式或分布式。NRF(Network Repository Function,网络存储功能)存储感知网元的上下文信息,以使得其他网元可通过查询发现和选择合适的感知网元。针对信令拥塞情况,需要考虑支持SF和UE之间的控制信令可以转到用户面进行传输。3.2 问题2:感知能力定义和注册上报3.2.1 问题描述3.2.1 问题描述移动通信网络的感知能力由核心网感知网元SF能力、无线接入网感知设备(包括基站和UE)组成,需研究:I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)6 感知网元SF的能力定义;感知网元SF能力上报:面向移动通信网络潜在支持的感知业务需求,所请求的感知业务应由合适的感知网元来执行。因此在感知任务到达感知网元SF之前,感知网元SF需要将自身与感知业务相关的能力信息注册到NRF,使得后续其它核心网网元(如AMF(Access and Mobility Management Function,接入和移动性管理功能)、NEF(Network Exposure Function,网络能力开放功能)可以基于感知业务的类型、需求信息、区域限制信息等,选择能力适合的感知网元SF服务于该感知业务。然后感知网元SF进行感知设备的选择、感知业务的控制、感知测量数据的处理等工作;感知设备的能力定义;感知设备能力上报:感知设备指感知信号发送设备,或者接收感知信号并做相应测量的设备。移动通信网络中参与感知业务的感知设备,如感知终端设备UE、感知基站等,需要将自身与感知业务相关的能力信息上报给核心网(如SF),使得后续其它核心网网元(如SF)可以基于感知业务的类型和需求信息等,选择能力适合的感知设备服务于该感知业务,从而进行相应的感知信号的发送、感知信号的测量和感知测量数据的上报。3.2.2 需求3.2.2 需求网络应支持获取网络中拥有感知相关功能的网元能力。3.3 关键问题3:感知节点的选择3.3.1 问题描述3.3.1 问题描述移动通信网络中的感知节点包括感知网元、感知设备(包括基站和终端)、以及其它增强以支持网络感知能力的网元(例如AMF),感知需求包括面向目标地理位置或目标对象的感知,那么网络需面向感知任务选择合适的感知节点。选择感知节点需考虑感知节点的位置、能力、负载、鉴权或授权信息。由于感知业务可能涉及隐私,网络在收到感知请求后首先需要执行鉴权或授权。终端、网络内部网元、或应用触发感知流程,将感知需求传递到感知网元,感知网元独立或与其他网元交互完成鉴权或授权、感知网元选择、感知设备选择等。需研究:如何发现和选择感知网元:网络中可能会因为分区域管理、或者分感知业务类型管理等原因而部署了多个感知网元实例,那么感知业务发起时,核心网网元(如AMF或NEF)需要基于感知业务的类型、需求信息、区域限制信息等,选择能力适合的感知网元SF服务于该感知业务;如何发现和选择选择感知设备:网络中面向某一感知需求有不同的潜在感知设备,并且这些潜在可选的感知设备可能具备不同感知能力、感知或通信负载情况。感知业务发起时,首先,感知网元7I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)SF需要基于感知业务的类型、感知业务请求方信息、感知需求信息等,决定使用的感知方法,包括:基站A发基站B收,或者基站发UE收,或者基站A自发自收,或者UE发基站收,或者UE自发自收,或者UE A发UE B收等。其次,感知网元基于所决策的感知方法和感知设备能力选择适合的感知设备服务于该感知业务,从而进行感知信号的发送、感知信号的测量和感知测量数据的上报。特别的,对于室内感知的场景,基站可能部署在感知目标的室外,或有墙壁等障碍阻隔,与UE以及感知目标之间无LOS径。此场景下,使用RAN和UE间的信号或RAN之间的信号对于目标进行感知,效果可能不佳。若此场景下感知目标所处的室内有多个UE存在,可以采用UE间A发B收的感知方式进行测量,获取更好的感知效果。感知终端的发现,除了通过uu接口以外,还可以通过PC5接口。一个可能的场景是网络将感知任务下发给某个UE A,该UE A通过Sidelink的形式发现了周围的其他UE B作为感知节点,共同完成该感知任务。该方式对于网络信号LOS径较少的室内场景可以提供更丰富的感知测量数据来源,优化感知任务执行的效率和结果。3.3.2 需求3.3.2 需求网络需支持感知业务的鉴权或授权,以及基于业务侧需求选择感知节点、执行感知QoS控制、根据感知业务需求控制基站或终端执行感知。网络需支持UE通过Sidelink的形式发现选择辅助UE,并进行感知业务下发,具体包括收到网络下发感知任务的目标UE通过Sidelink的形式找到其他UE作为感知节点;向通过Sidelink发现的UE进一步下发感知任务;Sidelink UE上报感知测量数据。3.4 关键问题4:感知测量数据的传输3.4.1 问题描述3.4.1 问题描述感知业务涉及感知控制信息的交互,基站或终端上报感知测量数据的值。关键问题3的感知测量数据主要指基站或终端上报感知测量数据的值。面向不同应用场景,需研究:感知网元的输入输出内容及格式;感知测量数据的传输路径和传输协议,是否可以经控制面或用户面传输,需基于感知测量数据的数据量、上传周期等分析对现有网络的影响,进而选择合适的传输方式。具体的,如关键问题10中所述,UE/RAN传递给SF感知测量数据分为几个层级,包括原始信号、基本测量数据、感知结果:-如果传递的是原始信号,那么数据传输量超大,需要经由用户面传输;-如果传递的是基本测量数据,数据传输量大,需要经由用户面传输;-如果传递的是感知结果,数据传输量小,可以经由控制面或用户面传输。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)8 如果经用户面传输,区分以下几种情况进行考虑:-基站到核心网感知网元的感知测量数据上报:基站与核心网感知网元之间是否通过UPF(User Plane Function,用户平面功能)传输数据,5G系统中的N3 隧道是PDU(Protocol Data Unit,协议数据单元)会话级别的数据通道,是否适合基站侧的UE无关的感知测量数据上报;-UE到核心网感知网元的感知测量数据上报:UE到核心网感知网元之间可以建立PDU会话进行感知测量数据的上报,因此可以通过UPF进行传输。但也应当考虑是否需要进行一些必要的增强。3.4.2 需求3.4.2 需求网络需根据感知业务需求支持基站或终端上报感知测量数据,包括:基站到核心网的感知测量数据上报;UE到核心网的感知测量数据上报。3.5 关键问题5:感知方式3.5.1 问题描述3.5.1 问题描述通常将接收感知信号和进行感知测量的功能称为感知者,那么移动通信网络中的感知者可能是基站或终端。根据感知者本身是否发送感知信号,可将感知分为主动感知和被动感知。以基站作为感知者为例,对于上行链路,基站可接收UE发送的信号用于感知,或者基站可接收其他基站的信号用于感知,或者基站可接收自身发送的信号进行基站主动感知。下面将详细阐述上述三种情况的感知方式。1)基站自发自收感知:基站RRU(Remote Radio Unit,远程射频单元)或者BS(Base Station,基站)使用自己传输的通信信号的反射/衍射信号进行感知。这是感知接收器与发射器联合部署在同一位置的系统中考虑的典型情况,如单站雷达。基站自发自收感知使BS能够感知其周围环境信息。由于发射器和接收器在同一个平台上,它们可以很容易地在时钟层面上同步,而且感知结果可以由该单基站节点清楚地解析,而不需要外部设备的协助。然而,这种设置需要基站具备全双工能力或同等能力。9I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)3)UE发基站收感知:UE发基站收感知利用了从UE发射器发送的上行链路通信信号。它类似于2)基站间收发(基站A发B收)感知:基站间收发感知是指一个RRU使用从其他RRU接收的下行链路通信信号进行感知的情况。在感知方面,这相当于双站和多站雷达的设置,其中发射器和接收器在空间上分离,但它们的时钟要求是同步的。图3.5.1-1:基站自发自收感知示意图图3.5.1-2:基站间收发感知示意图I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)10在实际应用中,5G-A基站自发自收感知、基站间收发感知和UE发基站收感知在感知能力方面都是可行的。在密集的多径传播环境中,以现有下行链路或上行链路实际的发射功率值(小于25dBm)可以分别可靠地探测150米和50米以外的物体。此外,在信号带宽为100MHz的情况下,可以实现几米的距离分辨率,16个天线的均匀线性阵列的角度分辨率约为10度,在信道相干期内的移动速度分辨率为5米/秒。表3.5.1-1中提供了上述三种感知模式的对比信息,下行链路感知有可能取得比上行链路传感更准确的传感结果,因为下行链路感知中RRU通常有更高级的发射器,如更多的天线和更高的发射功率,而且整个传输信号是中心化已知的。基站间收发感知,发射器和接收器在空间上是分开的,但是是非同步的。由于在UE发基站收感知中,接收器完全了解系统协议、信号结构和感知信号发送时间,因此上行感知可以直接实现,不需要改变硬件和网络设置,也不需要全双工操作。然而,它估计的是相对的,而不是绝对的时间延迟和多普勒频率。因为时钟/振荡器在空间上分离导致UE发射器和BS接收机之间通常存在偏差,可通过相关算法和技术来解决收发机之间由于时钟偏差带来的感知量的模糊性。图3.5.1-3 UE发基站收感知结构图11I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)除上述三种基站作为感知者的情况外,还有UE作为感知者的情况,包括UE自发自收、UE间收发(UE-A发UE-B收)、基站发UE收,其基本原理分别与基站作为感知者的基站自发自收、基站间收发(基站A发B收)、UE发基站收类似,不再赘述。为了简化起见,此关键问题根据感知信号的发送设备和接收设备来定义如下潜在的感知方式:基站自发自收;基站A发B收;UE发基站收;UE自发自收;UE-A发UE-B收;基站发UE收。3.5.2 需求3.5.2 需求网络应支持所述潜在的感知方式,并且支持感知方式的选择、修改和多种感知方式的协作。表3.5.1-1:三种类型感知运算的对比I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)123.6 关键问题6:面向区域/面向目标感知3.6.1 问题描述3.6.1 问题描述不同感知应用的需求是存在差异的,有些需要对目标区域进行面向区域(Per-Area)感知,例如,民航机场UAV监管需要对特定的大范围空域进行感知探测以识别非法UAV(Unmanned Aerial Vehicle,无人机)入侵,又例如,V2X(Vehicle to Everything,车联网)动态地图应用需要对整个路段进行实时感知探测以更新动态地图给车辆辅助驾驶;而有些只需要对目标物体进行面向目标(Per-Object)感知,目标物体在某些情况可能是UE,或者说目标物体携带UE,例如,监管机构对可疑车辆或UAV的持续跟踪,又例如,通过基站和终端UE协作来检测人体呼吸心跳。因此,无线网络应当使能面向区域、面向目标感知,需要研究:针对一个区域或者特定目标,如何高效精准地对区域中的物体或者目标单体执行连续追踪感知;针对一个区域,如何实现一个区域范围内的感知管理。3.6.2 需求3.6.2 需求网络应支持面向区域和面向目标的感知,并且既支持单次感知也支持连续感知。网络还需考虑感知请求方(UE、AF等)的能力,包括:获取感知请求方提供的感知类型,感知范围,感知周期,感知精度等;网络可根据上述参数,执行面向区域或者面向目标的感知,以及选择感知设备和其它相关网元等。3.7 关键问题7:感知业务相关策略的确定3.7.1 问题描述3.7.1 问题描述相比于通信业务,感知业务也需要相应的策略信息以完成感知控制和感知测量数据的上报,需研究:感知策略的确定:感知网元SF为感知业务确定或从PCF(Policy Control Function,策略控制功能)获取合适的感知业务质量策略信息,用于表明通信网络为该感知业务分配的感知资源策略和感知执行策略;感知业务涉及感知控制信息的交互和感知测量数据的传输:若不同的感知业务对于感知相关的数据传输有差异化要求,则网络(如SF或PCF等)还需要为感知业务制定差异化的通信传输服务质量策略信息,用于表明通信网络为该感知业务分配的通信传输资源和传输策略。例如通信策略可能包括3GPP TS 23.501定义的5G QoS参数(如5QI(5G QoS Identifier,5G服务质量标识),ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议)等)。13I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)3.7.2 需求3.7.2 需求网络需支持感知网元获取合适的感知业务策略信息。3.8 关键问题8:计费3.8.1 问题描述3.8.1 问题描述针对感知业务,运营商需提供资源进行空口感知或传输感知测量数据,因此当向网络外部提供感知业务时需明确计费策略,主要包括如下方面:计费对象,如感知业务提供者(如第三方应用平台)或感知业务使用者(如订阅业务的用户);计费标准,如基于流量或感知等级或服务调用次数等执行计费;计费方案,包括不同场景中的计费策略、话单格式等,需明确相关网元的新增功能要求。3.8.2 需求3.8.2 需求网络应支持感知业务计费,需要研究网络如何支持感知业务计费:如何适配现有网络计费架构实现感知业务计费;支持不同服务消费对象(3GPP UE/AF)的感知业务计费;支持不同感知业务执行维度(按区域/目标/时间周期)的计费方案设计;基于不同感知服务等级的差异化计费策略;针对感知业务的通用计费话单设计。3.9 关键问题9:安全隐私3.9.1 问题描述3.9.1 问题描述相比传统的3GPP定位或测距技术,无线通感技术具有更强大的感知能力。无线感知不仅支持对特定终端的追踪,还可以对周围物理环境进行感知刻画获取物体的位置分布、形状尺寸、移动轨迹、速度方向等信息,特别是人体健康检测还涉及个人呼吸心跳等关键敏感信息,以及特定区域的一些敏感目标,如军事单位或军事器械。无线通感技术在获取物理世界环境数据的同时,其泛在感知特性可能会给感知目标及感知相关功能带来新的潜在威胁,为5G系统带来新的安全挑战,无线通感技术的设计与实现应充分考虑相关安全及隐私问题。具体来说,一方面,通感技术具有泛在感知特性,感知目标可能无法发现潜在感知过程,5G系统应充分考虑国家地区管控要求及用户隐私保护,实现无线通感业务的安全合规开展。另一方面,5G系统亟需面向无线通感业务的新架构、新协议增强现有的安全机制,实现无线通感业务数据安全流转、I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)14业务流程安全授权等功能。因此无线网络应当避免感知带来的安全隐私风险,需要研究:识别具有安全隐私风险的感知业务;如何对感知测量数据进行脱敏处理;如何对感知业务请求方进行授权检查;如何保证感知测量数据的安全传输;如何将感知测量数据安全地开放给第三方;如何对特定区域的感知业务进行管控;如何安全地收集非3GPP感知测量数据;如何安全地融合3GPP感知测量数据和非3GPP感知测量数据;如何安全地使可信第三方请求发现位于特定UE附近的感知群组。3.9.2 需求3.9.2 需求网络应满足感知目标、感知区域和移动网络中感知相关功能的安全隐私及管控要求。无线通感系统应支持感知测量数据的机密性保护和完整性保护,实现感知测量数据的安全流转。无线通感系统应支持面向通感业务的授权机制,确保感知全流程可管可控。无线通感系统应支持面向感知业务的用户同意机制,保护感知目标、感知相关用户终端区域的隐私。5G系统应在符合用户同意、监管和运营商政策的前提下,支持从授权的非3GPP感知设备收集非3GPP感知数据,并将其安全地提供给5G网络进行处理。5G系统应在符合用户同意、监管和运营商政策的前提下,支持融合3GPP感知数据和非3GPP感知数据以获得组合的感知结果。5G网络应支持安全地提供安全机制以使受信任的第三方能够请求发现正在向其请求服务的UE附近的感知群组。感知群组为一组位置已知且感知测量数据可以被同步收集的感知接收方和发射方。3.10 关键问题10:感知测量数据处理3.10.1 问题描述3.10.1 问题描述如下表所示,在不同的感知场景和业务需求情况下,感知设备接收的感知信号,可能需要经过一个或多个处理节点的处理,比如,UE端、基站端、或NWDAF或SF、或感知服务器等,进而获取最终感知测量数据或感知结果。15I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)需要研究:是否需要对来自终端或基站的感知测量数据进行处理后再提供给感知需求方;感知测量数据以何种内容或数据格式提供给感知需求方;如何处理来自多基站/终端的感知测量数据。3.10.2 需求3.10.2 需求在感知业务发起的时,需要:支持直接提供感知测量数据给感知需求方,或对感知测量数据进行处理后再提供给感知需求方;支持选择合适的感知测量数据处理节点;支持根据感知请求对感知测量数据进行处理并输出相应的内容或数据格式。3.11 关键问题11:感知业务连续性3.11.1 问题描述3.11.1 问题描述在许多感知场景下,被感知设备(如UE)或被感知物体可能处于移动状态下,如基站发射UE接收的场景下,当被感知设备跨基站发生切换时,感知业务也会受到影响或甚至中断;再如基于基站的感知模式,当被感知物体从当前基站感知设备(RAN node 1)的感知范围移动到相邻基站感知设备(RAN node 2)的感知范围,感知业务可能会受到影响或中断。此外,还需要考虑感知设备故障、表3.10.1-1:潜在的感知相关数据说明I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)16感知设备能力不足、感知资源受限等问题。因此,需要研究:当被感知设备(如UE)发生切换时或当基站感知设备发生改变时,是否需要保证感知业务的连续性;哪些场景下感知业务连续性需要考虑,以及如何保证感知业务连续性。3.11.2.需求3.11.2.需求 当被感知设备(如UE)发生切换时或当基站感知设备发生改变时,需要保证感知业务的连续性;当被感知物体移动时,需要保证感知业务的连续性;当感知设备无法满足感知需求时(例如,感知设备故障,感知设备能力不足、感知资源受限等),需要保证感知业务的连续性。3.12 关键问题12:感知设备能力3.12.1 问题描述3.12.1 问题描述1)支持现有非3GPP感知设备:当前市场已经有非常多的非3GPP感知设备(如雷达和摄像头等传感设备)在使用,如何能融合并支持这部分非3GPP感知设备,进而可以提升感知性能,或者降低部署成本等。现有非3GPP感知设备可以包括两种:1.与5G系统无关的独立设备,例如独立部署的摄像头、传感器,这种设备不具有5G网络的接入能力,5G网络目前也无法对这种设备进行识别和管理。2.依赖于5G系统部署的设备,例如手机上的摄像头,在基站上部署的传感器,这种设备虽然不具备5G网络的接入能力,但是运营商网络可以通过对UE或者基站的管理对现有非3GPP感知设备进行管理。2)支持无网络参与的感知业务:当前感知业务主要是有网络参与的场景下进行。然而在一些没有网络参与的场景下,也有感知业务的需求,比如高速路上或隧道中,车与车之间进行的感知业务,还有一些仓库中设备间进行的感知业务等。3.12.2 需求3.12.2 需求需要研究:当前定义的通信感知系统如何支持现有非3GPP感知设备(包括根据业务需求进行现有非3GPP感知设备的发现选择以及对现有非3GPP感知设备进行控制和获得数据);如何利用现有非3GPP感知设备提升感知性能;如何适配不同感知设备的数据;根据从现有非3GPP感知设备获得的感知测量数据确定感知结果,并进行感知结果开放;无网络参与场景下,支持感知业务的架构;17I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)如何支持没有网络参与的感知业务,例如,感知节点的发现、选择、处理等;如何授权/计费/管理没有网络参与场景下的感知业务;如何支持不同运营商的感知节点间进行感知业务。3.13 关键问题13:UE感知配置3.13.1 问题描述3.13.1 问题描述无线网络为了实现感知能力需要增强相关功能网元,其种最重要的是引入感知设备,包括基站和终端设备。基于感知需求,不管是终端自身应用触发,还是服务器通过网络触发,终端设备可能需要作为感知设备执行感知探测。终端相关的感知操作,涉及识别可执行感知的PLMN网络、选取合适的感知方式(基站发UE收,UE发基站收,UE自发自收UE A发UE B收)、发现和选择协作UE、采用高效的感知测量数据处理方式(UE计算感知结果,UE上报感知测量数据并由网络计算感知结果)、获取可用的感知无线资源、遵循的安全隐私策略等等。这些感知参数信息应当在终端执行感知之前就配置到终端上,以使得UE能够合法合规高效准确地执行感知探测。而且配置信息不仅需要针对有网络覆盖范围情况下可用,还需要考虑在无网络覆盖范围情况下可用。综上考虑需研究:确定需要为UE配置哪些感知参数信息;如何将感知参数信息配置给UE;UE上存在出厂配置、网络配置、应用配置感知参数信息冲突时如何应对。3.13.2 需求3.13.2 需求网络需考虑终端设备参与感知的情况:制定UE必需的感知参数信息;设计合适的参数初始下发机制;设计合适的参数更新机制,包括终端主动请求和网络主动推送。设计感知应用与无线网络联合制定感知策略的机制。3.14 关键问题14:感知结果反馈类型3.14.1 问题描述3.14.1 问题描述I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)18通感网络架构4.1 简介如第2章所述,蜂窝网通信感知能力可应用于未来生产生活中的多种不同场景,其中的感知需求方、感知执行方、感知粒度、感知要求等都存在差异,这就要求5G-A通感网络架构的设计需兼顾功能性、通用性和兼容性。此外,架构设计还需考虑使能端到端感知能力的基础功能,包括感知业务的触发、感知控制的管理、感知测量数据的处理以及感知结果的开放与策略更新等。本章介绍潜在的通感网络架构、架构中网元的功能及接口定义。考虑到感知功能与5GC(5G Core Network,5G核心网)中现有功能模块的耦合程度,可以将通感网络架构大致分为两种类型:紧耦合和松耦合。此外,由于感知业务的测量数据量较大,且有些业务存在较高的业务实时性,这将带来计算资源的需求,未来感知系统可以考虑和算力系统交互获取相应的计算资源。在不同的通感融合场景中,感知业务请求方对感知结果的反馈需求也不尽相同。如天气监测、铁路巡检场景,需要周期性反馈感知结果;如飞行入侵检测、家居安全检测场景,需要感知到某个事件发生时反馈;如高精地图、路径规划场景,需要感知结果持续不间断地反馈。如果感知业务请求方只是想了解某个UE当前的信息(位置、周围环境、速度等),那就需要立即反馈感知结果。因此,需要研究:有哪些感知反馈类型;针对事件反馈,具体有哪些事件;周期性反馈是否支持最大次数上报;有没有多种反馈类型组合使用的场景;立即反馈属于一次性感知任务,其余类型的感知任务是否需要显示删除。3.14.2 需求3.14.2 需求网络应支持感知业务请求方对感知结果反馈的不同类型。19I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)基于架构A1,可以将SF与LMF合设,称之为LMF(含SF),此时可以重用LMF与AMF、NEF、UDM、NWDAF、PCF等5GC网元之间的接口进行感知交互,如图4.2.1-2所示。LMF(含SF)和RAN/UE之间的感知控制信令通过AMF进行传输;RAN/UE获取的感知测量数据可经由控制面传递到LMF(含SF),采用重用LPP(LTE Positioning Protocol,LTE定位协议)或NRPPa(NR 4.2 紧耦合架构(A类型)紧耦合架构中,感知功能将与现有5GC架构深度融合,尽可能依托现有5GC功能、接口和协议来实现感知能力的使能和对外开放,包括面向感知业务的鉴权/授权、移动性管理、会话管理,能力开放和计费等功能,能够支持面向区域、面向目标感知,也能支持基站感知、终端感知、端站协作感知,故可作为广域通用架构。考虑到感知功能可以拆分为CP(Control Plane,控制面)和UP(User Plane,用户面)两个子功能,即感知控制面功能和感知用户面功能,而这两种子功能可以考虑分离或集中实现在两个或者一个网元中。4.2.1 架构A1:C-U不分离架构4.2.1 架构A1:C-U不分离架构本架构考虑新增感知网元SF,即感知C-U不分离的情况,该新增网元与AMF、NEF、UDM(Unified Data Management,统一数据管理)、NWDAF、PCF、LMF(Location Management Function,位置管理功能)和UPF等5GC网元设置接口并进行交互,如图4.2.1-1所示。SF和RAN(Radio Access Network,无线接入网)/UE之间的感知控制信令通过AMF进行传递,RAN/UE获取的感知测量数据可经由控制面或用户面传输到SF,其中的用户面可经UPF转发或直接传输到SF,另外还需支持UE执行感知和(R)AN执行感知场景中的感知计费。图4.2.1-1:紧耦合C-U不分离架构I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)20此外,该架构还可以支持非3GPP感知设备,如现有雷达和摄像头等传感设备。根据部署的不同,主要分为两种方式来支持现有非3GPP感知设备:1)非3GPP感知设备需要通过UE来将感知测量数据发送到5G核心网的SF;2)采用基站外挂感知设备的部署方式,非3GPP感知设备的测量数据通过实现的方式发送到5G核心网的SF;3)非3GPP感知设备需要通过AF将感知测量数据发送到5G核心网的SF;SF针对非3GPP感知设备的测量数据进行适配,并根据需要与3GPP感知测量数据进行融合处理,从而提升基于感知测量数据处理得到的感知结果的精度。4.2.1.1 网元功能4.2.1.1 网元功能本架构新增的SF网元可以根据感知需求,独立部署或与5GC网元(如AMF或LMF等)合设部署。该网元可以实现第6章节中定义的感知基本功能,如感知授权、感知控制、感知测量数据处理和结果输Positioning Protocol Annex,NR定位协议A)协议进行传输,也可以通过用户面传递的方式,采用UPF转发或直接传输到LMF(含SF)。图4.2.1-2:SF与LMF合设架构(参考点方式)21I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)出等。若感知功能与LMF合设,LMF和GMLC(Gateway Mobile Location Center,网关移动定位中心)需进行功能增强以支持第6章定义的感知基本功能,如下:SF:核心网感知控制和感知测量数据处理网元,包括处理3GPP感知设备的感知测量数据,以及处理非3GPP感知设备的感知测量数据;GMLC:运营商网络内处理感知请求的第一个网元,执行隐私检查或授权功能,路由感知请求到AMF,进行LMF选择等;LMF:合设感知功能,通过控制面或用户面从RAN节点或UE获取感知测量数据,计算得出可以呈现给AF的感知结果(或者是透传感知得到的感知测量数据);4.2.1.2.接口定义4.2.1.2.接口定义感知网元与AMF、NEF、UDM、NWDAF、PCF、LMF和UPF等5GC网元设置接口并进行交互,具体定义如下:NS1:感知网元与AMF间新增NS1接口,该接口可传递感知控制信令;对于控制面上传感知测量数据的场景,该接口也可传递感知测量数据;NS2:感知网元与NEF间新增NS2接口,该接口可传递通过NEF中转的感知网元与业务侧AF(Application Function,应用功能)交互的信令消息,同时将感知结果开放给AF;AF可以通过该接口与感知网元交互,将现有非3GPP感知设备的相关信息发送给对应的感知网元。感知网元也可以通过该接口与AF进行交互,发送对现有非3GPP感知设备的请求,从而获取现有非3GPP感知设备的非3GPP感知测量数据。非3GPP感知测量数据可能通过该控制面接口传输,也可能通过用户面的连接发送给感知网元;NS3:感知网元与UDM间新增NS3接口,通过该接口可实现鉴权或授权,获取UE感知签约信息、服务AMF信息或其他信息;NS4:感知网元与NWDAF间新增NS4接口,通过该接口,感知网元可与NWDAF共同完成感知业务相关的AI(Artificial Intelligence,人工智能)处理;NS5:感知网元与PCF间新增NS5接口,通过该接口,感知网元可将感知业务的感知要求、QoS要求或感知结果等信息传递到PCF,PCF决策生成感知业务相关的PCC策略;NS6:感知网元与LMF间新增NS6接口,通过该接口,感知网元可获取位置相关信息,如感知区域、感知目标的RAN信息、被感知UE的位置信息等;NS7:感知网元与用户面功能新增NS7接口,感知测量数据可经用户面功能由(R)AN直接传输至感知网元,也可经UPF间接转发至感知网元,若(R)AN执行感知的场景中经UPF转发,UPF需改造支持I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)22(R)AN粒度的数据传输。除上述新增接口外,现有接口(如N1、N2、N5、N8、N33等)需支持传递感知业务相关信息,如鉴权信息、感知业务类型、感知业务质量要求、感知测量数据、感知结果等。若感知功能与LMF合设,与LMF和GMLC相关的接口(如AMF与LMF之间的NL1接口、AMF与GMLC之间的NL2接口、NEF与GMLC之间的NL5接口、UDM与GMLC间的NL6接口、LMF和GMLC之间NL10接口等)也需支持感知传递感知业务相关信息,LMF和GMLC之间新增NL9接口。具体说明如下:N33:为AF与NEF之间的接口,通过该接口可以传递感知业务类型、业务要求、感知结果等;NL5:为NEF与GMLC之间的接口,通过该接口可以传递感知业务类型、业务要求、感知结果等;NL6:为GMLC与UDM之间的接口,通过该接口可以传递隐私检查数据;NL2:为NEF与AMF之间的接口,通过该接口可以传递感知业务类型、业务要求、感知结果等;NL1:为AMF与LMF之间的接口,通过该接口可以传递感知业务类型、业务要求、感知结果等;NL10:为GMLC与LMF之间的接口,通过该接口可以传递感知业务类型、业务要求、感知结果等。对于非3GPP感知设备,其与UE的接口采用非3GPP接入技术,如WiFi等。4.2.2 架构A2:C-U分离架构4.2.2 架构A2:C-U分离架构本架构考虑新增感知子功能,即感知控制面功能(SF-C)和感知用户面功能(SF-U),该新增的两个网元与AMF、NEF、UDM、NWDAF、PCF和UPF等5GC网元设置接口并进行交互,如图4.2.2-1所示。感知控制面功能和RAN/UE之间的感知控制信令通过AMF进行传递,RAN/UE获取的感知测量数据可经由用户面传输到感知用户面网元,其可经UPF转发或直接传输到SF。图4.2.2-1:紧耦合C-U分离架构23I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)此外,新增通过PC5接口与UE A连接的UE B,UE A可以通过Sidelink的方式发现UE B,共同执行感知任务。UE间的感知任务及数据交互可以承载在PC5接口上。类似的,UE A和UE B通过PC5接口执行感知同样适用于4.2.1节中的C-U不分离架构。4.2.2.1 网元功能本架构新增的两个网元可以根据感知需求,独立部署或与5GC网元(如AMF或LMF)合设部署,基本功能包括:感知控制面功能(SF-C,SF Control Plane Function):与现有5GC控制面网元交互,负责控制面消息传递,将感知用户面功能的地址提供给基站/UE;感知用户面功能(SF-U,SF User Plane Function):负责收集和分析终端或基站生成的感知测量数据(对数据的收集类似 MDT(Minimization of Drive Tests,最小化路测)中的TCE(Trace Collection Entity,轨迹收集实体)TS37.320),得出最终的感知结果,并将其开放给UE或应用(图4.2.2-1中所示应用可为AF或DN(Data Network,数据网));其中,感知测量数据可经UPF转发或直接传输到感知用户面功能。此外,感知用户面功能还需支持UE或(R)AN执行感知时的感知计费。4.2.2.2 接口定义感知控制面功能与5GC控制面网元进行交互,感知用户面功能与基站或UPF进行交互,具体接口定义如下:NS1:感知控制面功能与AMF间新增NS1接口,该接口可传递感知控制信令;对于控制面上传感知测量数据的场景,该接口也可传递感知测量数据;NS2:感知控制面功能与NEF间新增NS2接口,该接口可传递通过NEF中转的感知网元与业务侧AF交互的信令消息,同时将感知结果开放给AF;NS3:感知控制面功能与UDM间新增NS3接口,通过该接口可实现鉴权或授权,获取UE感知签约信息、服务AMF信息、或其他信息;NS4:感知控制面功能与NWDAF间新增NS4接口,通过该接口,感知控制面功能可与NWDAF共同完成感知业务相关的AI处理;NS5:感知控制面功能与PCF间新增NS5接口,通过该接口,感知控制面功能可将感知业务的感知要求或QoS要求或感知结果等信息传递到PCF,PCF决策生成感知业务相关的PCC策略;NS6:感知网元与LMF间新增NS6接口,通过该接口,感知网元可获取位置相关信息,如感知区域、感知目标的RAN 信息、被感知UE的位置信息等;NS7:感知用户面功能与UPF新增NS7接口,感知测量数据可经用户面功能由(R)AN直接传输I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)244.3.1.网元功能4.3.1.网元功能网络新增感知网元SF,该功能与传统5GC相对独立,负责感知授权、能力交互、网元选择、控制和数据处理等功能,详见第六章。至感知网元,也可经UPF间接转发至感知网元,若(R)AN执行感知的场景中经UPF转发,UPF需改造支持(R)AN粒度的数据传输;NS8:感知控制面功能与感知用户面功能新增NS8接口,通过该接口,可以传递感知处理策略、上报感知结果等。4.3 松耦合架构(B类型)感知松耦合架构与现有5GC相对独立,感知网元无需与5GC交互或只执行较少交互,可用于局域场景或专网场景。对于只存在特定区域内感知需求的场景或只存在感知需求的场景,松耦合架构可以实现在无需5GC控制或只需部分网元参与控制的情况下提供感知业务,还可以通过SF本地化部署实现感知测量数据或感知结果不出园区,从而满足企业对感知测量数据或感知结果安全隐私的需求,还可降低感知时延。该架构简单、灵活高效、传输节点少、易部署,可选支持UE相关的感知需求,按需考虑授权、移动性管理和计费等功能的实现方案。图4.3-1:松耦合架构25I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)本章节基于第4章的架构描述,对于每种潜在的通感网络架构定义对应的感知控制面和感知用户面协议栈。其中,感知控制面协议栈是面向感知控制信令传输的协议栈,感知用户面协议栈是面向感知用户面数据传输的协议栈。5.1 感知业务控制协议栈5.1.1 紧耦合架构的控制面协议栈5.1.1 紧耦合架构的控制面协议栈本章节为紧耦合架构的控制面协议栈,适用于第4.2.1章节所描述的C-U不分离架构,及第4.2.2章节所描述的C-U分离架构。包括RAN与SF/SF-C之间的控制面协议栈,和UE与SF/SF-C之间的控制面协议栈。如图5.1.1-1所示,紧耦合架构旨在最大化重用现有5G网络的功能、接口、协议,因此对于4.3.2 接口定义4.3.2 接口定义SF直接与RAN节点建立连接,感知控制面信令消息和感知测量数据均经新定义接口NS1传递。当UE参与感知时,控制面信令消息通过AMF转发到SF,感知测量数据经NS1传递。此外,SF也可能与5GC网元AMF、NEF或NWDAF间存在接口,以控制AF必须通过核心网功能向SF提供感知业务需求。NS1:感知网元与(R)AN间新增NS1接口,该接口传递感知控制信令或感知测量数据;一种部署实现方式中,感知功能也可部署在基站;NS2:感知网元与AMF间可能新增NS2接口,该接口接收来自UE的感知业务需求或者传递感知网元与核心网其他网元的信令消息,如与UDM的交互消息;NS3:感知网元与NEF间可能新增NS3接口,该接口传递感知网元通过NEF中转的与业务侧AF交互的信令消息,同时将感知结果开放给AF,感知功能与AF的交互也可能不经过NEF;备注:实际部署情况下,NS2和NS3会二选一,即AF通过NS2(NEF)间接向SF或直接向SF(无NEF)发送感知业务请求;或者,AF通过N33(NEF)和NS2(AMF)向SF发送感知业务请求。NS4:感知网元与NWDAF间可能新增NS4接口,通过该接口与NWDAF共同执行智能化分析与预测,生成感知结果。通感协议栈I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)26如图5.1.1-2所示,类似RAN-SF/SF-C的控制面协议栈设计逻辑,对于SF/SF-C和UE之间的感知控制面信令,类似会话管理网元SMF与UE之间的会话管理信令的交互,可以调用AMF的信令传递服务,即将感知控制信令封装成NRSP-C(NR Sensing Protocol for the Control plane,NR感知协议-控制面)信元,在NS1接口上SF/SF-C通过HTTP/2协议将其发送给AMF,在N1接口上AMF再将其通过NAS(Non-Access Stratum,非接入层)协议发送给UE。SF/SF-C和RAN之间的感知控制面信令,类似SMF(Session Management Function,会话管理网元)与RAN之间的会话管理信令的交互,可以调用AMF的信令传递服务,即将感知控制信令封装成NRSPa-C(NR Sensing Protocol annex for the Control plane,NR感知协议a-控制面)信元,在NS1接口上SF/SF-C通过HTTP/2(Hyper Text Transfer Protocol/2,超文本传输协议/2)协议将其发送给AMF,在N2接口上AMF再将其通过NGAP(Next Generation Application Protocol,下一代应用协议)协议发送给RAN。图5.1.1-1:RAN-SF/SF-C,控制面协议栈-紧耦合架构27I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)在控制面拥塞的情况下,可以将UE与SF/SF-C之间的控制信令通过用户面进行传递。协议栈如下:图5.1.1-2:UE-SF/SF-C,控制面协议栈-紧耦合架构图5.1.1-3:UE-SF/SF-C,基于用户面承载的控制面协议栈-紧耦合架构I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)285.1.2 松耦合架构的控制面协议栈5.1.2 松耦合架构的控制面协议栈本章节为松耦合架构的控制面协议栈,适用于第4.3章节所描述的松耦合架构,包括RAN与SF之间的控制面协议栈,和UE与SF之间的控制面协议栈。如图5.1.2-1所示,松耦合架构旨在低成本高灵活度地实现网络感知能力,比如某些情况下可以无需部署AMF、UDM等功能网元,因此对于SF和RAN之间的感知控制面信令,需要设计新的接口和协议,但实际上可以参考RAN与AMF之间N2接口的设计,即NRSPa-C类似NGAP协议作为3GPP定义的独立协议进行设计,可以直接承载在IP(Internet Protocol,互联网协议)上,也可以承载在SCTP(Stream Control Transport Protocol,流控制传输协议)或UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)之上。如图5.1.2-2所示,UE与SF之间的控制面协议栈与紧耦合架构中UE与SF之间的控制面协议栈相同。图5.1.2-1:RAN-SF,控制面协议栈-松耦合架构29I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)5.2 感知测量数据上报协议栈5.2.1 紧耦合架构的用户面协议栈5.2.1 紧耦合架构的用户面协议栈本章节为感知测量数据上报的用户面协议栈,适用于第4.2.1章节所描述的C-U不分离架构,及第4.2.2章节所描述的C-U分离架构。包括RAN与SF/SF-U之间的用户面协议栈,和UE与SF/SF-U之间的用户面协议栈。其中RAN与SF/SF-U之间的用户面协议栈包括直接IP路由方式的协议栈选项a,及通过UPF转发方式的协议栈选项b,或者还可以通过5.1.1中的RAN-SF控制面协议栈来传输。如图5.2.1-1所示,如果RAN探测得到的感知测量数据主要是针对区域或单个物体而与UE无关,因此RAN上报给SF的感知测量数据可以承载在节点级数据通道中,因此可以设计新的接口和协议,当然也可以参考RAN与UPF之间的N3接口而重用GTP-U(GPRS Tunnelling Protocol for the User plane,GPRS用户面隧道协议)协议。如果RAN探测得到的感知测量数据与UE关联,则可以重用UE粒度的数据传输通道,在RAN与SF之间采用GTP-U协议。即NRSPa-U(NR Sensing Protocol annex for the User plane,NR感知协议a-用户面)作为3GPP定义的独立协议进行设计,可以直接承载在IP协议上,也可以承载在UDP或GTP-U之上。图5.1.2-2:UE-SF,控制面协议栈-松耦合架构I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)30如图5.2.1-2所示,类似图5.2.1-1逻辑,不同之处在于RAN与SF之间感知测量数据传输需要经过UPF,即重用RAN与UPF之间的N3接口和GTP-U协议,UPF再将感知测量数据转发给SF。即NRSPa-U作为3GPP定义的独立协议进行设计,在N3接口上RAN通过GTP-U协议将其发送给UPF,在NS7接口上UPF再将其通过感知路由协议发送给SF。图5.2.1-1:RAN-SF/SF-U,用户面协议栈选项a图5.2.1-2:RAN-SF/SF-U,用户面协议栈选项b31I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)如图5.2.1-3所示,UE作为感知设备探测获取到感知测量数据,如果感知需求方是UE并在本地计算使用,则无需上报给网络侧,否则需要将感知测量数据上报给SF。类似于近距离通信ProSe中UE与ProSe配置网元之间建立的用户面连接,UE可以根据SF的IP地址建立两者之间的连接,并且通过UE的PDU会话进行承载。即NRSP-U(NR Sensing Protocol for the User plane,NR感知协议-用户面)作为3GPP定义的独立协议进行设计,可以直接承载在现有的PDU会话之上。5.2.2 松耦合架构的用户面协议栈5.2.2 松耦合架构的用户面协议栈本章节为松耦合架构的控制面协议栈,适用于第4.3章节所描述的松耦合架构,包括RAN与SF之间的用户面协议栈,和UE与SF之间的用户面协议栈。如图5.2.2-1所示,如果RAN探测得到的感知测量数据主要是针对区域或单个物体而与UE无关,因此RAN上报给SF的感知测量数据可以承载在节点级数据通道中,因此可以设计新的接口和协议,当然也可以参考RAN与UPF之间的N3接口而重用GTP-U协议。即NRSPa-U作为3GPP定义的独立协议进行设计,可以直接承载在IP协议上,也可以承载在UDP或GTP-U之上。图5.2.1-3:UE-SF/SF-U,用户面协议栈I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)32如图5.2.2-2所示,UE与SF之间的用户面协议栈与紧耦合架构中UE与SF之间的用户面协议栈相同。图5.2.2-1:RAN-SF,用户面协议栈图5.2.2-2:UE-SF,用户面协议栈33I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)本章节描述了为了实现端到端通感服务所需要引入的通感基本功能,这些基本功能可以实现在第4章中的感知功能模块中,也可以通过增强其它功能模块实现。6.1 感知授权在感知业务请求方(如外部AF/UE/内部网元)向网络请求感知业务时,网络需要基于授权信息来判断是否允许其使用网络的感知能力进行所请求的感知业务。从感知业务应用主体角度,该授权可以针对具体应用、业务类型、用户等进行授权检查;从感知业务自身属性角度,该授权可以针对感知QoS、地理区域、时间/时刻要求等进行授权检查。在感知业务执行设备(UE/基站)向网络侧注册感知能力时,网络可能需要基于运营商的策略或者对设备的授权信息判断是否允许其在网络进行感知能力注册。该授权可以针对 感知设备类型、感知能力类型、感知地理区域、时间/时刻等进行授权检查。此外,感知授权还需考虑安全隐私,无线感知可能会涉及到一些敏感的个人信息或非公共区域环境信息,所以网络一方面需要对业务请求方进行感知授权,另一方面需要从感知目标(如车)或区域(如政府大楼)拥有方获取被感知的授权,若被感知对象为3GPP可识别 用户,则可在签约信息中携带是否可被感知的标识。授权信息可以存储在UDM/UDR中,AMF基于从UDM/UDR获取的该授权信息对UE/内部网元进行授权检查,而NEF基于从UDM/UDR获取的该授权信息对AF进行授权检查。对感知能力提供设备的授权信息可存储在UDM/UDR或AMF/SF中,AMF基于获取的授权信息对UE/NR进行授权检查。6.2 感知能力交互5G网络中并不是所有设备都升级支持了感知功能,例如只有一部分UE/RAN/AMF支持了感知功能而可以与SF进行交互;此外,每个网元都规划了各自的服务区域。因此,为了成功执行感知业务请求,支持感知功能的设备需要将其感知能力通知给其它网元或注册到NRF,从而使得网元之间可以查询并选择到具有相应感知能力的网元,例如,NEF通过NRF选择SF,AMF通过NRF选择SF,AMF/SF选择基站/UE。(1)网元感知能力注册通感基本功能I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)34对于AMF而言,AMF还可以基于RAN感知能力生成其感知能力:即AMF基于多个RAN感知能力得到其感知能力,然后将其感知能力注册到NRF,用于SF/NEF选择合适的AMF。(2)网元选择对应于第7章中的端到端流程,会涉及到不同的网元选择方式。如图6.2-2所示,网元选择方式1为AF触发感知需求的场景,在NEF收到AF的感知需求之后直接选择SF,再由SF选择AMF。方式1比较适用于无需UE参与的感知,以及AF不指定参与感知的UE的场景。通常情况下,网络将为各网元配置相应的能力信息,网元可以将其支持的能力信息注册到NRF,以便于其它网元进行网元选择和网元服务发现。类似地,感知能力(例如:服务范围,支持的感知精度)作为一种新的网络能力也需要进行NRF注册:AMF获取感知能力并将其注册到NRF,用于SF/NEF选择合适的AMF;SF注册其感知能力到NRF,用于NEF/AMF选择合适的SF。图6.2-2:网元选择方式1:AF触发NEF选择SF,以及SF选择AMF图6.2-1:感知能力注册35I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)如图6.2-3所示,网元选择方式2为AF触发感知需求的场景,在NEF收到AF的感知需求之后先选择AMF,再由AMF选择SF。方式2可以支持无需UE参与的感知,以及AF不指定参与感知的UE的场景;但尤其适用于AF指定参与感知的UE的场景,因为AMF必然是参与感知的UE的服务AMF,例如感知车辆周边环境信息,此时参与感知的UE可以是车辆本身,则NEF可以直接通过UDM查询获取UE的服务AMF,而无需通过NRF选择AMF。如图 6.2-4所示,网元选择方式3为UE触发感知需求的场景,在AMF收到UE的感知需求之后直接选择SF。方式1适用于UE作为感知需求方直接向网络请求感知业务的场景。上述三种网元选择方式中,除了通过NRF查询来选择SF,AMF/NEF还可以根据本地配置来选择图6.2-4:网元选择方式3:UE触发AMF选择SF图6.2-3:网元选择方式2:AF触发NEF选择AMF,以及AMF选择SFI M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)36(1)SF控制/选择感知方式:输入:感知业务信息、AF期望感知方式、感知结果信息(SF历史感知统计信息)、RAN能力SF。另,SF的选择可以基于如下的选择因子:a.感知业务类型(如高精地图、天气监测);b.感知QoS(如感知分辨率、感知精度);c.SF的服务区域;d.SF的物理位置;e.SF的能力(如是否支持CU分离满足低时延);f.SF的负荷。6.3 感知方式选择如3.5章节所述,存在6种基本的感知方式,包括基站自发自收、基站A发B收、UE发基站收、UE自发自收、UE-A发UE-B收、基站发UE收。此外,在实际的感知过程中,还可以根据不同的感知场景、感知环境、感知业务需求等采用上述6种感知方式的组合进行感知。SF作为集中控制节点,根据感知业务需求确定合适的感知方式以及感知设备的收发角色。图6.3-1中感知设备1/2可以分别是基站或者终端设备:图6.3-1 感知方式选择37I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)业务要求可以分为多种等级,主要包括以下参数:感知业务类型、感知目标的距离/速度/角度的分辨率和精度、刷新率、目标检测率、目标虚警率、感知区域、检测速度区间、持续时长、反馈周期、时延等。感知控制功能将基于感知业务要求、网络感知能力、网络拓扑、感知业务策略等生成感知控制参数,主要包括以下参数:距离/速度/角度分辨率和精度、帧率、持续时长、感知测量数据上报周期、更新或结束流程指令等。图6.4-1:感知控制示意图信息/资源信息、UE能力信息。输出1/2:感知方式、感知设备1/2的收发角色、感知周期、感知时间信息、感知精度信息等。(2)主感知设备(如感知设备1)控制/选择感知方式:输入(即输出1):感知方式、感知周期、感知时间信息、感知精度信息等。输出3:感知设备1/2的收发角色、感知周期、感知时间信息、感知资源信息等。6.4 感知控制当SF接收来自UE或通过NEF接收来自AF的感知请求后,需要根据感知请求中携带的业务要求,生成对感知设备(RAN或UE)的感知控制命令以获取相应的感知测量数据;当感知业务需求发生改变时,支持更新或结束感知流程。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)38 单站感知:-数据源来自单站:基于单站输入的感知测量数据生成感知结果。-数据处理:每个所请求感知业务的感知测量数据独立上报和处理。多站不协同感知:-数据源来自多站:基于多站输入的感知测量数据生成感知结果,但各站感知测量数据不重叠无关联。-数据处理:感知测量数据不做协同处理,SF依据所请求的感知业务,处理感知测量数据,为感知业务提取对应的感知结果。多站协同感知:6.5 感知测量数据处理感知测量数据处理的场景包括,1)3GPP感知测量数据处理,即UE或基站上报3GPP 感知测量数据到SF进行处理;2)非3GPP感知测量数据处理,即SF收集非3GPP感知测量数据进行处理;3)3GPP和非3GPP感知测量数据融合处理,即SF同时收集3GPP感知测量数据以及非3GPP感知测量数据进行融合处理。3GPP感知测量数据处理,如图6.5-1所示,基站根据感知需求获取感知测量数据后,上报给SF进行处理,SF据此生成最终的感知结果,可以包括单站感知、多站不协同感知、多站协同感知几种情况。考虑到上报数据量大小,感知测量数据可以是点云信息。图6.5-1:感知测量数据处理39I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)对于基站自发自收、基站A发B收或UE发基站收的场景,基站向SF上报获取的感知测量数据分2种情况:标准化的感知业务对应的感知测量数据:基站可以根据预定义的消息格式将感知测量数据发送给SF。非标准化的感知业务对应的感知测量数据:基站可以通过容器(container)将感知测量数据发送给SF。本情况主要适用于友好厂商间协同的情况,例如,基站厂商和SF厂商是友好厂商。图6.5-2:3GPP和非3GPP感知测量数据融合处理-数据源来自多站:基于多站输入的感知测量数据生成感知结果,并且多站感知测量数据是为同一区域或为同一个感知业务所探测的数据。-数据处理:可以对多站感知测量数据进行融合协同处理,以期提升感知性能。感知测量数据的处理方法,即对感知结果的提取,将依据感知业务请求,由感知控制功能进行指示。类似地,SF也可以对来自一个或多个UE的感知测量数据进行上述处理,还可以联合UE和基站的感知测量数据进行上述处理。非3GPP感知测量数据处理,如图6.5-2所示,SF接收3GPP感知测量数据,同时也接收非3GPP感知测量数据,将二者融合处理,获得感知结果,最后开放给AF。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)406.6 感知结果开放感知能力开放是指在收到来自感知业务请求方(如外部AF/UE/内部网元)的感知请求后,感知网元控制感知设备执行感知操作并获取感知测量数据,并对感知测量数据进行处理生成感知结果,最后通过NEF将其开放给外部AF,或直接发送给UE及内部网元。在通过网络授权和用户同意的情况下,SF也可将感知结果开放给非感知业务请求方的NF,如NWDAF,用于模型训练和协同分析。其中感知测量数据应包含3GPP感知测量数据和非3GPP感知测量数据,感知结果应按对不同感知测量数据的网络处理能力做相应区分,定义如下:3GPP感知测量数据:由3GPP的无线电信号受目标物体或环境影响(例如反射、折射、衍射)产生的感知测量数据。非3GPP感知测量数据:由非3GPP感知设备(如雷达和摄像头等传感设备)提供的关于目标物体或环境的感知测量数据。感知结果:处理感知测量数据产生的用于响应感知消费者请求的结果。同时运营商执行感知计费,可以从不同维度进行计费考量,如基于感知精度、感知时延、感知准确率、感知时长、感知流量、感知等级、感知服务调用次数等。6.7 感知测量数据本地化处理及结果开放感知设备(UE/RAN)获取感知测量数据,上报给SF进行分析处理以后,开放感知结果给AF。考虑通感业务时延和上报的感知测量数据量等因素,对于一些对时延敏感且用户群体相对集中的感知业务,比如,无人驾驶、智慧工厂等场景,可以通过部署本地SF的方式,在本地对感知测量数据进行处理,以减小业务时延,提升感知性能,同时,又可以减少对大网的负载。根据感知结果开放的执行实体不同,可分为本地分析&本地开放、本地分析&中心开放两种类型:图6.5-3:感知测量数据传输方式41I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)本地分析&本地开放:-感知测量数据处理:根据本地SF的部署情况,网络可以选择在本地对感知测量数据进行处理,并提取感知结果;-感知结果开放:对提取出的感知结果直接开放给本地部署的AF,最大限度地缩短业务时延,以及减小对大网的负载。本地分析&中心开放:-感知测量数据处理:根据本地SF的部署情况,网络可以选择在本地对感知测量数据进行处理,并提取感知结果;-感知结果开放:由本地SF提取的感知结果发送给中心SF进行统一管理,并开放给中心AF。相对于将感知测量数据直接上报给中心SF进行分析,该方式通过本地SF对感知测量数据进行分析,只需向中心SF发送提取的感知结果,将大大减小向中心SF传输的数据量,减轻感知业务对大网的负载;同时,感知业务提供商只需部署中心AF,减小其部署成本。6.8 UE感知参数配置终端可以作为感知设备执行感知操作获取感知测量数据,但每个终端都具有相应的感知权限,包括可执行感知的PLMN网络、可选取的感知方式、是否可作为发现UE或协作UE、是否可由UE计算感知结果或UE上报感知测量数据并由网络计算感知结果、可用哪些无线感知资源、需遵循哪些安全隐私策略等。终端执行感知之前需获取这些感知配置参数,以使得UE能够合法合规高效准确地执行感知探测。配置参数包括有网络覆盖情况下的参数,以及在无网络覆盖情况下的参数。在5GS中,通过PC5和Uu接口的无线感知配置参数可以通过以下方式提供给UE:图6.7-1:感知测量数据本地化处理及结果开放I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)427.1 5GC紧耦合流程7.1.1 AF触发感知该流程可以由AF应用或内部网元触发感知请求。AF通过NEF或内部网元将感知请求直接发送给SF节点或者通过AMF发送给SF节点,进而实现SF根据感知请求控制基站或UE执行感知测量的功能,以及根据基站或UE上报的感知测量数据进行计算并将感知结果开放给AF的功能或返回到内部网元。通感基本流程-在ME中预配置;或-在UICC中配置;或-在ME中预配置,在UICC中配置;或-由感知应用服务器通过核心网(如PCF)和/或通过应用层消息提供/更新;或-由核心网(如PCF)提供/更新给UE。如果上述描述的相同配置参数由不同的来源提供,UE应按以下优先级考虑:-由核心网(如PCF)提供/更新;-由感知应用程序服务器通过V1参考点提供/更新;-在UICC中配置;-在ME中预配置。PC5和Uu接口感知配置参数的基本原则:-HPLMN给UE配置PLMN粒度的感知配置参数;-HPLMN合并来自归属PLMN和其他PLMN的感知配置参数并提供给UE;-VPLMN或HPLMN中的PCF可以随时更新或撤销感知配置参数;-由核心网(如PCF)向UE提供感知配置参数,但可以由UE触发参数请求。43I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)1.感知应用AF向NEF发送融合感知业务请求信息,携带业务类型(如动态地图,车速检测,车辆跟踪,紧急事件通知,车辆稽核),业务要求(感知分辨率,感知精度,帧率,持续时长,目标区域信息,时延,感知目标信息(如车辆类型,车辆标识,位置信息),指定感知节点信息(如UE信息)等。2.NEF对AF的业务感知请求进行授权检查,授权信息可本地保存在NEF或UDM中,NEF可以向UDM请求授权验证。NEF从UDM获取隐私检查信息,执行隐私检查。例如,如果UE不允许某类业务获得与自身相关的感知测量数据或感知结果,则NEF拒绝感知请求。NEF根据感知请求的参数,路由感知请求。从UE用户的角度看,感知测量数据或感知结果包括了UE周围的环境信息,这是比较隐私的一类数据。借鉴LCS(Location Service,定位服务)中定位隐私检查思路,即如果一个应用希望获得UE周边的感知测量数据或感知结果,网络需要先确认该UE的用户是否允许该应用获取上述数据。对于SF和LMF合设的架构,需要在NEF和AMF之间引入GMLC,NEF将来自AF的感知请求发送给GMLC并由GMLC与UDM执行上述授权检查,并由GMLC将结果反馈给AMF。3.NEF授权通过后,在一种方式中,NEF选择合适的AMF,并向AMF发送感知业务请求消息,即执行步骤3-5。当内部网元触发时,由内部网元选择合适的AMF,并向AMF发送感知业务请求消息。图7.1.1-1:AF触发感知流程I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)44如果是面向区域的感知,NEF依据AF请求中的区域信息选择服务该区域的AMF。如果是面向目标的感知,NEF依据AF请求中的目标位置信息选择服务该区域的AMF;如果目标本身拥有UE通信模块而具备UE能力,例如车辆,则可以认为面向目标感知是对UE周边进行感知,此时可以选择该UE的服务AMF作为AMF,且NEF通过查询UDM获得服务该UE的AMF信息。在另一种方式中,NEF可以先选择SF,再由SF选择AMF。当内部网元触发时,由内部网元选择SF,再由SF选择AMF。如果是面向区域的感知,NEF依据AF请求中的区域信息选择服务该区域的SF。如果是面向目标感知,NEF依据AF请求中的目标位置信息选择服务该区域的SF;如果目标本身拥有UE通信模块而具备UE能力,例如车辆,则可以认为面向目标感知是对UE周边进行感知,此时可以选择该UE的服务SF作为SF,且NEF通过查询UDM获得服务该UE的AMF ID,再根据AMF ID选择合适的SF。4.对于SF和LMF合设的架构,由GMLC执行上述操作,即GMLC在授权通过后选择合适的AMF,并向AMF发送感知业务请求消息。对于区域感知场景,GMLC还可以不经过AMF而直接选择LMF,并向LMF发送感知请求,因此GMLC需要支持LMF选择功能。AMF根据目标区域信息或目标位置信息选择合适的SF。其中,SF可以将自己的服务区域注册至NRF,进而AMF可以通过查询NRF来选择SF。5.AMF将感知请求发送给SF。6.如果SF根据感知请求选择使用基于RAN感知方式,则执行6a(参见7.3.1);如果SF根据感知请求选择使用UE辅助感知方式,则执行6b(参见7.3.2);如果SF根据感知请求选择使用基于UE感知方式,则执行6c(参见7.3.3)。如果基站和终端能够执行感知操作,则向SF返回感知响应,携带成功指示,否则携带失败指示。感知网元进而向请求业务的第三方应用返回感知响应。7.SF根据基站反馈的感知测量数据进行感知计算,并得到最终感知结果。8.SF将感知结果返回给AMF。对于区域感知场景,SF可以通过AMF和NEF返回给AF,或者直接将感知结果通过NEF返回给AF。对于SF和LMF合设的架构,AMF将感知结果通过GMLC和NEF返回给AF。9.AMF将感知结果通过NEF返回给AF。对于SF和LMF合设的架构,AMF将感知结果通过GMLC和NEF返回给AF。当内部网元触发时,AMF将感知结果发送给内部网元。7.1.2 UE触发感知45I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)1.UE向AMF发起感知请求,携带业务类型(如动态地图,车速检测,车辆跟踪,紧急事件通知),业务要求(感知分辨率,感知精度,帧率,持续时长,目标区域信息,时延,感知目标信息(如车辆类型,车辆标识,位置信息),指定感知节点信息(如UE信息)等。2.AMF根据目标区域信息或目标UE位置信息选择合适的SF。其中,SF可以将自己的服务区域注册至NRF,进而AMF可以通过查询NRF来选择SF。当LMF与SF合设时,AMF选择LMF(SF),并向LMF(SF)发送感知请求。3.AMF将感知请求发送给SF。4.如果SF根据感知请求选择使用基于RAN感知方式,则执行4a(参见7.3.1);该流程由UE触发感知请求,AMF将感知请求直接发送给SF节点,进而实现SF根据感知请求控制基站或UE执行感知测量的功能,以及根据基站或UE上报的感知测量数据进行计算并将感知结果返回给的UE功能。图7.1.2-1:UE触发感知流程注 1:图中请求感知业务的UE与执行感知业务的UE可能相同或不同I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)46如果SF根据感知请求选择使用UE辅助感知方式,则执行4b(参见7.3.2);如果SF根据感知请求选择使用基于UE感知方式,则执行4c(参见7.3.3)。如果基站和终端能够执行感知操作,则向SF返回感知响应,携带成功指示,否则携带失败指示。感知网元进而向请求业务的UE返回感知响应。对于SF和LMF合设的架构,LMF(SF)从RAN节点获取测量数据可重用NRPPa过程,从UE获取测量数据可重用LPP过程。相关的消息可通过控制面传输,也可通过用户面传输。5.SF根据基站反馈的感知测量数据进行感知计算,并得到最终感知结果。6.SF将感知结果返回给AMF。7.AMF将感知结果返回给UE。7.2 5GC松耦合流程7.2.1 AF触发感知该流程由AF应用或内部网元触发感知请求,NEF将感知请求直接发送给SF节点或内部网元将感知请求通过AMF发送给SF节点,进而实现SF根据感知请求控制基站执行感知测量的功能,以及根据基站上报的感知测量数据进行计算并将感知结果开放给AF的功能或返回到内部网元。图7.2.1-1:AF触发感知流程47I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)1.感知应用AF向NEF发送融合感知业务请求信息,携带业务类型,业务要求(如动态地图,车速检测,车辆跟踪,紧急事件通知),业务要求(感知分辨率,感知精度,帧 率,持续时长,目标区域信息,时延,感知目标信息(如车辆类型,车辆标识,位置信息等),指定感知节点信息(如UE信息)等。2.NEF对AF的业务感知请求进行授权检查。授权通过后,NEF根据目标区域信息或目标物体位置信息选择合适的SF。当内部网元触发时,由AMF根据从内部网元接收的目标区域信息或目标物体位置信息选择合适的SF。3.如果SF根据感知请求选择使用基于RAN感知方式,则执行3a(参见7.3.1);如果SF根据感知请求选择使用UE辅助感知方式,则执行3b(参见7.3.2);如果SF根据感知请求选择使用基于UE感知方式,则执行3c(参见7.3.3)。如果基站和终端能够执行感知操作,则向SF返回感知响应,携带成功指示,否则携带失败指示。感知网元进而向请求业务的第三方应用返回感知响应。4.SF根据基站反馈的感知测量数据进行感知计算,并得到最终感知结果。5.SF将感知结果通过NEF返回给AF。当内部网元触发时,SF将感知结果通过AMF发送给内部网元。7.2.2 UE触发感知该流程由UE触发感知请求,UE经由AMF将感知请求发送给SF节点,进而实现SF根据感知请求控制基站执行感知测量的功能,以及根据基站上报的感知测量数据进行计算并将感知结果返回给的UE功能。图7.2.2-1:UE触发感知流程I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)481.UE向AMF发起感知请求,携带业务类型(如动态地图,车速检测,车辆跟踪,紧急事件通知),业务要求(感知分辨率,感知精度,帧率,持续时长,目标区域信息,感知目标信息(如车辆类型,车辆标识,位置信息),指定感知节点信息(如UE信息)等。2.AMF根据目标区域信息或目标物体位置信息选择合适的SF。其中,SF可以将自己的服务区域注册至NRF,进而AMF可以通过查询NRF来选择SF。3.AMF将感知请求发送给SF。4.如果SF根据感知请求选择使用基于RAN感知方式,则执行4a(参见7.3.1);如果SF根据感知请求选择使用UE辅助感知方式,则执行4b(参见7.3.2);如果SF根据感知请求选择使用基于UE感知方式,则执行4c(参见7.3.3)。如果基站能够执行感知操作,则向SF返回感知响应,携带成功指示,否则携带失败指示。感知网元进而向请求业务的UE返回感知响应。5.SF根据基站反馈的感知测量数据进行感知计算,并得到最终感知结果。6.SF将感知结果返回给AMF。7.AMF将感知结果返回给UE。7.3 通用子流程7.3.1 基于RAN感知感知模式为基站自发自收、或基站A发B收时,SF向RAN发送感知控制请求以控制RAN发起感知测量数据的探测和获取。图7.3.1-1:基于RAN感知子流程49I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)1.SF根据目标区域信息/目标物体位置信息选择合适的RAN,并向RAN发送感知控制请求,以控制RAN执行感知探测;同时携带SF-U的IP及端口号,用于接收感知测量数据。对于松耦合架构,SF可以直接发给基站,不需要通过AMF。2.RAN进行感知测量数据的探测,获取感知测量数据。3.RAN将感知测量数据上报给SF-U。对于紧耦合架构,基站可以通过AMF或UPF发给SF;对于松耦合架构,基站可以直接发给SF,不需要通过AMF或UPF。4.SF-U向SF-C报告其接收到了感知测量数据。对于SF和LMF合设的架构,由LMF(SF)获取测量数据并计算获取感知结果。LMF(SF)从RAN节点获取感知测量数据可重用NRPPa过程,相关的消息(例如感知测量数据)可通过控制面传输,也可通过用户面传输。7.3.2 UE辅助感知感知模式为UE发基站收、或基站发UE收时,SF向RAN和UE发送感知控制请求以控制RAN和UE发起感知测量数据的探测和获取。1.SF根据目标区域信息/目标物体位置信息选择合适的RAN,或者SF先选择合适的AMF,AMF再根据目标区域信息/目标物体位置信息选择合适的UE,并向RAN和UE发送感知控制请求,以控制RAN和UE执行感知探测;同时携带SF-U的IP及端口号,用于从RAN或UE接收感知测量数据。对于松耦合架构,SF可以直接发给基站,不需要通过AMF。图7.3.2-1:UE辅助感知子流程I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)501.SF根据目标区域信息/目标物体位置信息选择合适的UE,或者SF先选择合适的AMF,AMF再根据目标区域信息/目标物体位置信息选择合适的UE,并向UE发送感知控制请求,以控制UE执行感知探测;同时携带SF-U的IP及端口号,用于从UE接收感知测量数据。对于SF和LMF合设的架构,LMF从UE获取相关的感知测量数据,并根据感知测量数据计算获取对于SF和LMF合设的架构,LMF从RAN节点或从UE获取相关的感知测量数据,并根据感知测量数据计算获取感知结果。LMF从RAN节点获取测量数据可重用NRPPa过程,从UE获取测量数据可重用LPP过程。相关的消息可通过控制面传输,也可通过用户面传输。2.RAN和UE进行感知测量数据的探测,获取感知测量数据。其中RAN可以与UE交互以收集一些基本信息,包括感知能力信息、感知资源需求信息、分配的感知资源信息等。3.RAN或UE将感知测量数据上报给SF-U。对于紧耦合架构,基站可以通过AMF或UPF发给SF;对于松耦合架构,基站可以直接发给SF,不需要通过AMF或UPF。4.SF-U向SF-C报告其接收到了感知测量数据。7.3.3 基于UE感知感知模式可以是UE自发自收、或UE-A发UE-B收时,SF根据请求信息向UE发送感知控制请求以控制UE发起感知测量数据的探测和获取。图7.3.3-1:基于UE感知子流程51I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)1.UE和/或基站执行感知探测获取感知测量数据,通过以下多种方式开放给AF:1a、用户面方式:UE得到的感知测量数据通过PDU会话发送到AF;或者,通过用户面先发送到SF后再通过NEF开放给AF。基站得到的感知测量数据通过用户面先发送到SF后再通过NEF开放给AF。图7.4-1 感知业务连续性流程感知结果。LMF从UE获取测量数据可重用LPP过程。相关的消息可通过控制面传输,也可通过用户面传输。2.UE进行感知测量数据的探测,获取感知测量数据。3.UE将感知测量数据上报给SF-U。4.SF-U向SF-C报告其接收到了感知测量数据。7.4 感知业务连续性流程UE和/或基站需要其得到的感知测量数据通过核心网开放给感知服务器(AF)。当感知目标发生移动时,或当感知设备发生移动时,或当感知设备发生改变时,需要保证感知业务的连续性。对于UE生成感知测量数据的情况,可通过传统用户面发送到AF,也可以先上报给SF再通过SF开放给AF;对于基站生成感知测量数据的情况,需要先上报给SF并通过SF开放给AF。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)521b、控制面方式:UE得到的感知测量数据通过RAN和AMF发送到SF,或通过RAN直接发送到SF,然后通过NEF开放给AF。基站得到的感知测量数据通过AMF发送到SF,或直接发送到SF,然后通过NEF开放给AF。2.UE启动测量,收集周围基站的信息,生成测量报告并发送给源基站。3.源基站根据收到的UE测量报告,选择一个合适的基站作为目标基站,并将感知探测相关的参数发送给目标基站。4.存在三种业务连续性保证方式:4a,如果UE采用传统用户面传输感知测量数据,则利用当前基于Xn或N2的切换流程,将用户面路径切换到目标基站。UE可以通过目标基站发送感知数据到AF/AS。如果UE或基站采用用户面传输感知测量数据到SF,则利用当前基于Xn或N2的切换流程,将用户面路径切换到目标基站。UE可以通过目标基站或目标基站先发送感知测量数据到SF,SF再通过NEF开放给AF。4b,如果当前UE或基站采用控制面传输感知数据,则通过切换N2连接,来更新UE或基站与SF之间的控制面路径,SF再通过NEF开放给AF。对于基站生成感知测量数据的情况,如果感知目标从RAN1移动到RAN2,此时不涉及UE切换而是涉及感知业务从RAN1切换到RAN2,SF可以基于RAN1和RAN2的感知测量数据获取感知目标的连续感知测量数据。5.UE和/或新基站执行通过更新后的数据传输路径将感知测量数据发送给AF。7.5 无网络参与的感知业务流程无网络参与的感知业务场景,包括UE1自发自收和UE1发UE2收的场景。UE在进行本地感知业务(无网络参与)前,需要网络提前将感知业务相关的策略及配置参数下发到UE本地,当使用运营商资源时,还需要额外的运营商授权。对于多个UE协同进行感知业务,需要先确定感知发射和感知接收的角色。53I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)图7.5-1:无网络参与的感知业务流程1a.在UE自发自收的模式下,UE1根据本地相应的策略和配置,发起感知业务。1b.在UE1发,UE2收的模式下,需要进行感知业务的发现,可以重用近距离通信的发现机制,其中需要包括感知能力的信息,比如感知发射能力,或感知接收能力,以便确定UE1和UE2的感知接收或发射的角色。2.确定上述角色后,UE1和UE2进行感知业务的建立过程,其中需要交互业务相关参数、QoS参数等。3.感知测量数据获取和处理,根据业务的需要,可以由UE1或UE2来处理感知测量数据。比如UE1作为感知接收端,则感知测量数据可以在UE1进行处理;反之UE2作为感知接收端,可以处理感知测量数据。4.根据业务需要,感知测量数据处理结果(即感知报告)可以在UE1和UE2间进行交互。例如,UE2处理感知测量数据时,可以将感知报告发送到UE1。7.6 UE感知参数配置流程感知参数配置流程用于5G网络向终端设备提供执行感知操作所必须的配置参数。核心网网元(如PCF)可以作为感知配置参数的管控方,负责参数的存储、推送、更新、撤销等操作。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)541.UE通过NAS消息向AMF发送UE感知能力信息和UE策略消息,UE策略消息包括感知参数配置请求消息。2.AMF根据UE感知能力信息选择支持感知能力的PCF。3.AMF向选择的PCF发送UE策略消息(感知参数配置请求消息)。4.PCF为UE确定相应的感知配置参数。5.PCF将感知配置参数作为UE策略的一部分,通过AMF发送给UE。6.UE存储感知配置参数并向PCF返回响应消息。当感知应用AF要将其应用相关的感知配置参数发给UE时,AF触发向PCF发起感知参数配置流程。当UE判断其缺少感知参数或当前感知参数无效时,UE触发向PCF发起感知参数配置流程以请求对应参数:-感知参数有效性计时器到期;-无相关参数,例如:无UE希望使用的感知业务的参数、无UE当前所处区域的参数、或由于异常情况丢失参数。图7.6-1:UE触发感知参数配置55I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)1.AF向NEF发送UE感知参数配置请求消息。2.NEF对AF请求进行授权后,将AF请求存放UDR。3.PCF从UDR获取AF请求:-针对已注册UE,UDR发通知消息给该UE的PCF;-针对未注册UE,待UE注册网络后,该UE的PCF再从UDR索取AF请求。4.PCF根据AF请求为UE确定相应的感知配置参数。5.PCF将感知配置参数作为UE策略的一部分,通过AMF发送给UE。6.UE存储感知配置参数并向PCF返回响应消息。7.7 UE和SF间用户面连接创建流程7.7.1 SF发起用户面连接创建7.7.1 SF发起用户面连接创建当SF收到来自AF、UE或是内部网元的感知请求时,且SF根据感知请求决定使用“UE辅助感知”或“基于UE感知”方式时,SF选择了UE作为感知设备。此时,SF可以向感知设备 UE发起如下的用户面连接创建流程,以便后续UE的感知测量数据经由用户面上报给SF。图7.6-2:AF触发感知参数配置I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)560.SF收到来自AF、UE或是内部网元的感知请求,选择UE作为感知设备。1.SF向感知设备UE发送用户面连接创建请求,请求消息中携带SF的用户面信息,包括SF地址等。2.如果UE没有PDU会话,或现有PDU会话并不适用于感知,则UE创建感知PDU会话。3.UE向SF发送用户面连接创建成功响应,响应中携带UE地址。4.SF通知UE创建安全连接(通知消息可以通过控制面,也可以通过用户面)。5.UE创建与SF间的安全连接。6.UE通过与SF间的用户面,将UE测量数据上报给SF。7.7.2 UE发起用户面连接创建7.7.2 UE发起用户面连接创建当UE作为感知设备需要上报感知测量数据时,UE可以发起如下的用户面连接创建流程,以便UE的感知测量数据经由用户面上报给SF。图7.7.1-1:SF发起用户面连接创建57I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)1.UE有感知测量数据需要上报给SF。2.如果UE没有PDU会话,或现有PDU会话并不适用于感知,则UE创建感知PDU会话。3.UE向SF发送用户面连接创建请求,请求消息中携带UE地址。4.SF向UE发送用户面连接创建成功响应,响应中携带SF地址。5.UE创建与SF间的安全连接。6.UE通过与SF间的用户面,将UE测量数据上报给SF。7.8 辅助UE的Sidelink发现选择流程当感知方式是UE-A发UE-B收时,SF可以向目标UE发送Sidelink UE辅助感知请求,目标UE根据收到的请求通过Model A或Model B的以Sidelink的方式发现辅助UE。辅助UE与当前SF建立连接后,当前SF可以通过7.3.3.的流程控制目标UE和辅助UE进行感知。图7.7.2-1:UE发起用户面连接创建I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)58图7.8-1:辅助UE的Sidelink发现选择1.SF根据目标区域信息/目标物体位置信息选择合适的UE,同时根据感知任务确定需要使用UE-1发UE-2收的方式进行感知,向UE发送Sidelink UE辅助感知请求,以控制UE通过Sidelink的方式发现辅助UE;同时携带SF-C的ID信息或SF-U的IP及端口号,用于辅助UE与SF建立连接。2a.UE向周围发送宣告消息,其中包含感知任务相关信息,如需要的感知能力等,同时包含SF-C的ID信息或SF-U的IP及端口号,用于与SF建立连接。2b.周围的辅助UE接收到宣告消息,确定具有支持该感知任务的能力且愿意作为辅助UE完成该感知任务,使用宣告消息中包含的SF信息与SF建立连接。3a.UE监听周围UE发送的征集消息。周围的辅助UE向UE发送发现征集消息,其中携带其感知能力信息。3b.UE确定辅助UE可以完成该感知任务,向辅助UE反馈发现响应消息,其中包含SF-C的ID信息或SF-U的IP及端口号。3c.辅助UE使用发现响应消息中包含的SF信息与SF建立连接。其中,UE可能通过Model A或Model B的方式发现辅助UE,若使用Model A,则执行2a,2b步骤,若使用Model B,则执行3a-3c。59I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)图7.9-1:UE或(R)AN上报非3GPP感知测量数据给SF步骤1-3通过UE上报非3GPP感知测量数据的方法,来传输非3GPP感知测量数据到5G核心网的感知处理节点(SF)。1.非3GPP感知设备产生感知测量数据。2.非3GPP感知设备通过非3GPP接入技术(如WiFi,蓝牙等)与UE建立传输通道,用于传输非3GPP感知测量数据。3.UE通过现有3GPP技术建立与5G核心网的感知处理节点建立传输通道,其中包括控制面,或用4.SF根据UE和多个可选的辅助UE的信息确定执行该任务的UE和辅助UE,并确定其发送方和接收方的分配。5.SF通过7.3.3的流程控制UE和辅助UE进行感知测量。7.9 支持现有非3GPP感知设备的流程7.9.1 通过UE或(R)AN支持非3GPP感知设备的流程7.9.1 通过UE或(R)AN支持非3GPP感知设备的流程I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)601.SF接收到来自AF或UE等的感知需求后,决定使用非3GPP感知测量数据,根据目标区域信息/目标物体位置信息选择合适的AF,并向AF发送感知控制请求,SF可以直接发给AF,或者通过NEF发户面的通道。步骤1a-3a通过基站外挂非3GPP感知设备的方法,来传输非3GPP感知测量数据到5G核心网的感知处理节点(SF)。1a.非3GPP感知设备产生感知测量数据。2a.通过实现的接口或连接或者私有接口,基站获取非3GPP感知测量数据。3a.建立基站与5G核心网的感知处理节点(如SF)的数据传输通道,并将非3GPP感知测量数据发送到SF。4.感知处理节点(SF)获取非3GPP感知测量数据,进行数据的处理或适配,或者与3GPP感知测量数据进行融合。7.9.2 通过AF支持非3GPP感知设备的流程7.9.2 通过AF支持非3GPP感知设备的流程图7.9-2:AF开放非3GPP感知测量数据给SF61I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)无线信号天然具备通信和感知的能力,可对区域环境、目标物体、事物状态等进行探测而获得相应的感知结果,包括测距、测角、测速、成像、辨别、定位、追踪等功能,从而实现对物理世界的感知探索。作为5G-A的一个重要的演进方向,通信感知融合是可以为智慧交通、智慧低空、智慧生活、智慧网络等典型应用构建基础能力并将发挥关键作用。本研究报告系统性的提出了面向 5G-A 的通感网络,给出了无线感知的定义、典型感知场景下的关键问题、基于关键问题设计的网络架构、接口协议、端到端业务流程,覆盖了基站感知、端站协同感知、终端感知、非3GPP感知等多种感知模式,从而实现了5G-A无线网络融合感知能力,为下一阶段的通感融合标准化、设备接口规范要求研究等提供重要研究基础。目前,5G-A主要基于当前5G网络系统叠加感知能力,通过划分专用感知资源、增强现有通信信号、增加感知控制和计算网元、扩展现有网络接口协议来实现网络感知能力,可以服务于基础的感知应用。未来阶段可以考虑在新波形、新频段(如太赫兹频段)、新网络架构上系统性地对网络感知和通信能力进行全新设计,做到更深度无缝的融合,具备物理-数字空间感知、通信感知计算融合、智能化感知交互和协同、广义多维感知协作等特性,以服务于未来更多样更复杂更高精的通信感知场景。从网络架构角度,未来网络需要满足极低时延、极高可靠、极高精度、极高分辨率、超大带宽、送给AF。其中AF可以通过应用层方式获得其所支持的非3GPP感知设备的感知能力,作为AF的感知能力注册至NRF,进而SF可以通过查询NRF来选择AF作为感知节点。2.AF通过非3GPP连接(可能通过有线连接、非3GPP的无线连接等方式)通过应用层方式对非3GPP感知设备进行感知控制,请求获取感知测量数据。3.非3GPP感知设备产生感知测量数据。4.非3GPP感知设备通过非3GPP连接通过应用层方式向AF上报感知测量数据。5.AF将感知测量数据或经过处理的感知测量数据开放给SF,可以直接发给SF,或者通过NEF发送。其中,AF可以通过控制面直接将数据进行上报,也可以通过与SF协商,通过用户面进行上报,用户面数据传输可能基于具体实现。SF获取非3GPP感知测量数据,进行数据的处理或适配,或者与3GPP感知测量数据进行融合处理。总结与展望I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)62海量接入等方面的通信感知需求,因此需要对网络架构进行方位的升级,或者设计新的通感架构和接口协议。该网络内的各网元设备可以通过通信、感知、计算、AI等软硬件资源和逻辑处理能力,进行感知测量数据的共享、按需传输、协同处理,从而实现终端基站融合、多维感知融合、通信感知融合、通信计算融合、物体感知和网络状态感知的融合,打造一个通感算智能化无线网络。IMT-2020(5G)推进组通信感知融合任务组愿携手通信感知产业相关企业与组织、垂直行业、科研机构与高校等加强合作,一起推动通感融合网络架构的技术研究及标准化,加快构建5G-A网络基础感知能力,推进通感融合应用产业化进程。附录9.1 术语定义63I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)9.2 缩略词表I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)6465I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告(第二版)主要贡献单位单位全称(排名不分先后)中国移动通信有限公司研究院中国联合网络通信集团有限公司中国电信集团有限公司中国信息通信研究院华为技术有限公司中兴通讯股份有限公司中信科移动通信技术股份有限公司维沃移动通信有限公司OPPO广东移动通信有限公司小米科技有限责任公司联想集团电子科技大学

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    全球5G专网发展洞察及运营商应对思考中国联通研究院2024年3月版权声明版权声明本报告版权属于中国联合网络通信有限公司研究院,并受法律保护。转载、摘编或利用其他方式使用本报告文字或者观点的,应注明“来源:中国联通研究院”。违反上述声明者,本院将追究其相关法律责任。2前 言前 言本报告聚焦频谱政策、技术趋势、客户需求、竞争格局,分析专频开放将对运营商产生的影响,依此对国家提出政策建议,对运营商提出应对思考。编写组成员(排名不分先后):编写组成员(排名不分先后):中国联通研究院、中国联通集团政企BG3报告目录报告目录PART1 全球5G专频专网发展洞察PART1 全球5G专频专网发展洞察 政策:国外5G公网进展缓慢,试图通过开放专频拉动产业发展政策:国外5G公网进展缓慢,试图通过开放专频拉动产业发展 政策:国内为公众5G授权优质中低频段,逐步探索5G工业专频政策:国内为公众5G授权优质中低频段,逐步探索5G工业专频 技术:云网融合成为电信运营商拓展行业市场的敲门砖技术:云网融合成为电信运营商拓展行业市场的敲门砖 技术:5G确定性能力持续提升,与工业协议适配程度提高技术:5G确定性能力持续提升,与工业协议适配程度提高 客户:对成本、安全、性能等需求升级,产业仍在探索解决客户:对成本、安全、性能等需求升级,产业仍在探索解决 竞争:全球玩家依靠自身优势尝试切入5G专网市场竞争:全球玩家依靠自身优势尝试切入5G专网市场 研判:频谱开放研判:频谱开放将改变现有产业格局,对运营商引入新的竞争将改变现有产业格局,对运营商引入新的竞争PART2 对国家:政策建议PART2 对国家:政策建议 明确开放原则,谨慎开放5G专频规划与使用明确开放原则,谨慎开放5G专频规划与使用 建议将专频授权给运营商,有利于产业集聚建议将专频授权给运营商,有利于产业集聚 加快5G规模化政策推进,实现跨部门协同、产业协作加快5G规模化政策推进,实现跨部门协同、产业协作PART3 对运营商:应对思考PART3 对运营商:应对思考 加速由“集成服务商”向“技术服务提供商”转变加速由“集成服务商”向“技术服务提供商”转变 强化在5G 工业互联网领域的技术创新和通用能力输出强化在5G 工业互联网领域的技术创新和通用能力输出 从差异化定制化项目转向发展通用产品化业务从差异化定制化项目转向发展通用产品化业务 针对已授权频谱行业及非授权行业进行分类施策针对已授权频谱行业及非授权行业进行分类施策 转变角色,甘做“垫脚石”和“铺路人”转变角色,甘做“垫脚石”和“铺路人”优化组织模式,创新商业模式,实现一体化能力聚合优化组织模式,创新商业模式,实现一体化能力聚合附1:全球5G专网频谱发展洞察附1:全球5G专网频谱发展洞察 全球已有37个国家和地区出台或计划出台本地5G频谱政策全球已有37个国家和地区出台或计划出台本地5G频谱政策 欧洲:企业热情高涨踊跃申请专频许可,工业巨头成主力欧洲:企业热情高涨踊跃申请专频许可,工业巨头成主力 亚太:日本推行“5G公网 Local 5G”双轨发展战略亚太:日本推行“5G公网 Local 5G”双轨发展战略 亚太:韩国向非电信运营商授权5G专网频谱、印度放弃专频策略亚太:韩国向非电信运营商授权5G专网频谱、印度放弃专频策略 美洲:美国的5G专频专网以CBRS共享频段为主体美洲:美国的5G专频专网以CBRS共享频段为主体 中国:为公众5G授权优质中低频段,谨慎探索5G专频规划与使用中国:为公众5G授权优质中低频段,谨慎探索5G专频规划与使用 中国:工信部批复国铁集团5G-R试验频率中国:工信部批复国铁集团5G-R试验频率附2:国内外5G专网产业实践洞察附2:国内外5G专网产业实践洞察 美国运营商:放弃布局云业务,5G2B市场或将沦为管道美国运营商:放弃布局云业务,5G2B市场或将沦为管道 美国云巨头:强势入局,推出直接面向企业的5G专网服务美国云巨头:强势入局,推出直接面向企业的5G专网服务 部分国家电信运营商:仍积极探索5G专网服务部分国家电信运营商:仍积极探索5G专网服务 设备商:华为、中兴服务运营商,诺基亚探索5G SaaS服务设备商:华为、中兴服务运营商,诺基亚探索5G SaaS服务 设备商:浪潮同时布局5G专网基础设施及工业互联网平台设备商:浪潮同时布局5G专网基础设施及工业互联网平台 国内云厂商:阿里、腾讯主要依托云服务技术与运营商展开合作国内云厂商:阿里、腾讯主要依托云服务技术与运营商展开合作 工业巨头:西门子工业5G实践丰富,由需求方转向供给方工业巨头:西门子工业5G实践丰富,由需求方转向供给方 工业巨头:博世、ABB、施耐德倾向于积极拥抱产业合作工业巨头:博世、ABB、施耐德倾向于积极拥抱产业合作 国内电信运营商:跟进新兴技术,转型综合解决方案提供商国内电信运营商:跟进新兴技术,转型综合解决方案提供商 国内电信运营商:持续迭代升级面向行业的5G专网体系国内电信运营商:持续迭代升级面向行业的5G专网体系中 国 联 通 研 究 院核心观点核心观点5对对运营商运营商应对思考应对思考总体思路总体思路及时关注政策动态,提前引导政策走向,提前提前布局布局加强自身5G 工业互联网能力建设,能力建设,建强5G专网产业链话语权话语权n 发挥差异化能力优势,以技术引领产业发展发挥差异化能力优势,以技术引领产业发展 强化5G技术创新和通用能力输出n 推动共性产品孵化,形成核心、可复制的产品能力推动共性产品孵化,形成核心、可复制的产品能力 重点发力5G专网培训、运维、托管等技术服务业务n 做深行业洞察,分行业分客户做细分类施策做深行业洞察,分行业分客户做细分类施策 引导主管部门政策导向,有频与无频行业分类施策n 转变角色,甘做转变角色,甘做“垫脚石垫脚石”和和“铺路人铺路人”由直接面向行业用户,转变为赋能方实现价值赋赋能能n 创新组织模式创新组织模式 探索部分5G行业独立专网建设运营权建设运营权下放一线下放一线n 创新商业模式创新商业模式 横向拓展网络增值服务,纵向探索一体化应用形势研判形势研判 海外5G5G公网不完备公网不完备,政府鼓励市场化发展 海外频谱费用高昂,运营商承受财务压力,技术实力有限运营商承受财务压力,技术实力有限 海外龙头企业积极性高涨龙头企业积极性高涨,乐于拥抱新技术 海外开放5G专频,明确申报主体、使用范围明确申报主体、使用范围等 云计算云计算/互联网互联网企业以及工业巨头工业巨头依托自身“云网用”优势,将5G专网集成到解决方案中,谋求业务边界的拓展谋求业务边界的拓展 通信设备商通信设备商成为工业巨头、行业龙头、运营商等主体必不可少的合作方 国内专频试点一周年,基本实现自身应用,有待规模化应用及推广规模化应用及推广政策扫描政策扫描产业对标产业对标我国我国5G5G工业频率许可或将以工业制造为试点,逐渐向矿山、电力、电子制造、港口等行业以及设备商、云商等多主体拓展工业频率许可或将以工业制造为试点,逐渐向矿山、电力、电子制造、港口等行业以及设备商、云商等多主体拓展对国家对国家政策建议政策建议 中长期必将冲击中长期必将冲击运营商“第二增长曲线”对运营商对运营商影响分析影响分析 产业格局发生变化,运营商竞争压力增大 产业不确定性增加不确定性增加带来多重压力谨慎放开频谱,如果放开,建议明确工业专频并发放给运营商谨慎放开频谱,如果放开,建议明确工业专频并发放给运营商 避免频谱资源浪费,提高频谱资源利用率利用率 避免重复建设,避免产业分散避免产业分散、碎片化 有利于发挥运营商规模效应、集约运营规模效应、集约运营优势技术趋势:技术趋势:云网融合、设备白盒化、5GC设备一体化部署需求洞察:需求洞察:网络数据安全、差异化性能、低成本、网络自控制自配置等应对以上形势应对以上形势中 国 联 通 研 究 院ONTNETS/目录对国家:政策建议对国家:政策建议对对运营商运营商:应对思考:应对思考二、二、三、三、中 国 联 通 研 究 院1.1 1.1 从频谱政策看:从频谱政策看:国外国外5G5G公网进展缓慢,试图通过开放公网进展缓慢,试图通过开放 专频拉动产业发展专频拉动产业发展7n5G5G专网发展成为专网发展成为5G5G价值发挥的最主要方向,海外监管机构向行业企业等多种主体开放价值发挥的最主要方向,海外监管机构向行业企业等多种主体开放5G5G专频申请,专频申请,既是促进垂直行业既是促进垂直行业5G5G深入应用的考虑,深入应用的考虑,也是也是5G5G公共网络建设缓慢的无奈之选公共网络建设缓慢的无奈之选。目前,。目前,全球已有全球已有3737个国家个国家和地区出台或计划出台本地和地区出台或计划出台本地5G5G频谱政策频谱政策。分配对象分配对象涵盖运营商、行业企业、IT服务商/集成商、科研机构等分配分配方式方式 分配未被占用未被占用的专用频谱用于5G专网部署 通过监管机构二次授权的方式向企业分配专网频谱管理管理模式模式 明确申报主体、使用范围,允许企业在局域使用允许企业在局域使用 充分考量频谱干扰,随工业专网数量增加,将导致邻近及场景间专网的相互干扰国外国外5G5G行业专行业专频分配模式及发展情况频分配模式及发展情况n欧洲是出台专用频谱政策国家最多的区域,占比达欧洲是出台专用频谱政策国家最多的区域,占比达63c%【注【注1 1】德国、英国在2019年率先开放专用频率的许可法国将中频和高频段专网试验频谱分给需求企业n亚太地区的日本、韩国快速跟进亚太地区的日本、韩国快速跟进日本推行“5G公网 Local 5G”双轨发展战略韩国增加5G专网频谱分配,2022年起全面推进n美洲地区,受历史问题影响,频谱政策格局规划稍显缓慢美洲地区,受历史问题影响,频谱政策格局规划稍显缓慢美国以CBRS频段共享频谱为主体授权5G专频专网建设巴西于2022年中批准3.7-3.8GHz专网频段低功率地面站的技术要求,11月发放了第一份5G专网许可各各国国频频谱谱发发放放情情况况 国外国外5G5G公网建设缓慢公网建设缓慢 国外多采用频谱拍卖方式,频谱拍卖方式,运营商需要为频谱支付高昂费用,财务压力大 运营商技术、资金实力有限,导致5G5G基础设施建设缓慢基础设施建设缓慢 供给不足供给不足 行业需求逐步行业需求逐步扩大扩大 龙头企业态度积极,希望利用5G技术降本增效,但当前运营商公网建设情当前运营商公网建设情况无法满足该需求况无法满足该需求需求释放需求释放 频谱政策激进频谱政策激进 鼓励市场化发展鼓励市场化发展 鼓励非电信企业发展5G专频专网,缺乏战略考量和系统性,尚未有证据表尚未有证据表明驱动明驱动5GtoB5GtoB产业获得巨大成功产业获得巨大成功国外发展国外发展5G5G专频专网的背景分析专频专网的背景分析无奈之举无奈之举附附1 1:全球:全球5G5G专网频谱发展洞察专网频谱发展洞察中 国 联 通 研 究 院1.1 1.1 从频谱政策看:从频谱政策看:国内为公众国内为公众5G5G授权优质中低频段,逐授权优质中低频段,逐步探索步探索5G5G工业专频工业专频n截至截至20232023年年8 8月,工信部已向四大运营商授权许可月,工信部已向四大运营商授权许可公众移动通信频率公众移动通信频率资源带宽资源带宽1109MHz1109MHz,其中,其中73s%的频谱资源可用于的频谱资源可用于5G5G,有效保障有效保障5G5G通信容量和信号覆盖的需求通信容量和信号覆盖的需求,中低频段中低频段5G5G频率资源位居世界前列;频率资源位居世界前列;借此,运营商大力搭建基础设施和借此,运营商大力搭建基础设施和5G5G专网,有效促进行业高质量发展。专网,有效促进行业高质量发展。当前政策:当前政策:研究探索研究探索5G5G工业专用频谱规划和使用工业专用频谱规划和使用20202020年年3 3月,月,工信部印发工信部印发关于推动关于推动5G5G加快发展的通知加快发展的通知n提出组织开展5G5G行业(含工业互联网)专用频率规划研究,行业(含工业互联网)专用频率规划研究,适时实施技术试验频率许可,探索我国探索我国5G5G专用频谱发展可行性与模式专用频谱发展可行性与模式20222022年年9 9月,月,工信部印发工信部印发5G5G全连接工厂建设指南全连接工厂建设指南n鼓励企业基于已获得许可的无线电频率,探索企业基于已获得许可的无线电频率,探索5G5G独立专网,独立专网,创新灵活多样的5G网络建设服务模式20222022年年1111月,月,工信部向中国商飞发放工信部向中国商飞发放5G5G工业专网的工业专网的试验频率试验频率n第一张企业第一张企业5G5G专网的频率许可,专网的频率许可,工业无线专用频段:毫米波24.75-25.15GHz,400MHz带宽,中频段5925-6125MHz,200MHz带宽20212021年年7 7月,月,工信部等十部门联合印发工信部等十部门联合印发5G5G应用应用“扬帆扬帆”行动计行动计划(划(2021-20232021-2023年)年)n明确提出:开展5G 工业专用频率需求以及其他无线电系统兼容性研究,研究制定适合我国的5G5G工业专用频率使用许可模式和管理规则工业专用频率使用许可模式和管理规则附附1-71-7:商飞实践情况:商飞实践情况未来政策:未来政策:或将向其他主体授权开放专频使用或将向其他主体授权开放专频使用增加专频供给有助于扩大专网产业空间增加专频供给有助于扩大专网产业空间 减少同频大下行与大上行混合配置的干扰配置的干扰;降低降低5G工业模组/网关多频多模的复杂性与成本复杂性与成本 2C2B2C2B需求有差异需求有差异,工业场景通信需求大上行,公众通信大下行 同频大下行与大上行混合配置容易存在易存在干扰干扰5G5G公网频谱劣势公网频谱劣势5G5G工业专频优势工业专频优势 先期面向特定行业龙头企业开放申请,短期不会大量开放限制使用范围,自建限制使用范围,自建5G5G专网,开展行业融专网,开展行业融5G5G的产业创新的产业创新 企业自建5G专网,设备资产归企业所有,数据安全可靠有保障 激发垂直行业产业链的5G融合应用创新积极性试验频段或将以工业制造为试点,逐步向矿山、电力、电子制试验频段或将以工业制造为试点,逐步向矿山、电力、电子制造、港口等造、港口等行业龙头拓展行业龙头拓展;远期或将面向;远期或将面向互联网厂商、设备商、互联网厂商、设备商、高校科研院所高校科研院所等多主体进行开放等多主体进行开放中 国 联 通 研 究 院1.1.2 2 从技术趋势看:从技术趋势看:云网融合成为电信运营商拓展行业市云网融合成为电信运营商拓展行业市场的敲门砖场的敲门砖n云网融合成为信息通信产业发展显著趋势,将从云网融合成为信息通信产业发展显著趋势,将从IaaS/PaaS/SaaSIaaS/PaaS/SaaS逐步升级,市场价值逐步显现;未来逐步升级,市场价值逐步显现;未来5 5年,电信运营商云网融合将往年,电信运营商云网融合将往SaaSSaaS方向发展,电信运营商在网络方面具备优势,基于云网融合的政企业务将进一步满足企业方向发展,电信运营商在网络方面具备优势,基于云网融合的政企业务将进一步满足企业提质增效、柔性生产、安全作业等新兴需求。提质增效、柔性生产、安全作业等新兴需求。企业对云网融合诉求不断加深5G MEC成为产业发展显著趋势 关键核心业务系统上云,云网一体化部署需求加深 从互联网系统上云演进为推进关键信息系统和核心生产系统上云网络安全性大带宽、低时延网络弹性融合定制服务 企业对“一站式服务”的云网融合需求迫切 即从业务提供形式、业务体验到业务售后服务 运营系统的融合 资源、管理、开通和运维的统一 产品研发的一体化 客户服务的统一云网两张皮5G MEC从客户实际应用场景出发,给行业应用带来低时延、高并发、多接入、强算力等优势,成为产业发展的重要趋势之一。端 侧通过统一的X86/ARM硬件底座,满足软硬件解耦要求 5G工业终端:由外挂式辅助生产的数采类设备走向5G阀岛、5G云化PLC等生产关键设备;5G网络设备:走向专网、边缘云、交换机等一体化部署方式 边 侧通过5G、MEC融合的优势,提供大带宽、低时延的数据传输能力面向工业智能化业务提供包括模型训练、视觉分析、数据分析、机器学习、运行数据采集存储、挖掘处理、分析预测等实现IT/OT深度融合。云 侧提供基于边缘云的企业应用实现企业IT应用,如MES、ERP、CRM等上云;应用逐渐从外围辅助环节走向生产控制等核心环节。一站式服务中 国 联 通 研 究 院1.1.2 2 从技术趋势看:从技术趋势看:5G5G确定性能力持续提升,与工业协议确定性能力持续提升,与工业协议适配程度提高适配程度提高n5G-A5G-A在连接速率、时延等传统指标上在连接速率、时延等传统指标上相较于相较于5G5G有有1010倍的提升,而且支持通感一体和无源物联等革命性的技术,以超低时延、超高稳定、倍的提升,而且支持通感一体和无源物联等革命性的技术,以超低时延、超高稳定、超大上行和超精定位的出色能力超大上行和超精定位的出色能力赋能赋能工业场景工业场景;同时;同时5G5G正在通过正在通过跨层协议适配(跨层协议适配(XSOXSO)技术)技术不断实现与工业协议的双向适配。不断实现与工业协议的双向适配。向向5G-A5G-A演进,确定性能力持续提升演进,确定性能力持续提升5G5G与工业协议双向适配度提高与工业协议双向适配度提高5 5G-G-A A带来管道能力时延、带宽、确定性三个能力的明显提升带来管道能力时延、带宽、确定性三个能力的明显提升,对工业互联,对工业互联网网切入核心环节价值提升切入核心环节价值提升2-42-4倍。倍。5G5G辅助生产辅助生产、单域业务为主单域业务为主5G-A5G-A核心生产核心生产、全连接全连接为主为主叉车定位叉车定位1-3米人员定位人员定位1m人机远控人机远控20ms4个9单产线单产线C2IOC2IO8ms4个9数采数采用户10M/小区1G本地视觉本地视觉AIAI用户100M/小区1G车辆导航车辆导航0.1米亚米物联定位亚米物联定位0.5m运动控制运动控制1ms6个9单产线单产线C2IOC2IO4ms5个93D3D视觉视觉AIAI用户1G极致体验极致体验用户2G/小区20G物流运输生产制造检测监测工业协议采用二层协议,工业协议采用二层协议,现阶段现阶段5G5G承载工业控制协议主要通过承载工业控制协议主要通过5G LAN5G LAN,但难以保证车间级控制节点接入,但难以保证车间级控制节点接入,跨层协议适配(跨层协议适配(XSOXSO)技术出现。技术出现。5G5G网络与工业设备交互业务特征信息并协同发送时间。网络与工业设备交互业务特征信息并协同发送时间。业务包平滑,系统资源削峰填谷,提升业务包平滑,系统资源削峰填谷,提升2.52.5倍的资源利用率。倍的资源利用率。业务包编排,来包时间确定,提升预留资源的利用率。业务包编排,来包时间确定,提升预留资源的利用率。X 10X 10中 国 联 通 研 究 院1.1.3 3 从客户需求看:从客户需求看:对成本、安全、性能等需求升级,产对成本、安全、性能等需求升级,产业仍在探索解决业仍在探索解决n工业企业对工业企业对5G5G工业专网的灵活性、定制化、安全性需求不断提高,希望工业专网的灵活性、定制化、安全性需求不断提高,希望5G5G专网实现专网实现“一网到底一网到底”,承载不同层级的工业应用,并且关注,承载不同层级的工业应用,并且关注5G5G专网建设成本及收益转化问题,直接影响企业建设专网建设成本及收益转化问题,直接影响企业建设5G5G专网的意愿程度。专网的意愿程度。对对专网专网建设成本敏感,追求投资有效性建设成本敏感,追求投资有效性1 1不同场景对网络性能需求差异明显不同场景对网络性能需求差异明显2 2对网络信息安全和可靠性愈加重视对网络信息安全和可靠性愈加重视3 3“一网到底一网到底”一网多用一网多用”需求迫切需求迫切4 4对引入对引入5G5G专网的投资建设及运维成本敏感,希望能够对实际生产专网的投资建设及运维成本敏感,希望能够对实际生产带来明显效益带来明显效益u5G专网建设,前期硬件投入成本依旧较高,内部网络、机器设备、终端等智能化升级改造投入大,且后期运维费用开支持续。u5G专网建设周期长,潜在收益明晰度低,为企业带来的效益难以衡量,导致企业导入5G专网的意愿度不强。行业客户的诉求存在差异化,客户需要行业客户的诉求存在差异化,客户需要5G5G专网灵活分配不同场景专网灵活分配不同场景需要的网络资源。需要的网络资源。u不同行业、不同企业、不同生产场景下对5G网络的时延、带宽、可靠性要求千差万别u针对工业中部分需要特大带宽、超低时延的场景,5G专网需要满足企业灵活性和定制化的需求。尤其是工业企业客户对尤其是工业企业客户对5G5G专网安全性和可靠性要求专网安全性和可靠性要求越来越高越来越高u伴随5G的云化、IT化、虚拟化,以及MEC下沉,风险加剧,云化攻击面增大、应用安全风险增多、流量攻击手段增强、行业专网安全可控等问题突出。u行业客户对5G云化新型基础设施安全、网络流量感知监测等应用的需求增多;希望数据不出厂,掌握核心数据所有权。u希望对工厂内各网络实现自主控制和自主配置。希望实现希望实现数据采集、生产控制等多种不同通信需求业务一张数据采集、生产控制等多种不同通信需求业务一张5G5G网网络全部承载,由络全部承载,由5G5G替代工业以太、工业替代工业以太、工业wifiwifi、UWBUWB定位、蓝牙等定位、蓝牙等u企业内网络朝着无线化、扁平化、融合化发展,企业对办公、生产管理、监控预警、工业控制、物联等网络互联互通需求增加,希望在一张网上实现所有应用。u客户希望提升5G网络与工业应用的双向感知,真正将5G网络与工业网络深度融合,深入核心生产环节。中 国 联 通 研 究 院1.1.4 4 从竞争格局看:从竞争格局看:全球玩家依靠自身优势尝试切入全球玩家依靠自身优势尝试切入5G5G专专网市场网市场n5G5G专网是融合了专网是融合了CTCT、ITIT和和OTOT的复杂的端到端系统,在融合过程中,的复杂的端到端系统,在融合过程中,ICTICT行业与垂直行业之间存在专业知识和技术鸿沟,随着专网频谱的行业与垂直行业之间存在专业知识和技术鸿沟,随着专网频谱的释放,市场各路玩家凭借自身独有优势尝试切入释放,市场各路玩家凭借自身独有优势尝试切入5G5G专网市场。专网市场。美国美国运营商:运营商:Verizon、AT&T等竞争不过云业务提供商和数据中心运营商,放弃云计算和IDC市场,缺乏网络云化能力,在5G行业专网领域逐渐沦为管道。中国、日本等中国、日本等运营商运营商:虽然在云业务面临云厂商带来的压力,但是在云业务、数据中心领域占据优势,探索向综合解决方案提供商转型。运营商:战略存在差异,部分沦为管道,部分积极转型运营商:战略存在差异,部分沦为管道,部分积极转型 国内通信设备商国内通信设备商:华为、中兴等设备商,运营商作为其大客户,普遍选择站在运营商背后,避免正面竞争,为运营商提供5G2B融合解决方案,并与运营商联合服务行业客户。国外通信设备商国外通信设备商:以诺基亚为代表,逐渐走向前端,在频谱开放地区推出5G Core SaaS云原生网络,同时服务企业及运营商。通信设备商:成为各参与主体必不可少的合作方通信设备商:成为各参与主体必不可少的合作方 以以美国美国为代表的为代表的云厂商云厂商:依托非授权频谱,提供按需付费、弹性伸缩的5G专网解决方案,企业根据实际网络覆盖范围和使用时间付费,与运营商形成竞争。重点面向中小企业和商企专网市场需求。国内云厂商国内云厂商:探索云网融合产品及服务,受频谱限制,无法为企业提供一站式5G专网解决方案,与运营商联合推动行业数字化解决方案落地。云厂商:以云计算优势切入专网市场云厂商:以云计算优势切入专网市场 获取获取5G5G频谱的工业频谱的工业巨头:巨头:自建专网,自主、灵活定制5G技术并选择设备提供方;部分工业巨头已经开始开发工业5G路由器等5G终端设备,并提供端到端的5G专网应用方案,由需求方转变为供给方。国内工业巨头国内工业巨头:大都有自己的专业数字科技公司,开放专频后,央企作为行业龙头,其下属数科公司有望接手并垄断行业内专网市场。工业巨头:以工业优势弥补工业巨头:以工业优势弥补5G5G短板,自建局域短板,自建局域5G5G专网专网附附2 2:国内外:国内外5G5G专网产业实践洞察专网产业实践洞察中 国 联 通 研 究 院1.5 1.5 对运营商影响研判:对运营商影响研判:频谱开放将改变现有产业格局,频谱开放将改变现有产业格局,对运营商引入新的对运营商引入新的竞争竞争n如果工信部如果工信部对行业龙头等主体开放对行业龙头等主体开放5G5G专频专频,允许行业企业自建,允许行业企业自建5G5G独立专网,局域使用,短期影响较小,独立专网,局域使用,短期影响较小,中长期将冲击运营商中长期将冲击运营商“第二增长第二增长曲线曲线”的政企市场;若彻底开放工业专频,的政企市场;若彻底开放工业专频,行业可独立成立研究机构直接与设备商合作进行行业可独立成立研究机构直接与设备商合作进行5G5G专网研究,专网研究,运营商运营商面临被旁路的风险面临被旁路的风险。短期影响较小,远期必将冲击运营商政企短期影响较小,远期必将冲击运营商政企ICTICT业务业务大部分企业短期仍会选择运营商代建代维大部分企业短期仍会选择运营商代建代维5G5G专网专网 短期政策不会放开,中小企业综合考虑建设运维成本以及数据安全、网络性能等多种因素,还是会优先选择运营商代维代建。我国行业5G虚拟专网数量已超过1万张,可能受可能受5G5G专网专频影响的专网专频影响的部分不足部分不足5%5%,所以此政策短期内对运营商专网业务影响不大。,所以此政策短期内对运营商专网业务影响不大。中长期冲击运营商专网以及相关的专线、云和中长期冲击运营商专网以及相关的专线、云和ICTICT业务业务 云网融合趋势下,客户自建专网,运运营商丧失以行业专网切入营商丧失以行业专网切入2B2B市市场的机会,场的机会,企业可以选择其他云商、系统集成商的云和ICT替代方案。行业龙头企业有能力整合产业链上下游企业,发展连接、平台、应用、数据全部由自己掌控的5G专网解决方案,运营商被运营商被“旁路旁路”。短期短期远期远期行业专网产业格局发生变化,市场活力进一步行业专网产业格局发生变化,市场活力进一步激发激发专频许可专频许可将改变现有产业格局,除运营商外,云厂商、工业巨头、将改变现有产业格局,除运营商外,云厂商、工业巨头、设备商均可依靠自身优势,探索拓展设备商均可依靠自身优势,探索拓展5G5G专网业务,市场面临重组专网业务,市场面临重组。优势:优势:云产品优势及行业用户资源 切入方式:切入方式:云原生5G专网整体方案(云化轻量级5GC 工业互联网平台 工业应用)优势:优势:对行业理解深入和行业垄断 切入方式:切入方式:自建5G专网并集成到其整体解决方案中,在行业形成规模化复制 优势:优势:技术和客户群体优势 切入方式:切入方式:跳过运营商,直接向行业客户推销设备及解决方案云厂商云厂商工业巨头工业巨头设备商设备商假设此次商飞的5G工业专频试验效果良好,并逐步释放规模效应,一方面形成5G行业专网建设标准,形成良好示范效应,基本具备规模推广基础;另一方面形成5G融合应用创新的良好产业生态,对产业链上下游具有很好的拉动作用,必将加速监管机构释放5G行业专频的步伐,运营商也将面临巨大挑战。中 国 联 通 研 究 院1.5 1.5 对运营商影响研判:对运营商影响研判:各玩家入局给运营商带来多方威胁各玩家入局给运营商带来多方威胁n在在5G5G行业专频开放的大趋势下,市场各路玩家行业专频开放的大趋势下,市场各路玩家依托自身不同的优势及特点,制定不同的市场切入策略和发展路线依托自身不同的优势及特点,制定不同的市场切入策略和发展路线,有望形成,有望形成“挑战挑战者者”“”“领导者领导者”“”“可期待者可期待者”“”“跟随者跟随者”四象限发展格局。四象限发展格局。市场地位跟随者跟随者可期待者可期待者发展潜力弱强低高挑战者挑战者领导者领导者运营商运营商设备商行业企业云厂商/互联网工业巨头发展路线:发展路线:拥有成熟的工业技术和深入的工业理解,申请获取工业频段后,可优先从工业终端和工业硬件入手,拓展到网络设备及端到端解决方案。竞争影响:竞争影响:工业领域影响力强,或影响运营商工业影响运营商工业5G5G专网份额。专网份额。发展路线:发展路线:拥有云计算、大数据、AI等技术优势,可从云服务入手,提供服务及解决方案。竞争影响:竞争影响:全国甚至全球性服务,若获取频谱授权,将对运营商对运营商中小企业中小企业5G5G专网市场专网市场产生冲击。产生冲击。发展路线:发展路线:拥有设备技术及掌控权,可选择与其他玩家合作或自主发展专网市场。竞争影响:竞争影响:与运营商绑定关系减弱,将对运营商全域专运营商全域专网市场产生影响甚至网市场产生影响甚至产生竞产生竞争。争。发展路线:发展路线:拥有行业理解及行业影响力,获取专频可自建企业5G专网,并向产业上下游复制。竞争影响:竞争影响:行业企业渠道及影响力强,向行业推广或使运营商损失部分运营商损失部分行业客户。行业客户。中 国 联 通 研 究 院1.5 1.5 对运营商影响研判:对运营商影响研判:产业发展不确定性因素增加,运产业发展不确定性因素增加,运营商面临多重压力营商面临多重压力n5G5G专网产业市场,技术持续演进、用户需求多变,不确定性因素增加。运营商自研产品能力不足,工业领域的专网产业市场,技术持续演进、用户需求多变,不确定性因素增加。运营商自研产品能力不足,工业领域的5G5G专网缺乏专网缺乏“杀手级应杀手级应用用”;省市公司营销人员对自研产品技术理解不足;运营商对工业企业刚性需求理解不足,暂未形成可复制、可推广的新型商业模式。;省市公司营销人员对自研产品技术理解不足;运营商对工业企业刚性需求理解不足,暂未形成可复制、可推广的新型商业模式。云能力云能力竞争力不足竞争力不足自研产品能力自研产品能力不足不足行业拓展行业拓展困难困难商业模式不清晰商业模式不清晰自主品牌终端覆盖面、产品性能有待提自主品牌终端覆盖面、产品性能有待提高。高。如雁飞eSIM模组VN200虽兼顾速率与功耗优势,但服务场景为80%的中低速小型物联网设备的速率需求,难以满足工业场景中的高速传输需求。5G网关与现场设备的多样化工业接口和协议协同难点较大,终端算力融合能协议协同难点较大,终端算力融合能力仍需提高。力仍需提高。工业领域的工业领域的5G5G专网缺乏专网缺乏“杀手级应杀手级应用用”,部分场景应用4G也可以达到预期效果。运营商部分自研产品通过与生态伙伴合作完成,自身产品能力仍需仍需沉淀。自研产品在省市分公司的推广受阻,省省市公司营销人员对自研产品技术理解不市公司营销人员对自研产品技术理解不足,足,为客户介绍解决方案时难以充分描述产品功能及效用。5G与云计算、人工智能、大数据等技术深度融合成为5G toB领域发展的大势所趋,但运营商在云能力运营商在云能力上与互联上与互联网厂商及友商存在差距。网厂商及友商存在差距。第三方数据中心服务商市场份额高速增长,不断蚕食运营商优势领域。制造企业数字化水平不均。制造企业数字化水平不均。不同企业数字化水平差异较大,大部分企业处于工业2.0阶段,老旧设备较多,尚未进入网络化阶段。中小企业数字化认知有待提升。中小企业数字化认知有待提升。大多中小企业存在不想不敢不会用的情况,部分企业因为数据安全、生产安全和费用问题不敢使用,部分企业不会挖掘数字化场景需求而不会用。对工业企业刚性需求理解不足。对工业企业刚性需求理解不足。工业行业属性错综复杂,即使是通用场景,不同的工业企业仍有个性化需求,运营商对其理解不够深入。运营商运维模式面临挑战。运营商运维模式面临挑战。“5G 工业互联网”的运营维护区别于传统的ICT模式,对运营商的智慧运营体系提出更高要求。边缘计算中心较多,设备下沉到用户侧,运营商投入的运维力量需求更大,与用户分工界面更难界定。5G5G专网产业生态尚未形成。专网产业生态尚未形成。运营商面临设备制造商、互联网企业、解决方案提供商、行业应用企业等多方竞合博弈,产业格局和生态体系存在诸多不确定性。为了获取产业主导权,各方的角色定位仍在探索,呈现错综复杂的交织状态。5G专网商业变现的底层逻辑是输出基于5G网络的数字技术能力解决垂直行业的痛点问题,进而提升企业的效率和效益。而而5G5G经济效益见效周期长,企经济效益见效周期长,企业面对资金流压力,部分持观望态度。业面对资金流压力,部分持观望态度。工业企业的供应链关系和生态合作伙伴基本确定,且对这种合作模式产生路径依赖,5G5G新生态培育面临既得利益等新生态培育面临既得利益等惯性约束。惯性约束。暂未形成可复制、可推广的新型商业模暂未形成可复制、可推广的新型商业模式,式,如基于流量的商业模式、以租代建模式、切片经营模式、平台模式和生态模式等。25.00.29.33.13%9.67%6.43.15%阿里云天翼云移动云华为云腾讯云联通云其他51.68H.32%第三方数据中心服务商基础电信运营商数据来源:中国第三方数据中心服务商分析报告(2023年)中 国 联 通 研 究 院ONTNETS/目录全球全球5G5G专频专网发展洞察专频专网发展洞察对对运营商运营商:应对思考:应对思考一、一、三、三、中 国 联 通 研 究 院2.1 2.1 频谱政策建议:频谱政策建议:明确开放原则,谨慎开放明确开放原则,谨慎开放5G5G专频规划专频规划与使用与使用n开放开放5G5G专频将面临频谱浪费、监管安全等诸多方面的隐患,目前国外并未有证据证明开放专频将面临频谱浪费、监管安全等诸多方面的隐患,目前国外并未有证据证明开放5G5G专频对推动专频对推动5G5G发展起到明显的积极性作用,发展起到明显的积极性作用,在此基础上,我国应避免盲目开放,在在此基础上,我国应避免盲目开放,在5G5G专频开放上要明确具体开放原则,谨慎探索开放条件。专频开放上要明确具体开放原则,谨慎探索开放条件。开放开放5G5G专频,面临诸多专频,面临诸多风险风险避免盲目开放频谱,避免盲目开放频谱,给予专网专频模式探索空间给予专网专频模式探索空间建议仅建议仅向运营商发放向运营商发放5G5G工业专频频段工业专频频段 规范频谱使用,提高频谱资源利用率,规范工业企业专网市场发展规范频谱使用,提高频谱资源利用率,规范工业企业专网市场发展。借助借助低频段网络覆盖优势和高频段局域热点补充方式,满足不同数据流低频段网络覆盖优势和高频段局域热点补充方式,满足不同数据流量需求的工业场景量需求的工业场景。考虑考虑低低中高频结合的策略中高频结合的策略,差异化、分梯次开放差异化、分梯次开放若向工业企业开放,需限制企业使用范围和若向工业企业开放,需限制企业使用范围和权限权限u仅限自己使用,不可对外提供仅限自己使用,不可对外提供5G5G工业工业专网专网服务服务。u在在局局域范围内使用域范围内使用,避免出现频谱干扰。,避免出现频谱干扰。避免出现避免出现监管和安全问题,监管和安全问题,并保障并保障国内运营商格局国内运营商格局稳定稳定。向单独行业发放向单独行业发放5G5G专频可能造成专频可能造成频谱浪费频谱浪费向单独一个行业划分5G专频,单独行业难以充分利用专有频率,若每若每个行业都单独划分专频,可能会影响公众个行业都单独划分专频,可能会影响公众5G5G的发展。的发展。要谨慎批复5G专网频率,节省频谱资源。开放开放5G5G专频将带来诸多专频将带来诸多监管风险监管风险开放5G专频,需要对企业申请、分配、使用等全过程进行监管,避免出现频谱干扰,尽量提高集约度水平,维护电磁空间安全。目前对频目前对频谱分配和管理的政策尚不完善。谱分配和管理的政策尚不完善。缺乏成功案例提供缺乏成功案例提供参考参考现在没有证据证明海外政府向专网客户发放私有频率是正确的,现在没有证据证明海外政府向专网客户发放私有频率是正确的,无论是推进5G发展还是基础设施快速建设。1 12 23 31 12 23 3中 国 联 通 研 究 院2.2 2.2 频谱政策建议:频谱政策建议:授权给运营商,有利于产业集聚授权给运营商,有利于产业集聚n建议监管部门,建议监管部门,将将5G5G行业专频分配给电信运营商,行业专频分配给电信运营商,由运营商为有由运营商为有5G5G专网需求的企业做好专业化服务。基于目前政策限制,专网需求的企业做好专业化服务。基于目前政策限制,5G5G专网资产归专网资产归属运营商,行业企业采用租赁或服务的模式部署属运营商,行业企业采用租赁或服务的模式部署5G5G专网;面向未来,探索调配更加弹性满足企业需求的政策。专网;面向未来,探索调配更加弹性满足企业需求的政策。n频谱分散,管理复杂:频谱分散,管理复杂:为行业分发5G专用频谱,会带来众多分散的参与者参与频谱划分,导致频谱分散、频谱使用碎片化,且跨领域的频谱管理复杂性更高,存在交叉监管、流程复杂、职责不清等弊端。n极致化频谱利用效能:极致化频谱利用效能:运营商同时作为5G公网及5G工业专频专网的规划、建设、优化的责任主体,可充分利用频谱资源整体统筹网络布局,借助低频段网络覆盖优势和高频段局域热点补充,充分、合理、有效利用频谱资源,满足不同场景需求,有效减少5G网络自干扰导致的业务性能下降问题,避免频谱干扰。避免频谱资源浪费,提高频谱资源利用率避免频谱资源浪费,提高频谱资源利用率n 发挥公网产业生态最大效应发挥公网产业生态最大效应:中国运营商已经建立起覆盖全国的中低频5G公网基础设施及云网基础设施,建设成本已经投入,复用现网、云边协同,可以发挥当前已有产业生态的最大效应。n 发挥运营商集采和集中运营优势:发挥运营商集采和集中运营优势:运营商对5G专网产业发展具有产业带动作用,具有集采优势、与设备商的议价能力,一体化、本地化、专业化交付和运营的优势,规模效应也助力实现低成本建网和运营。n 发挥行业建网运营专业化技术优势发挥行业建网运营专业化技术优势:中国运营商在长期网络建设维护中积累了数十万网络优化和维护专业人才储备,具备全程全网一体化服务能力,已经建立起端到端的5G专网规划建设运营维护的服务能力,具有行业一流的网络建设和运维的专业化和集约化水平,更易实现客户公专融合通信公专融合通信需求。n 提升产业集成创新效率:提升产业集成创新效率:明确行业专频,由运营商运营,发挥运营商产业带动作用和创新资源聚合能力,更有利于集成创新,避免创新分散。各行业需求、5G专网具体的组网方案、技术特性等可能存在差异,因此需要运营商统一沉淀共性组网技术,向行业提供创新平台,提高集成创新效率。避免重复建设,避免产业分散避免重复建设,避免产业分散、碎片化、碎片化,有利于发挥运营商规模效应、集约运营的优势,有利于发挥运营商规模效应、集约运营的优势中 国 联 通 研 究 院2.2.3 3 其他政策建议:其他政策建议:加快加快5G5G规模化政策推进,实现跨部门规模化政策推进,实现跨部门协同、产业协作协同、产业协作n建议工信部持续完善建议工信部持续完善5G5G规模应用的政策体系,在国家层面构建规模应用的政策体系,在国家层面构建5G5G专网推广政策和成效评估体系,推进专网推广政策和成效评估体系,推进5G5G新技术演进和应用商业化落地,新技术演进和应用商业化落地,加大跨行业、跨企业生态构建,分类分业施策促进加大跨行业、跨企业生态构建,分类分业施策促进5G5G专网发展,加强三家运营商协同解决专网可能面临的一系列问题。专网发展,加强三家运营商协同解决专网可能面临的一系列问题。不断推进5G RedCap、5G-A等技术演进,推动新技术商业落地,形成高质量产品,推动芯片、模组、终端等产业关键环节成本持续下降。建设技术和应用创新平台、公共服务平台,重点培育一批低成本可复制的专业化解决方案,强化中小企业应用。加强技术攻关,推进技术演进升级和应用商业落地加强技术攻关,推进技术演进升级和应用商业落地 跨行业加强协同,建立联动机制,专项破解5G 工业互联网推广应用的过程中的标准“打架”问题,加强标准互通互认,重点对制约5G赋能智造发展的行业政策、建设标准、技术规范进行适当调整,在不降低业务本身性能、安全等级的前提下,适配5G应用场景。加强部门协同,结合技术特性开展行业标准适配调整加强部门协同,结合技术特性开展行业标准适配调整 建议鼓励电信运营商牵头,联合工业企业、安全厂商、设备厂商及服 务 商,打 造 5 G 工 业 互 联 网 安 全 创 新 示 范 平 台,拉 通IT/OT/CT/DT全产业链条、全领域、全环节的安全需求,共同研发和推广5G赋能工业的安全技术及解决方案,打造标杆示范,加强宣传推广。加强产业协作,鼓励安全产业链多主体开放合作加强产业协作,鼓励安全产业链多主体开放合作 在限制频率使用许可仅为基础电信运营企业的基础上,分配工业5G专网专用号段、PLMN 号给运营商统一运营,实现专号、专网专用,由运营企业来建设运营规范化的工业5G网络。三家运营商协同解决自建5G专网存在的网络安全隐患、产业链支持力度弱、投资效益低、频率利用率不高多等问题。持续引导和加强三家运营商协同的广度和深度持续引导和加强三家运营商协同的广度和深度中 国 联 通 研 究 院ONTNETS/目录全球全球5G5G专频专网发展洞察专频专网发展洞察对国家:政策建议对国家:政策建议一、一、二、二、中 国 联 通 研 究 院3 3.0 0 运营商运营商应对思考应对思考n假设此次商飞的假设此次商飞的5G5G工业专频试验效果良好,并逐步释放规模效应工业专频试验效果良好,并逐步释放规模效应,一方面形成,一方面形成5G5G行业专网建设标准,形成良好示范效应,基本具备规模推行业专网建设标准,形成良好示范效应,基本具备规模推广基础;另一方面形成广基础;另一方面形成5G5G融合应用创新的良好产业生态,对产业链上下游具有很好的拉动作用,那融合应用创新的良好产业生态,对产业链上下游具有很好的拉动作用,那必将加速监管机构释放必将加速监管机构释放5G5G行业专频的步行业专频的步伐,伐,运营商运营商将面临巨大挑战将面临巨大挑战,亟需,亟需加快技术创新与业务升级,提升自身价值,加快技术创新与业务升级,提升自身价值,探索新局面下探索新局面下与行业与行业协同合作、融合创新的新思路、新模式。协同合作、融合创新的新思路、新模式。强化强化5G5G专网差异化能力,加强网络架构升级、创新专网网络管理模式专网差异化能力,加强网络架构升级、创新专网网络管理模式创新创新5G5G专网部署架构、推动云网融合:专网部署架构、推动云网融合:5G工业专网部署架构和运营模型,仍存在一些未解决问题和挑战,需要设计出高效率、高投资效益、可支持各种垂直行业需求的5G专网网络部署架构引入多种新型网络技术:引入多种新型网络技术:引入TSN、LAN、XSO、确定性网络等多种网络技术,提供在网络组织和性能方面的差异化能力打造打造5G5G专网管理平台专网管理平台:纳管所有各类标准不一的网络设备加强面向行业客户的安全服务供给加强面向行业客户的安全服务供给:创新5G专网安全机制,加强5G专网全域安全能力建设,消除用户侧的网络信息安全担忧 技术技术创新创新产品产品升级升级生态生态合作合作加强云网边端一体化产品和服务供给,创新商业模式,带动产业链降成,打造规模效应加强云网边端一体化产品和服务供给,创新商业模式,带动产业链降成,打造规模效应运营商要由“卖网络”向为垂直行业客户提供“专网 终端 平台 应用”的5G一体化解决方案转变,提炼真正适合垂直行业用户的解决方案。面向高价值行业客户和细分场景提供融合产品与综合集成解决方案,如一揽子方案,涵盖计算、数据、应用、安全等通用使能工具等。做创新生态搭建者,与工业供应商开展联合创新,打好做创新生态搭建者,与工业供应商开展联合创新,打好“团体赛团体赛”主动融入到行业,加强与行业合作,甘做“垫脚石”和“铺路人”,联合行业伙伴,从产线到车间到工厂到园区,全面融合与集成5G技术,提供开放创新平台,加强资源与能力共享,形成面向细分行业的5G 工业互联网创新生态加强与商飞商飞等专频授权的龙头企业合作,集成这些行业龙头厂商的5G工业网关、工业机理模型等能力,共同服务2B市场加强与工业设备厂家、工控系统/产线集成商等针对5G-A开展联合创新,探索将工业厂商的5G工业网关、DTU等设备纳入到运营商集采系统中 国 联 通 研 究 院3 3.1 1 运营商运营商应对建议应对建议n基于对基于对5G5G工业专网发展的竞争态势研判及对频谱政策预判的影响分析,建议运营商在工业专网发展的竞争态势研判及对频谱政策预判的影响分析,建议运营商在“5G “5G 工业互联网工业互联网”业务领域,业务领域,加速由加速由“集成服务集成服务商商”向向“技术服务提供商技术服务提供商”转变转变,面对未来竞争加剧的态势,应在,面对未来竞争加剧的态势,应在技术创新、产品升级、市场拓展、生态建设、模式创新技术创新、产品升级、市场拓展、生态建设、模式创新五大方面进行思五大方面进行思考前置与前瞻布局,考前置与前瞻布局,以应对行业专频开放带来的发展挑战。以应对行业专频开放带来的发展挑战。加快向技术服务提供商转变加快向技术服务提供商转变建强产业链话语权建强产业链话语权专频政策带来专频政策带来新挑战新挑战产业实践转向产业实践转向新格局新格局5G5G工业专网呈现工业专网呈现新趋势新趋势应对思考应对思考面临形势面临形势 产品能力不足,解决方案中自研产品使用不高 公专融合通信需求大、一线实际情况复杂,技术仍存瓶颈 客户无刚性需求、有落资需求与行业政策冲突 WiFi等技术可满足需求,成本较5G专网低 公网与专网运维需求有差异 一线拓展5G专网时可同时拓展C端业务,明确专频后,业务捆绑优势消失产品产品技术技术需求需求市场市场 产业链上下游合作较为顺畅,但仍存在5G芯片模组终端高等难题有待产业解决生态生态问题诊断问题诊断保障中 国 联 通 研 究 院3 3.2.2 技术创新:技术创新:发挥运营商差异化能力优势,以技术引领发挥运营商差异化能力优势,以技术引领产业发展产业发展n加速由网络运营商向技术服务提供商转变,开展加速由网络运营商向技术服务提供商转变,开展5G5G工业专网技术创新,夯实云计算及大数据技术基础及产品供给能力,对外提供内外一工业专网技术创新,夯实云计算及大数据技术基础及产品供给能力,对外提供内外一体、智能协同的网络安全能力及产品,体、智能协同的网络安全能力及产品,做技术产业的引领者,联合产业各方解决真问题、突破真挑战,做技术产业的引领者,联合产业各方解决真问题、突破真挑战,强化在强化在5G 5G 工业互联网领域的技术工业互联网领域的技术创新和通用能力输出。创新和通用能力输出。向车间级、现场级延伸,向车间级、现场级延伸,服务工业核心环节。服务工业核心环节。开展开展5G5G工业专网技术创新工业专网技术创新强化云能力、算力下沉强化云能力、算力下沉筑牢云服务基础,推动云服务异构接入和灵活部署,加快向工业现场渗透。打造一体化、高度集成的产品打造一体化、高度集成的产品面向园区级以下工业园区级以下工业OICTOICT融合,融合,加强工业大数据、工业AI、工业数字孪生、工业安全、工业专网及部分工业终端等一体化一体化能力聚合。能力聚合。强化通用能力输出,强化通用能力输出,赋能各分子公司贴近产业场景的工业应用产品打造。筑牢云基座,筑牢云基座,探索通用使能工具服务探索通用使能工具服务深化数据治理服务能力深化数据治理服务能力发挥行业数据资源和能力优势,加强行业数据的吸纳整合,提提高工业行业数据治理服务能力,高工业行业数据治理服务能力,全面了解行业运行状态。打造面向工业的数据产品打造面向工业的数据产品提高对数据一致化和标准化的管理能力,探索行业大模型在工业互联网的应用及产品培育创新数据产品体系,创新数据产品体系,创新行业数据运营服务产品及模式创新行业数据运营服务产品及模式提供网络安全产品供给提供网络安全产品供给加强对工业内外网安全防护协工业内外网安全防护协同同的解决方案及产品供给。提供一体化解决方案提供一体化解决方案将网络原生的鉴权认证能力,安全检测防御、安全编排调度等能力按需配置和调整,向工向工业企业输出全方位安全能力。业企业输出全方位安全能力。基于全网数据流量采集与分析全网数据流量采集与分析基础,基础,为重要行业领域提供重大风险监测预警服务。打造内外一体、打造内外一体、智能协同的网络安全能力智能协同的网络安全能力网络新技术网络新技术5G TSNXSO时间同步多频协同业务分流公专融合轻量化5GC工业算网中 国 联 通 研 究 院3 3.3.3 产品升级:产品升级:推动共性产品孵化,形成核心、可复制的推动共性产品孵化,形成核心、可复制的产品能力产品能力n运营商核心优势在于运营商核心优势在于规模化效益规模化效益,5G 5G 工业互联网业务目前需求分散、碎片化严重,运营商要主动工业互联网业务目前需求分散、碎片化严重,运营商要主动从差异化定制化项目转向发展通用产品从差异化定制化项目转向发展通用产品化业务,形成核心、可复制的产品能力。化业务,形成核心、可复制的产品能力。n推出专网托管服务,推出专网托管服务,构建专网等一体化专业服务和客户自服务能力,针对工业企业现场多种类型的网络,打造纳管多类型专网的网络管理平台,服务行业客户,基于平台提供不同等级的预警/报警以及快速响应处理服务。n开展专网的培训认证及代维、外包服务等开展专网的培训认证及代维、外包服务等5G5G工业专网技术服务工业专网技术服务,通过ICT项目方式为行业客户提供咨询、规划、专网设计、定制开发、集成部署、边缘应用、专网维保、网络保障、巡检服务、驻场服务、专网运营、培训等技术服务。专频放开后,面向市场竞争,重点关注并发力专频放开后,面向市场竞争,重点关注并发力5G5G专网培训、运维、托管等技术服务业务专网培训、运维、托管等技术服务业务持续持续加强加强工厂级、车间级、产线级工厂级、车间级、产线级5G5G专网专网产品供给产品供给,增强产品竞争力,增强产品竞争力平台平台应用应用网络网络终端终端安全安全 迭代提升自研工业互联网平台能力,沉淀典型应用场景,加大自研产品研发力度 积累重点行业工业数据,深化平台模型能力 不断向工业核心领域延申,推动5G与工业协议相融合 迭代优化5G专网场景化产品,满足企业多园区、高可靠需求 完善自研工业终端产品体系,针对性打造工业强需求终端 深化RedCap工业终端研发,推动多场景商用 打造工业内外网安全防护协同的产品体系 强化工业安全产品的按需配置和调整聚焦5GC轻量化、5G TSN、工业算网等核心关键技术,打造“MEC一体机”、“工业超边缘设备”、“5G工业小站”等产品,满足工业实时控制、按需调度、数据安全等需求,为客户提供全流程一站式低成本、全流程一站式低成本、轻量化、易部署、极简的轻量化、易部署、极简的“5G“5G联接联接 计算计算 自运营自运营”的一体化专网服务。的一体化专网服务。工厂级工厂级车间级车间级产线级产线级中 国 联 通 研 究 院3 3.4.4 市场拓展:市场拓展:做深行业洞察,做细分类施策做深行业洞察,做细分类施策n若工信部向行业龙头企业开放专频,运营商应持续做深行业洞察,识别高质量行业及客户,聚焦核心业务场景,针对已授权频谱行业,若工信部向行业龙头企业开放专频,运营商应持续做深行业洞察,识别高质量行业及客户,聚焦核心业务场景,针对已授权频谱行业,将将战略目光转移至中小企业市场;战略目光转移至中小企业市场;针对非授权行业,针对非授权行业,努力努力集成行业资源、伙伴能力,实现行业主导集成行业资源、伙伴能力,实现行业主导。紧跟主管部门政策导向,积极对接地方政府紧跟主管部门政策导向,积极对接地方政府 不同行业的主管部门、区域分布、场景需求、客户诉求等方面存在差异,需要针对不同行业做深做透行业洞察,从而辅助市场拓展,研判经营策略合理性。做深行业洞察做深行业洞察 重点关注军团行业,区分成熟优势行业、新兴潜力行业 加强行业级推广加强行业级推广 针对类似行业如水利、供气、供暖等采用自采用自上而下的推广模式上而下的推广模式。离散制造业分类、企业数、场景众多,市场碎片化,可通过拓展集成商模式进行规模化推广。可通过拓展集成商模式进行规模化推广。识别高价值客户识别高价值客户:行业龙头企业如行业TOP10全跟进、高新园区等产业集群区重点关注。识别高价值行业、高价值客户,实现分类施策识别高价值行业、高价值客户,实现分类施策 工业专频使用者大多为行业龙头,运营商远期要重视并发力中小企业市场,中小企业市中小企业市场具有潜力。场具有潜力。政策导向要求通过大中小企业“链式”数字化转型促进融通发展。关注中小企业客户市场关注中小企业客户市场 重点识别5G专网刚性需求场景,拒绝全应拒绝全应用场景全面覆盖。用场景全面覆盖。针对现场实际提供差异化、定制化、低成本化网络产品组合方案,真正为客户降本增效。筛选并聚焦核心业务场景筛选并聚焦核心业务场景 建议工信部明确专频并开放给运营商。针对授权与未授权专频行业,采用差异化市采用差异化市场拓展策略。场拓展策略。针对未授权行业,主导行业集成实施,针对未授权行业,主导行业集成实施,集成行业资源、伙伴能力,完成实施交付。区分已授权频谱行业和未授权频谱行业区分已授权频谱行业和未授权频谱行业中 国 联 通 研 究 院3 3.5.5 生态建设:生态建设:转变角色,甘做转变角色,甘做“垫脚石垫脚石”和和“铺路人铺路人”n积极融入产业链上下游,与垂直行业解决方案服务商构建紧密的协同关系,积极融入产业链上下游,与垂直行业解决方案服务商构建紧密的协同关系,由直接面向行业用户,转变为技术提供商,通过赋能解决方案由直接面向行业用户,转变为技术提供商,通过赋能解决方案提供商来实现价值,提供商来实现价值,破解破解2C2C市场依托流量变现的单一模式;通过运营商的渠道优势,与垂直行业解决方案服务商进行资源置换,并适时市场依托流量变现的单一模式;通过运营商的渠道优势,与垂直行业解决方案服务商进行资源置换,并适时对行业专业公司进行战略投资。对行业专业公司进行战略投资。角色转变:甘做角色转变:甘做“垫脚石垫脚石”和和“铺路人铺路人”通用能力通用能力行业数据服务能力工业互联网平台和应用能力边缘节点、边缘计算能力工业算网能力战略投资战略投资战略投资授权专频的行业,孵化5G 工业互联网专业化公司初期服务行业龙头企业,远期向行业上下游企业客户辐射ICTICT集成能力弱集成能力弱ABCDEABCDE技术融合能力不足技术融合能力不足产品服务产品服务市场拓展市场拓展合作打包一体化产品和服务,向行业市场拓展,如行业专网 互联网接入服务开展市场资源互换、渠道互换被集成提供方案5G5G公网与专网融通需求,仍公网与专网融通需求,仍需依赖运营商介入需依赖运营商介入各类5G工业终端产品网络安全产品、网络安全服务网络规划、设计、优化、运维等专业化网络技术服务技术密集型服务,缺少网络规技术密集型服务,缺少网络规建维优经验,拥抱协同创新建维优经验,拥抱协同创新产品丰富度不够,成本居高产品丰富度不够,成本居高不下,网络人才短缺不下,网络人才短缺资源置换投资孵化行业行业不足不足运营商运营商能力能力中 国 联 通 研 究 院3 3.6.6 模式创新:模式创新:优化组织模式,创新商业模式,实现一体优化组织模式,创新商业模式,实现一体化能力聚合化能力聚合n优化组织模式,将优化组织模式,将5G5G行业独立专网建设权限下放至省分一线业务单元,提升交付效率;创新商业模式,探索基础网络功能以外的增值服行业独立专网建设权限下放至省分一线业务单元,提升交付效率;创新商业模式,探索基础网络功能以外的增值服务收费模式,通过打造平台生态获取平台经济,形成一体化解决方案,多渠道获取专网收益。务收费模式,通过打造平台生态获取平台经济,形成一体化解决方案,多渠道获取专网收益。5G5G专网的交付、运营流程,涉及专业线条众多,统筹难度大专网的交付、运营流程,涉及专业线条众多,统筹难度大涵盖网络线、数字化线、行业军团/产互公司、省运营公司等优化组织体系,将优化组织体系,将5G5G行业独立专网建设运营权限下放一线行业独立专网建设运营权限下放一线专频开放后,省分及地市业务单元专频开放后,省分及地市业务单元将具备独立自主交付、运维的条件将具备独立自主交付、运维的条件专频开放后的5G行业独立专网,技术方案成熟,可以不上大网,可以不用大网开卡、鉴权5G5G行业专网建设权限下放行业专网建设权限下放5G行业专网由地市独立建设,或下放到行业军团、工业互联网组织单元负责市场拓展、建设交付,运维运营等,配套相匹配的灵活的政策支持根据客户数据安全以及资源自控的需求,灵活调整配套相应政策根据客户数据安全以及资源自控的需求,灵活调整配套相应政策创新商业模式,横向拓展网络增值服务,纵向探索一体化应用创新商业模式,横向拓展网络增值服务,纵向探索一体化应用由流量计费向增值服务计费转变由流量计费向增值服务计费转变将带宽、速率、连接数、时延、隔离、安全性等网络能力原子化,并增加网络设计规划、网络优化、网络运维、网络重点保障等个性化服务网络设计规划、网络优化、网络运维、网络重点保障等个性化服务,为用户提供灵活组网、按需定制的网络服务,按照5G G专网建设费、流量费,专网建设费、流量费,以及不同网络原子能力组合而成的网络增值服务费等收费以及不同网络原子能力组合而成的网络增值服务费等收费。聚合能力实现平台聚合能力实现平台收费模式收费模式5G技术与云计算、大数据、人工智能等新兴ICT技术融合,打造算力、网络laaS服务和物联网、大数据、AI等通用PaaS服务,按照能力类型、使用时长、调用次数等收取平台服务费。结合生态交付一体化解决方案结合生态交付一体化解决方案获取盈利获取盈利针对重点行业和业务,提供专业性的行业平台及应用,例如视频监控平台、无人机平台等,联合生态伙伴,整合内外部产品,形成一体化解决方案,获取行业平台使用费、应用服务费、整体解决方案费,并可根据行业客户使用效果进行收入分成。中国联通研究院是根植于联通集团(中国联通直属二级机构),服务于国家战略、行业发展、企业生产的战略决策参谋者、技术发展引领者、产业发展助推者,是原创技术策源地主力军和数字技术融合创新排头兵。联通研究院致力于提高核心竞争力和增强核心功能,紧密围绕联网通信、算网数智两大类主业,按照4 2 X研发布局,开展面向C3网络、大数据赋能运营、端网边业协同创新、网络与信息安全等方向的前沿技术研发,承担高质量决策报告研究和专精特新核心技术攻关,致力于成为服务国家发展的高端智库、代表行业产业的发言人、助推数字化转型的参谋部,多方位参与网络强国、数字中国建设,大力发展战略性新兴产业,加快形成新质生产力。联通研究院现有员工700余人,85%以上为硕士、博士研究生,以“三度三有”企业文化为根基,发展成为一支高素质、高活力、专业化、具有行业影响力的人才队伍。战 略 决 策 的 参 谋 者技 术 发 展 的 引 领 者产 业 发 展 的 助 推 者态 度、速 度、气 度有 情 怀、有 格 局、有 担 当中国联合网络通信有限公司研究院地址:北京市亦庄经济技术开发区北环东路1号电话:010-87926100邮编:100176中 国 联 通 研 究 院 整体整体 欧洲欧洲 亚太亚太 美洲美洲 中国中国附附1 1:全球:全球5G5G专网频谱发展洞察专网频谱发展洞察中 国 联 通 研 究 院附附1-11-1:整体:整体:全球已有全球已有3737个国家和地区出台或计划出台个国家和地区出台或计划出台本地本地5G5G频谱政策频谱政策n当前,当前,5G5G专网发展无疑成为专网发展无疑成为5G5G价值发挥的最主要方向,采用公网频谱、还是专用频谱,国内外走出不同路径,我国目前并未向行业企业价值发挥的最主要方向,采用公网频谱、还是专用频谱,国内外走出不同路径,我国目前并未向行业企业全面放开全面放开5G5G专用频谱,而海外则鼓励行业企业等非电信运营商主体申请专用频谱,而海外则鼓励行业企业等非电信运营商主体申请5G5G专用频谱,开展专用频谱,开展5G5G行业应用创新。行业应用创新。国外发展国外发展5G5G专频的原因剖析专频的原因剖析美国、欧洲地区采用频谱频谱拍卖方式,拍卖方式,运营商需要为频谱支付高昂费用。国外国外我国我国顶层设计顶层设计中国工信部统一为运营商划分5G频谱并颁发牌照,倾向于运营商利益。倾向于运营商利益。发展情况发展情况运营商在5G基础设施的投资和建设力度大,投资和建设力度大,可以满足对垂直行业应用场景的支持。运营商5G5G基础设施建设基础设施建设缓慢,缓慢,政府释放5G专网频率,满足龙头企业需求,推动本国5G发展。发展趋势发展趋势运营商因频谱和基础设施优势,在国内在国内5G5G专网市专网市场占据主导地位,场占据主导地位,护城河短时间内不会坍塌。运营商、云厂商、电信设备商等共同竞争5G专网市场,运营商有逐渐沦为运营商有逐渐沦为管道服务的趋势。管道服务的趋势。注1:据GSMA统计数据注2:中频段(FR1,293个申请【注1】已批准16个申请分配2.6GHz和26GHz频段20192019年年3.83.8GHz-4.0GHzGHz-4.0GHz专用频段专用频段20222022年年3 3月月n要求:要求:5G专网频率申请主体须为物权所有人,专网可在局部地区(如工业厂区、农林业专网可在局部地区(如工业厂区、农林业用地等)提供无线接入服务,但不得用于公众网络;用地等)提供无线接入服务,但不得用于公众网络;申请主体需要与相关频率使用主体达成频率协调协议以减少干扰中 国 联 通 研 究 院附附1-1-3 3:亚太:亚太:日本日本推行推行“5G“5G公网公网 Local 5G” Local 5G”双轨发展双轨发展战略战略n日本推行日本推行“5G“5G公网公网 Local 5G Local 5G【注【注1 1】”双轨发展战略,给予资金支持。截至双轨发展战略,给予资金支持。截至20222022年年2 2月月1919日,日本已建成约日,日本已建成约684684个个“Local 5G”“Local 5G”基站,其基站,其中中Sub-6GHz 539Sub-6GHz 539个,个,mmWave145mmWave145个。个。注1:Local 5G即允许垂直行业(包括企业、地方政府等)利用专网频段在特定的区域自建、自营在特定的区域自建、自营区别于运营商5G公网的5G专网。日本政府为日本政府为“Local 5G”“Local 5G”分配较多带宽频谱分配较多带宽频谱5G5G公网频段:公网频段:2200MHz2200MHz频谱资源频谱资源500MHz3.7GHz100MHz4.5GHz1600MHz28GHz日本总务省委日本总务省委“Local 5G”“Local 5G”分配总计分配总计1100MHz1100MHz带宽的带宽的5G5G专网专网频段,是频段,是公网公网5G5G频谱带宽的一半,分别为:频谱带宽的一半,分别为:4.6GHz4.9GHz4.6GHz4.9GHz5G专网黄金频段28.2GHz29.1GHz28.2GHz29.1GHz用于公共系统和卫星通信4.6GHz4.8GHz和28.45GHz29.1GHz可在室内使用可在室内使用;4.8GHz4.9GHz和28.2GHz28.45GHz室内室外可以共用共用。给予中小企业大力支持,申请机构类型众多给予中小企业大力支持,申请机构类型众多n截至2022年1月31日,日本有102家单位在申请使用专网,其中已有至少9696家单位家单位获得日本“Local 5G”频率正式牌照,包括多类型机构。日本政府对中小企业给予大力支持,免费提供实验室测试环境,额外免税、发放补助金和研发经费。制造商制造商电信运营商电信运营商政府机构政府机构研究机构研究机构日立东芝丰田NEC富士通三菱佳能安川电机.爱媛CATV秋田有线电视ZTVNTT EastNTT WestNTT Com.东京都国土交通省兵库县.东京大学铁路技术研究所.中 国 联 通 研 究 院附附1-1-4 4:亚太:亚太:韩国向非电信运营商授权韩国向非电信运营商授权5G5G专网频谱、印专网频谱、印度放弃专频策略度放弃专频策略韩国:增加韩国:增加5G5G专网频谱分配,专网频谱分配,20222022年起全面推进年起全面推进n韩国于2021年10月发布新增新增5G5G专网频率专网频率分配公告非电信公司非电信公司也有资格参与竞标频谱使用时间最长规定为5年审查时间从3个月缩减至1个月价格由网络覆盖范围、人口规模和网络设备状况等因素确定截至2023年3月,已向已向1010余个申请者发放专网频率许可余个申请者发放专网频率许可申请者在多个场所利用专频建网并开展应用,已建基站,已建基站307307个,个,其中其中8484个用于试验验证个用于试验验证4.7GHz4.7GHz频段,频段,100MHz 100MHz 1010个区块个区块每10MHz带宽频谱区块价格为10万韩元28GHz28GHz频段,频段,600MHz600MHz1212个区块个区块每50MHz带宽频谱区块价格为5万韩元(考虑到高频段、网络设备和终端的特性,28GHz频段的单价设定为4.7GHz频段价格十分之一)印度:政府积极尝试开放专频,受运营商阻力计划搁浅印度:政府积极尝试开放专频,受运营商阻力计划搁浅第一第一阶段阶段电信部于2022年发布了关于专网的初步指导方针初步指导方针,超过20家印度公司申请获得5G频谱来建设5G专网第二第二阶段阶段印度运营商反对反对指导方针,印度移动运营商协会称运营商们“将失去部署5G网络的商业用例机会”第三第三阶段阶段2023年5月消息,印度电信部已决定不直接已决定不直接向企业分配5G频谱用于5G专网部署中 国 联 通 研 究 院附附1-1-5 5:美洲:美洲:美国的美国的5G5G专频专网以专频专网以CBRSCBRS共享频段为主共享频段为主体体n美国国家层面统一的频谱战略尚未制定完成,当前美国国家层面统一的频谱战略尚未制定完成,当前5G5G频谱牌照都是基于联邦机构军用频谱释放后进行的,且受限于前期中频波段掌握在军频谱牌照都是基于联邦机构军用频谱释放后进行的,且受限于前期中频波段掌握在军方,未释放,叠加美国地域广、基础设施覆盖不足、毫米波本身技术优势等原因,方,未释放,叠加美国地域广、基础设施覆盖不足、毫米波本身技术优势等原因,美国优先发展毫米波,前期美国优先发展毫米波,前期5G5G主要采用毫米波,主要采用毫米波,随着随着Sub-6GSub-6G释放后,逐步跟进。释放后,逐步跟进。n(第二层)PAL牌照将150MHz频谱中的100MHz100MHz(3550-3650MHz3550-3650MHz)进行拍卖。n(第三层)GAA用户可以免费使用未分配的全部150MHz频谱的任何部分。PALPAL牌照拍卖情况牌照拍卖情况美国FCC(联邦通讯委员会)于2015年通过了民用宽带无线服务(CBRSCBRS)3.55-3.7GHz3.55-3.7GHz频段频段(150MHz150MHz带宽)带宽)共享商业使用的规则共享商业使用的规则,创建了三层访问和授权框架,三层访问和授权框架,以适应该频段海军雷达和商业用户等共享使用。拥有使用频谱的最高权限,如美国海军雷达用户和固定卫星地球站第一层第一层拥有优先访问许可(PLA),给获得拍卖牌照的用户第二层第二层没有牌照,即用户和一般授权访问(GAA)用户,不保证通信质量第三层第三层频谱访问系统(频谱访问系统(SASSAS)n基于所有CBRS设备的层级、位置等数据,进行用户管理和频谱共享用户管理和频谱共享n为CBRS设备分配通道分配通道,确定其在每个位置的最大功率,确保不过载n对设备注册和认证,与其通信,解解决频段冲突决频段冲突,接收和处理干扰报告,提供干扰保护PLAPLA牌照拍卖牌照拍卖20202020年年8 8月完成月完成数量:数量:228个申请者获得20625个PAL牌照(PLA总量有七万多张)主体:主体:获得许可证的主体除电信运营商、有限电视运营商、系统集成商外,行业企业用户众多行业企业用户众多,覆盖石油天然气、电力、制造、医疗、教育等行业。CBCBRSRS介绍介绍中 国 联 通 研 究 院附附1-1-6 6:中国:中国:为公众为公众5G5G授权授权优质优质中低频段,谨慎探索中低频段,谨慎探索5G5G专频规划与使用专频规划与使用n截至截至20232023年年8 8月,工信部已向四大运营商授权许可月,工信部已向四大运营商授权许可公众移动通信频率公众移动通信频率资源带宽资源带宽1109MHz1109MHz,其中,其中73s%的频谱资源可用于的频谱资源可用于5G5G,有效保障了有效保障了5G5G通信容量和信号覆盖的需求通信容量和信号覆盖的需求,中低频段中低频段5G5G频率资源位居世界前列。频率资源位居世界前列。首创首创5G5G共建共享模式:共建共享模式:移动广电共享2.6GHz频段,共建共享700M低频资源;电信联通共建共享3400-3600MHz连续200MHz带宽;开展低频资源重耕:开展低频资源重耕:联通获得900MHz重耕(202211)电信获得800MHz重耕(202308)研究探索研究探索5G5G工业专用频谱规划和使用工业专用频谱规划和使用持续为公众持续为公众5G5G授权优质频谱授权优质频谱20202020年年3 3月,月,工信部印发工信部印发关于推动关于推动5G5G加快发展的通知加快发展的通知n提出组织开展5G5G行业(含工业互联网)专用频率规划研究,行业(含工业互联网)专用频率规划研究,适时实施技术试验频率许可,探索我国探索我国5G5G专用频谱发展可行性与模式专用频谱发展可行性与模式20222022年年9 9月,月,工信部印发工信部印发5G5G全连接工厂建设指南全连接工厂建设指南n鼓励企业基于已获得许可的无线电频率,探索企业基于已获得许可的无线电频率,探索5G5G独立专网,独立专网,创新灵活多样的5G网络建设服务模式20222022年年1111月,月,工信部向中国商飞发放工信部向中国商飞发放5G5G工业专网的工业专网的试验频率试验频率n第一张企业第一张企业5G5G专网的频率许可专网的频率许可n工业无线专用频段:59256125MHz和24.7525.15GHz20212021年年7 7月,月,工信部等十部门联合印发工信部等十部门联合印发5G5G应用应用“扬帆扬帆”行动计行动计划(划(2021-20232021-2023年)年)n明确提出:开展5G 工业专用频率需求以及其他无线电系统兼容性研究,研究制定适合我国的5G5G工业专用频率使用许可模式和管理规则工业专用频率使用许可模式和管理规则中 国 联 通 研 究 院附附1-1-6 6:中国铁路专频(中国铁路专频(1/31/3):):国家政策持续鼓励铁路国家政策持续鼓励铁路无线专有网络发展无线专有网络发展n为深入贯彻落实党的二十大关于加快建设交通强国、网络强国的决策部署,为深入贯彻落实党的二十大关于加快建设交通强国、网络强国的决策部署,20232023年年1010月,月,工业和信息化部向中国国家铁路集团有限公司批工业和信息化部向中国国家铁路集团有限公司批复基于复基于5G5G技术的铁路新一代移动通信系统技术的铁路新一代移动通信系统(5G-R)(5G-R)试验频率,试验频率,支持开展支持开展5G-R5G-R系统外场技术试验,持续推动铁路通信事业高质量发展。系统外场技术试验,持续推动铁路通信事业高质量发展。2MHz2MHz和和40MHz40MHz频段频段铁路系统使用列车无线调度电话和站内无线电话。新中国成立后新中国成立后450MHz450MHz频段频段用于列车无线调度通信、站场平面调车、客货运输及养护维修等对讲通信业务。7070年代年代900MHz“900MHz“黄金频段黄金频段”(上行上行885-889MHz885-889MHz,下行,下行930-930-934MHz934MHz,2 2 4MHz4MHz带宽,最大覆盖距带宽,最大覆盖距离可达离可达6 69km9km)铁道部正式采用GSM-R标准,满足高速铁路发展CTCS-3级列车运行控制系统的需要。20042004年年2100MHz2100MHz频段频段(上行上行19651975MHz19651975MHz,下行,下行21552165MHz21552165MHz,各,各10MHz10MHz)2025年将实现5G-R和GSM-R的并行发展;2030年实现5G-R对GSM-R的替代。20232023年年1010月月GSM-RGSM-R5G5G-R-R标准制定标准制定国际铁路联盟(UIC)和欧洲电信标准协会(ETSI)业务应用业务应用基于基于2G2G,频率效率低,窄带数据带宽最多只有,频率效率低,窄带数据带宽最多只有100100多多KBKB语音类应用:语音类应用:列车调度通信、编组场调车通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、施工养护通信等。数据类应用:数据类应用:ETCS自动列车控制、旅客信息服务、调车机车信号传送、监控信息传送、调度命令传送等。标准制定标准制定3GPP、国际铁路联盟(UIC)、国铁集团等业务业务应用应用大带宽、低时延、广连接,安全性和可靠性高大带宽、低时延、广连接,安全性和可靠性高在网络能力上,在网络能力上,5G-R支持网络切片、边缘计算等业务,可以为铁路关键业务提供服务质量保障。在应用场景上,在应用场景上,5G-R可以满足正线车地通信、铁路站场和枢纽、铁路沿线基础设施等场景下的5G创新应用。中 国 联 通 研 究 院附附1-61-6:中国铁路专频:中国铁路专频(2/32/3):5G-R5G-R专网(专网(Private Private NetworkNetwork)通信系统)通信系统n5G-R5G-R和公网和公网5G5G的工作原理基本一样的工作原理基本一样,尤其是无线空口部分尤其是无线空口部分;与公网的主要区别主要体现为针对;与公网的主要区别主要体现为针对铁路特殊业务铁路特殊业务,沿铁路线进行部署,无线沿铁路线进行部署,无线接入网更多采用链状组网接入网更多采用链状组网,且,且核心网侧需要与铁路部门的生产方式、组织方式相匹配,进行适当的组网改造。核心网侧需要与铁路部门的生产方式、组织方式相匹配,进行适当的组网改造。铁路铁路5G5G专网系统架构专网系统架构正线车地通信正线车地通信列车运行控制系统列车进路预告机车同步控制和调度通信调度命令信息铁路沿线基础设施铁路沿线基础设施平面调车调车监控编组站自动化客站服务站场物联网铁路站场、枢纽铁路站场、枢纽监测物联网节点通信基础设施通信车辆内部通信场景车辆内部通信场景列车定位智能诊断移动装备状态检测自动驾驶供电安全检测监测中 国 联 通 研 究 院附附1-61-6:中国铁路专频:中国铁路专频(3/33/3):5G-R5G-R专网(专网(Private Private NetworkNetwork)通信系统)通信系统n依托工信部批复的专有频段,国铁集团依托工信部批复的专有频段,国铁集团发挥发挥行业科技领军作用,统筹行业科技领军作用,统筹5G-R5G-R建设建设,以中国铁道科学研究院为技术主体,以中国铁道科学研究院为技术主体,跳过运营商,跳过运营商,优选优选1919家设备制造企业,开展家设备制造企业,开展5 5大类大类1515种必需产品的研发工作,种必需产品的研发工作,加快加快5G-R5G-R系统在铁路行业的推广应用。系统在铁路行业的推广应用。依托工信部批复的专有频段,发挥国铁集团行业科技领军作用,统筹统筹5G-R5G-R建设。建设。先后发布国铁集团关于加快推进5G技术铁路应用发展的实施意见和铁路5G技术应用科技攻关三年行动计划,形成了推进铁路5G发展的纲领性文件。作为技术主体技术主体,积极联合国内科研院所、高等院校、设计院、铁路局集团公司和5G技术产品主要生产厂商等国内外、各相关领域权威单位的研究力量,组成涵盖产、学、研、用领域的技术团队。下设环行铁道和环行铁道和5G5G创新实验室创新实验室,重点完成5G专网系统和列控、调度通信等关键业务应用的高速铁路现场试验,建立和完善设备类、接口类、关键业务类标准。国铁负责统筹国铁负责统筹5G-R5G-R建设,可跳过运营商直接与设备商建设,可跳过运营商直接与设备商合作合作 国铁集团考虑适度竞争等因素,优选了优选了1919家设备制造企业,开展了家设备制造企业,开展了5 5大类大类1515种必需种必需产品的研发工作,产品的研发工作,截至目前已完成样机研制,正在有序开展试验评审等相关工作。铁路专频的确认表明国家对专网的支持力度铁路专频的确认表明国家对专网的支持力度逐步加大逐步加大 铁路专频政策的落实,将有效推动终端和模组的成熟,有利于加快有利于加快5G-R5G-R系统在铁系统在铁路行业的推广应用,路行业的推广应用,有效解决目前基于2G技术的铁路无线通信系统(GSM-R)面临的诸多现实困难和技术难题,加快形成完整成熟的5G-R产业链。有利于进一步提升我国铁路信息化、智能化水平,有利于进一步提升我国铁路信息化、智能化水平,提高我国铁路自主创新能力,并为世界高速铁路发展共享中国智慧,贡献中国方案。1 12 2中 国 联 通 研 究 院附附1-1-7 7:商飞试验频率发放一周年,商飞试验频率发放一周年,5G5G专频专网建设进展专频专网建设进展n中国商飞根据授权试验频段,建设中国商飞一张网,满足集团中国商飞根据授权试验频段,建设中国商飞一张网,满足集团5G5G全覆盖需求;围绕飞机研制生命周期,开发全覆盖需求;围绕飞机研制生命周期,开发450450余项余项5G5G赋能场景;并赋能场景;并建设建设形成形成一套涵盖通信基站、工业终端、网管平台等方面的一套涵盖通信基站、工业终端、网管平台等方面的5G5G专频专网系统专频专网系统,并在此基础上提供可复制的工业数字化综合解决方案。,并在此基础上提供可复制的工业数字化综合解决方案。建设中国商飞一张网建设中国商飞一张网实现中国商飞集团实现中国商飞集团5G5G网络全覆盖网络全覆盖围绕大飞机研制的全生命周期围绕大飞机研制的全生命周期开发开发450450余项余项5G5G赋能场景赋能场景5G5G专频专网系统专频专网系统提供可复制的工业数字化综合解决方案提供可复制的工业数字化综合解决方案实现上航公司、上飞院、上飞公司、客服公司、试飞中心、北研中心、四川分公司等5G网络全覆盖,实现专线联通,由原来的自主管理模式改为统一管理。NSANSASASA组网模式组网模式互联网互联网云联网云联网异地联网异地联网自主管理自主管理统一管理统一管理连接终端连接终端达到内网安全等级,并与内网打通达到内网安全等级,并与内网打通网络安全网络安全孵化专业的工业互联网公司商飞智能技术有限公司,致力于全面开拓全面开拓5G5G专频专网产业化专频专网产业化,打造创新型应用。p 在质量安全方面,在质量安全方面,中国商飞运用5G 5G 机器视觉机器视觉开发了40项场景。例如工厂天眼安全管理系统,实现了全天候的安全监测和预警。运用5G 5G 智慧测量智慧测量,开发了24项场景,包括钣金零件的自动化检测,测量耗时降低了60%以上。p 在技术创新和科研方面,在技术创新和科研方面,运用5G 5G 机器人机器人,开发了15项场景,例如飞机大部件柔性检测产线,产线部署成本和时间均降低了60%。p 在效率与规模化方面,在效率与规模化方面,运用5G 5G 物联网物联网,打造了15项场景,例如5G 复材热压罐使分析耗时由90分钟缩短至2分钟。运用5G 5G 大数据大数据打造了30余项场景,如5G 飞机装配智能排产让飞机的装配计划编制效率提升了50%。p 在管理与核心竞争力方面,在管理与核心竞争力方面,运用5G 5G 数字孪生数字孪生打造了30余项场景。例如通过建立透明工厂,实现了车间人员状况实时在线、配套情况实时监控、生产指标一目了然。牵头专频专网产业链,并开发商飞大脑等产品,为企业提供数据采集,柔性执行智慧检测,视觉管控等可复制的工业数字化综合解决方案。工业数字化综合解决方案。网络网络部署部署是一个局域的无线专网,可以在一个园区的不同车间,一个城市的不同地点,通过频率划分,实现同时部署,通过专实现同时部署,通过专线实现不同城市的异地互联。线实现不同城市的异地互联。网络网络机制机制可以与工控系统进行协议适配和双向打与工控系统进行协议适配和双向打通,通,实现端到端10毫秒以下的确定性低时延,实现99.999%以上的可靠性;也可连通工厂的局域网或者互联网,实现实现企业企业ITIT、CTCT、OTOT网络大融合,网络大融合,让数据真正“跑在一张网上”。中 国 联 通 研 究 院 美国运营商、美国云巨头、美国运营商、美国云巨头、其他国家运营商其他国家运营商 通信设备商、通信设备商、国内云厂商、国内云厂商、国内电信运营商国内电信运营商 工业巨头、工业巨头、行业龙头行业龙头附附2 2:国内外国内外5G5G专网产业实践洞察专网产业实践洞察中 国 联 通 研 究 院附附2-12-1:美国运营商丧失竞争优势:美国运营商丧失竞争优势:放弃布局云业务,放弃布局云业务,5G2B5G2B市场或将沦为管道市场或将沦为管道n美国的云市场和数据中心市场竞争充分,巨头涌现,美国的云市场和数据中心市场竞争充分,巨头涌现,VerizonVerizon、AT&TAT&T等运营商等运营商早年被迫放弃数据中心和云计算业务早年被迫放弃数据中心和云计算业务,普遍采用与云厂商合,普遍采用与云厂商合作的模式,来应对云网融合技术趋势。作的模式,来应对云网融合技术趋势。在美国在美国5G5G专网市场中专网市场中,运营商缺乏网络云化掌控力、云技术实力不足,难以绕开云巨头为行业客户,运营商缺乏网络云化掌控力、云技术实力不足,难以绕开云巨头为行业客户提供切片、提供切片、MECMEC在内的在内的5G5G虚拟专网方案,因此虚拟专网方案,因此美国电信运营商在美国电信运营商在5G5G行业专网领域逐渐沦为管道。行业专网领域逐渐沦为管道。海外云计算市场高度专业分工,运营商战略选择出售数据中心,退出云市场数据中心运营商云厂商 2017年,Verizon将29个数据中心以36亿美元的价格出售给Equinix,向IBM出售云计算、主机托管和云网协同等方面的业务,完全退出数据中心业务。2019年,AT&T将31个数据中心(美国本地18个,其他国家地区13个)以11亿美元的价格出售给Brookfield Infrastructure及其机构合作伙伴。CenturyLink出售其57处数据中心和共管业务,售价为18.6亿美元。竞争失败网络云化大背景下,美国电信运营商边缘计算依赖云厂商,逐渐沦为管道 将5G网络运营转移到微软的云端,首先从AT&T的5G核心网开始,后续也将包括4G核心网。通过使用微软的云服务,AT&T可以大幅降低工程和开发成本,基于云、边缘计算、AI的灵活性快速进行创新。与亚马逊(AWS)、谷歌云和微软 Azure三大云巨头均有合作,用户可根据需求选用任一云厂商的边缘计算服务。Verizon的5G站点与分布式云边缘相结合,提供零售、制造业和其他行业的解决方案。国外运营商出售数据中心,基本没有自己的云基础设施,呈现“瘸腿”走路形势,亦难以发展人工智能等先进技术,对云厂商依赖度较高,行业掌控权下降。中 国 联 通 研 究 院附附2-2-2 2:美国云巨头强势入局:美国云巨头强势入局:推出直接面向企业的推出直接面向企业的5G5G专专网服务网服务n美国三大云巨头厂商美国三大云巨头厂商AWSAWS、微软、谷歌、微软、谷歌依托自身基础设施和云计算优势,通过收购依托自身基础设施和云计算优势,通过收购5G5G专业公司和打造合作伙伴生态的方式切入专业公司和打造合作伙伴生态的方式切入5G5G专网市专网市场,场,提供按需付费、弹性伸缩的提供按需付费、弹性伸缩的5G5G专网解决方案,专网解决方案,企业根据企业根据实际实际网络覆盖范围网络覆盖范围和和使用时间使用时间付费。付费。切入方式切入方式技术模式技术模式收费模式收费模式依托资源技术优势依托资源技术优势云厂商在云计算领域深耕多年,具有独立的数独立的数据中心;据中心;边缘计算和云技术优势沉淀明显。云技术优势沉淀明显。在网络云化的大背景下,将云计算应用到网络建设和服务当中。通过收购沉淀通过收购沉淀5G5G能力能力微软收购Affirmed Networks和Metaswitch Networks两家厂商,沉淀云核心网和边缘计算云核心网和边缘计算的能力,的能力,为进入5G专网领域开展布局。打造合作伙伴生态打造合作伙伴生态AWS、微软、谷歌均通过边缘计算与运营商达通过边缘计算与运营商达成合作,成合作,共同提供5G行业解决方案。谷歌与Betacom、Boingo Wireless、Celona等公司合作【注1】,推出面向企业的5G专网。注1:Betacom在谷歌分布式云边缘上部署完全托管的私有无线服务“5G即服务”(5GaaS),Boingo Wireless是工程资源方,Celona提供自有品牌的小基站和其他接入点,Crown Castle拥有并运营通信基础设施运营商频谱运营商频谱 CBRS CBRS共享频谱共享频谱跳过运营商的模式中,跳过运营商的模式中,主要使用CBRSCBRS等未授权频谱,针对无需公网和专网之间跨越的中小企业。与运营商合作的模式,可借助运营商可借助运营商5G5G频谱和频谱和专业知识,服务需要在公专网间切换公专网间切换的企业客户。实施方式实施方式公司从平台订购硬件(无线电单元)和SIM卡,通过控制台确定构建网络位置以及所需的容量,激活小型蜂窝无线电单元后,平台可自动进行网络设置和部署。提供云化提供云化5G5G专网服务专网服务将核心网和接入网云化核心网和接入网云化处理,集成打包Small Cell基站设备、通用服务器设备、5G核心网软件、RAN软件等,使5G专网具备云计算按需付费、弹性伸缩、高可靠等特性。按照网络覆盖范围和使用时间付费,其中网络覆盖范围以无线电单元数量衡量。网络覆盖范围以无线电单元数量衡量。AWSAWS收费情况收费情况6060天承诺价格天承诺价格1 1年承诺价格年承诺价格3 3年承诺价格年承诺价格$10/h$5.35/h$3.5/hAzureAzure收费情况收费情况无线单元的无线单元的最大数量最大数量最大吞吐最大吞吐量量SIMSIM数量数量每月价格每月价格2 2100Mbps20$1,4005 51Gbps100$2,20010102Gbps200$2,700No limitNo limit5Gbps500$4,201No limitNo limit10Gbps1,000$7,750中 国 联 通 研 究 院附附2-2-3 3:除美国运营商外的其他国家的电信运营商仍积极:除美国运营商外的其他国家的电信运营商仍积极探索探索5G5G专网服务专网服务nNTTNTT自有数据中心及云服务能力较强,将自有数据中心及云服务能力较强,将5G5G与与OTOT、边缘计算等融合,、边缘计算等融合,提供提供“边缘边缘 专有专有5G”5G”托管服务。托管服务。OrangeOrange、德国电信等企业与云厂、德国电信等企业与云厂商合作探索云原生网络,商合作探索云原生网络,推出网络切片功能,适应不同行业的多样化需求。推出网络切片功能,适应不同行业的多样化需求。NTTNTT依托数据中心和云能力,推出按需服务模式依托数据中心和云能力,推出按需服务模式OrangeOrange、DTDT与云厂商合作,探索云原生网络,服务行业与云厂商合作,探索云原生网络,服务行业NTTNTT全球数据中心全球数据中心分布分布2022 Q22022 Q2数据中心服务商数据中心服务商市场占比市场占比 NTT(日本电报电话公司)为面临医疗保健、汽车和制造等企业提供5G专网解决方案,集设计、构建、集成、解决方案、管理和优化于一体,并作为完整的网络即服务进行部署、运行和优化。并作为完整的网络即服务进行部署、运行和优化。NTTNTT拥有全球领先的数据中心,具备云服务能力,拥有全球领先的数据中心,具备云服务能力,推出Edge as a Service,将私有 5G、物联网、OT与边缘计算相结合,提供提供“边缘边缘 专有专有5G”5G”托管服务,托管服务,实现更高的运营效率、安全性和业务增长。德国电信在德国部署了云原生云原生5G5G核心网,核心网,以提供数据和消息服务以及网络切片功能。目前德国放开行业专网行业专网3.7-3.8GHz3.7-3.8GHz频段,德国电信将为企业提频段,德国电信将为企业提供本地供本地5G5G专网服务。专网服务。与Azure、AWS、Google、Open Telekom云厂商合作,提供云解决方案。OrangeOrange探索软件定义网络探索软件定义网络,在西班牙推出商业化,在西班牙推出商业化5G5G网络切片服务网络切片服务德国电信德国电信/DT/DT积极探索云网融合,基于行业频段提供积极探索云网融合,基于行业频段提供5G5G专网专网 探索从接入网到核心网实现软件化,推动网络功能上云,可部署在由Orange运营的本地Orange电信云基础设施上,也可以部署在AWS上,实实现网络功能的云原生。现网络功能的云原生。由爱立信、诺基亚和甲骨文通信作为核心网络提供商,Orange在西班牙首推商业化5G SA网络,通过使用网络切片,通过使用网络切片,提供不同级别的质量、可用性、隐私和安全性。中 国 联 通 研 究 院附附2-2-4 4:设备商谨慎入场:设备商谨慎入场:华为、中兴服务运营商,诺基华为、中兴服务运营商,诺基亚探索亚探索5G SaaS5G SaaS服务服务n华为、中兴国内设备商主要站在运营商背后,华为、中兴国内设备商主要站在运营商背后,为运营商提供为运营商提供5G2B5G2B融合解决方案,并与运营商联合服务行业融合解决方案,并与运营商联合服务行业客户客户;海外设备商诺基亚逐渐走海外设备商诺基亚逐渐走向前台,向前台,推出推出5G Core SaaS5G Core SaaS云原生网络,云原生网络,爱立信相较谨慎,爱立信相较谨慎,主要面向运营商市场。主要面向运营商市场。国内设备商站在运营商背后,提供国内设备商站在运营商背后,提供5G5G解决方案解决方案国外设备商逐渐走向前端,直接服务企业国外设备商逐渐走向前端,直接服务企业5G5G网络解决方案,网络解决方案,与国内三大运营商、德国电信、NTT、LG U 等开展外场测试。云核心网解决方案,云核心网解决方案,提供从话音、数据、MEC、切片、电信云到自动驾驶网络的全系列核心网软硬件产品和解决方案。设立专门的运营商业务板块设立专门的运营商业务板块企业解决方案,企业解决方案,5G5G专网暂未跳过运营商专网暂未跳过运营商园区网络,园区网络,利用云管理网络技术,在云端实现网络规划、部署和运维,简化网络管理,降低运维成本。行业解决方案,行业解决方案,组建行业军团,与运营商合作,为行业提供5G专网解决方案。AIAI能力,能力,发布盘古大模型3.0,提供100亿参数、380亿参数、710参数和1000亿参数的系列化基础大模型,匹配客户不同场景、不同时延、不同响应速度的行业多样化需求。i5GCi5GC行业专用核心网解决方案,行业专用核心网解决方案,面向电信运营商和行业,和AI、云计算、大数据、MEC等技术深度融合,灵活搭配硬件及网络功能。iCubeiCube行业云网一体方案,行业云网一体方案,面向园区场景,构建支持虚机和容器的双核驱动的云基础设施,提供网随云动、云随需生的联接和算力资源。推出面向推出面向5G5G的的Core SaaSCore SaaS,同时面向运营商和企业,同时面向运营商和企业 提供包含预集成网络功能的网络模板,所有功能均由诺基亚承接、运营和维护,核心所有权和运营权转让核心所有权和运营权转让给诺基亚给诺基亚。减少企业运行物理数据中心和基础架构的工作量,支支持按需网络访问,方便进行网络扩展。持按需网络访问,方便进行网络扩展。通过收购扩展企业市场,但相对谨慎和通过收购扩展企业市场,但相对谨慎和低调低调 爱立信以11亿美元收购Cradlepoint,Cradlepoint致力于向企业客户提供云管理平台、边缘安全等技术云管理平台、边缘安全等技术以及以及4G/5G4G/5G专网无线边缘路由器等产品和解决方案。专网无线边缘路由器等产品和解决方案。推出EricssonPrivate5G(EP5G)解决方案,可通过开放API接口轻松实现与企业IT和OT系统集成,主主要面向运营商市场,在某些已分配的要面向运营商市场,在某些已分配的5G5G专网频段市专网频段市场场有例外。有例外。中 国 联 通 研 究 院附附2-2-5 5:通信设备商积极布局:通信设备商积极布局:浪潮同时布局浪潮同时布局5G5G专网基础专网基础设施及工业互联网平台设施及工业互联网平台n浪潮以面向行业的浪潮以面向行业的5G5G网络产品和网络产品和5G5G边缘计算为主攻方向,聚焦通信、制造、能源等关键行业领域,边缘计算为主攻方向,聚焦通信、制造、能源等关键行业领域,提供开放、多元的新一代云网融合提供开放、多元的新一代云网融合5G5G产品及服务产品及服务;旗下浪潮云洲构建旗下浪潮云洲构建“平台平台 服务服务”模式,模式,连续四年蝉联中国工业互联网平台市场地位、发展能力第一。连续四年蝉联中国工业互联网平台市场地位、发展能力第一。以以5G5G网络和网络和5G5G边缘计算为主攻方向,推出边缘计算为主攻方向,推出5G5G新型基础设施新型基础设施轻量化轻量化核心网核心网iCoreiCoreiCore云原生云原生边缘业务协同边缘业务协同用户面数据转发用户面数据转发网络切片网络切片移动通信移动通信基站基站iRANiRAN基带单元BBU基带单元BBU扩展单元EU拉远单元pRRU拉远单元pRRU拉远单元RRU室内型室外型扩展型皮基站扩展型皮基站分布式基站分布式基站一体化基站一体化基站5G5G网关网关5G CPE5G 工业路由器计算网关智算网关防爆网关浪潮云洲连续四年蝉联工业互联网平台市场地位、发展能力浪潮云洲连续四年蝉联工业互联网平台市场地位、发展能力第一第一中 国 联 通 研 究 院附附2-2-6 6:云厂商强势入局:云厂商强势入局:阿里、腾讯主要依托云服务技阿里、腾讯主要依托云服务技术与运营商展开合作术与运营商展开合作n阿里、腾讯依托多年云计算技术基础,阿里、腾讯依托多年云计算技术基础,以云网融合为切入点布局以云网融合为切入点布局5G5G专网市场,专网市场,阿里成立阿里成立XGXG实验室,云化实验室,云化5G5G核心网关键网元用户面,推出核心网关键网元用户面,推出超轻量超轻量5G5G核心网;腾讯与运营商合作大于竞争,核心网;腾讯与运营商合作大于竞争,与运营商合作,推动行业数字化解决方案落地。与运营商合作,推动行业数字化解决方案落地。阿里从云出发,联合产业界合作伙伴探索阿里从云出发,联合产业界合作伙伴探索5G5G云网融合产品云网融合产品腾讯与运营商合作大于竞争,共同探索行业腾讯与运营商合作大于竞争,共同探索行业解决方案解决方案PaaSPaaS虚拟化层虚拟化层XG-HypervisorXG-Hypervisor:是一套5G网络以容器化、虚拟化的方式运行在基础设施之上的体系架构,实现了云上实现了云上5G5G系统的稳定及高效运行系统的稳定及高效运行,无需上层5G应用修改任何代码,可大幅降低资源消耗,将云化5G网络的稳定性提升到商用级别(超过99.9999%)。软硬一体的软硬一体的XG-PlaneXG-Plane加速系统:加速系统:XG实验室“云化”了5G核心网的关键网元UPF(用户面),使用可编程网络芯片做5G系统数据面加速,大幅提升云化5G系统效率。达摩院成立达摩院成立XGXG实验室实验室,发布发布云网产品云网产品XG-HypervisorXG-Hypervisor和和XG-PlaneXG-Plane联合合作伙伴,联合合作伙伴,深入技术合作和场景实践深入技术合作和场景实践与世炬网络开展云网联合创新:与世炬网络开展云网联合创新:世炬网络自研基站搭载XG实验室推出的资源池化调度平台XG-Hypervisor,通过基站协议栈及内核联合适配,初步实现了基于初步实现了基于XG-HypervisorXG-Hypervisor运行世炬基站协议运行世炬基站协议栈;联合调测的云化专网管理系统,栈;联合调测的云化专网管理系统,初步实现了云上多网元联动智能化管控,为客户呈现高效、易用的管理能力。推出超轻量推出超轻量5G5G核心网:核心网:将核心网等设备进行极限缩容,聚合进一只5G专网拉杆箱,功耗低于100w,5分钟即可轻松部署出电信级质量的5G网络,将有力推动中小企业快速用上5G云服务。成立成立智慧运营商部门智慧运营商部门,与运营商达成深度,与运营商达成深度合作合作帮助运营商的核心系统和业务全面上云;携手运营商共建绿色低碳数据中心,并参与运营维护工作;依托运营商的依托运营商的5G5G网络,推网络,推动行业数字化解决方案落地。动行业数字化解决方案落地。以前腾讯和运营商主要是资源层面的合作关系,如采购带宽、租赁机房等,之后将增加技术、业务层面的合作。之后将增加技术、业务层面的合作。5G5G是腾讯云与运营商合作的重点方向。除了基础设施,还有大量的是腾讯云与运营商合作的重点方向。除了基础设施,还有大量的5G5G业务场景合作,例如云渲染、区块链、全链路加速等,既服务业务场景合作,例如云渲染、区块链、全链路加速等,既服务C C端客户,也面向端客户,也面向B B端客户。端客户。成立成立5G5G创新中心创新中心,探索行业,探索行业解决方案解决方案与中国电信不断丰富5G电竞专网解决方案,融合了运营商的融合了运营商的5G5G网网络资源,与腾讯云领先的网络加速体系、络资源,与腾讯云领先的网络加速体系、TRTCTRTC音视频能力及云边音视频能力及云边协同能力。协同能力。基于多年的云网联合实践,将腾讯云实时音视频将腾讯云实时音视频(TRTC)(TRTC)的低延时的低延时特性和特性和5G5G技术结合,技术结合,突破行业技术门槛,将高清实时视频画面的端到端延时降至100毫秒以内,打造“腾讯云无界”5G远控产品。中 国 联 通 研 究 院附附2-2-7 7:工业巨头尝试入局:工业巨头尝试入局:西门子工业西门子工业5G5G实践丰富,由实践丰富,由需求方转向供给方需求方转向供给方n西门子将西门子将5G5G专网定位为工业网络业务的延伸。专网定位为工业网络业务的延伸。20232023年年7 7月,西门子发布工业月,西门子发布工业5G5G全连接工厂白皮书,总结了西门子在工业全连接工厂白皮书,总结了西门子在工业5G5G方面的技方面的技术优势和场景实践探索。截至目前,西门子已发布术优势和场景实践探索。截至目前,西门子已发布工业工业5G5G终端产品终端产品SCALANCE MUM856-1SCALANCE MUM856-1,应用于多个工业场景,也在设计和研发,应用于多个工业场景,也在设计和研发5G5G独立专网,独立专网,可提供工业可提供工业5G5G全套设备,包括工业全套设备,包括工业5G5G路由器,无线单元,传输及工业路由器,无线单元,传输及工业5G5G能力中心等基础设施能力中心等基础设施,并且全部基于西门子工业专用,并且全部基于西门子工业专用硬件,计划将先在德国市场应用,随后进军硬件,计划将先在德国市场应用,随后进军巴西巴西【注【注1 1】市场,并根据需求在欧洲其他地区和全球市场上市。市场,并根据需求在欧洲其他地区和全球市场上市。n展出用户自建5G独立专网所需全套网络设备,并结合5G路由器,给出完整的端到端演示系统专有频率:目前采用德国专网专有频率:目前采用德国专网3.7-3.8GHz3.7-3.8GHz频段频段用户设备:工业5G路由器网络设备:5GC CU DU RRU建设形式:用户租用频率、自购网络设备、自建独立专网、自主运维管控独特优势:工业设备 网络设备一体化集成,客户自主运维管控案例:案例:20232023年年4 4月,在汉诺威博览会展出月,在汉诺威博览会展出5G 5G 独立专网方案独立专网方案工业5G路由器SCALANCE MUM856-1通过5G实现PROFINET通信对AGV进行控制西门子工业西门子工业5G5G的技术优势的技术优势u面向中国推出工业面向中国推出工业5G5G方案方案,通过5G专网传输工业协议,控制PLC与工业现场AGV等移动设备上的分布式I/O模块实现PROFINET RT通信,无需再对每个单独的移动设备进行局部控制,节省成本、减少维护。实时工业以太网标准实时工业以太网标准PROFINETPROFINET与与5G5G通信的融合通信的融合西门子工业边缘和西门子工业边缘和5G MEC5G MEC的融合的融合uMEC边缘层负责大数据处理以及数据模型推演,工业边缘负责现场需要实时反馈或显示的工艺数据。u通过5G将SCADA系统与办公网络和工业控制系统结合,摆脱传统繁琐的有线多层级交换机分层,将SCADA系统建设成为工厂到云端的纽带。工业工业5G5G赋能赋能SCADASCADA和和MESMES系统系统n 延伸:延伸:还在其位于德国纽伦堡的汽车展厅和测试中心设立了完全基于西门子原型的工业环境中的专用独立5G网络,采用3.7至3.8GHz频段。注1:巴西作为首个德国之外市场,因为巴西已推出政策,为企业运营专用5G网络预留3.7-3.8 GHz频段,与德国一致,而欧洲其他大部分国家和地区的专网频段则主要聚集在3.8-4.2GHz。“博途博途“系统有望纳管系统有望纳管5G5G专网设备专网设备u采用“博途”系统对自家全套工业自动化设备进行一站式统一纳管,全套5G专网设备也可接入”博途“,满足企业对5G专网管控需求。中 国 联 通 研 究 院附附2-72-7:工业巨头尝试入局:工业巨头尝试入局:博世、博世、ABBABB、施耐德倾向于、施耐德倾向于积极拥抱产业合作积极拥抱产业合作n博世、博世、ABBABB、施耐德等工业巨头,长期深耕电气、工业自动化领域,具有丰富工业行业知识,针对工业、施耐德等工业巨头,长期深耕电气、工业自动化领域,具有丰富工业行业知识,针对工业5G5G创新探索的实践主要集中在与产创新探索的实践主要集中在与产业各方合作开展协同创新,业各方合作开展协同创新,优先通过实现优先通过实现5G5G赋能自身工厂、园区转型场景示范赋能自身工厂、园区转型场景示范,获得技术沉淀,获得技术沉淀,逐步探索并推出局域单点工业逐步探索并推出局域单点工业5G5G场景解场景解决方案。决方案。(德国)博世:将(德国)博世:将5G5G推广到全球约推广到全球约250250家工厂家工厂p 博世认为5G局域网是未来的发展方向,因此在德国特定地区申请了5G运营许可证与诺基亚合作与诺基亚合作-斯图加特的工业4.0示范工厂2020年底搭建5G园区专网并投入运营博世定义用例,诺基亚提供5G组件双方共同负责网络规划、运营和服务与爱立信合作与爱立信合作-探索基于5G LAN、TSN等的云化AGV在半导体工厂应用的可行性博世苏州与中国电信合作博世苏州与中国电信合作-共建5G智慧工厂Phase1:基于5G实现MES系统接入Phase2:通过5G MEC完成5G和内网的融合Phase3:验证PLC及传感器数据回传、AGV、高清视频、机器视觉等场景p ABB是电网、电气化产品、工业自动化、机器人和运动领域的先驱技术领导者(瑞士)(瑞士)ABBABB:积极拥抱合作:积极拥抱合作l在瑞典Kista的爱立信智能工厂建立了5G5G测试平台测试平台,探索工业机器人控制软件上移到5G边缘云,并通过5G连接到机器人l双方合作探索5G5G和工业协议和工业协议“时间敏感网”(TSN)的互联互通l电信:电信:提供5G网络切片和隧道组网技术l华为:华为:提供5G通讯技术,基于IEC61850 GOOSE通讯,实现广域快速部署lABB Ability ABB Ability:支持故障精准定位、隔离、自知自愈,150ms内故障隔离和300ms内恢复供电5G5G智慧智慧配电方案配电方案与爱立与爱立信合作信合作与电信与电信、华为、华为合作合作p 施耐德提供控制器、传感器、变频器、UPS、工控系统、配电系统等产品,处于世界领先地位(法国)施耐德:致力于推动协同创新(法国)施耐德:致力于推动协同创新与联通、华为合作与联通、华为合作 2323年巴展发布起重控制系统自动化年巴展发布起重控制系统自动化5G5G解解决方案决方案 全国9个省市26家工厂建设多园区5G专网 通过5G LAN承载PLC工业控制功能,实现“5G进内网”用无线取代有线,在钢铁厂、港口等各个工业站点简化大规模部署工作 凯捷提供网络集成服务、高通有无线技术、施耐德提供工业自动化技术商用落地全球首个商用落地全球首个5G PLC5G PLC南向柔性南向柔性产线产线与凯捷、高通合作与凯捷、高通合作 中国中国中国中国中国中国中 国 联 通 研 究 院附附2-2-8 8:国内电信运营商转型升级:国内电信运营商转型升级:跟进新兴技术,转型跟进新兴技术,转型综合解决方案提供商综合解决方案提供商n国内电信运营商形成集团国内电信运营商形成集团政企客户事业群政企客户事业群 专业公司专业公司 省分公司省分公司 军团军团/产业研究院产业研究院组织方式组织方式,纵向打通总部、省、市、县协调机制,横向拓,纵向打通总部、省、市、县协调机制,横向拓展云计算、大数据等专业技术能力;依托展云计算、大数据等专业技术能力;依托5G5G网络、渠道、交付优势网络、渠道、交付优势,汇聚产业生态,积极布局工业互联网领域。,汇聚产业生态,积极布局工业互联网领域。以提供端到端一体化综合以提供端到端一体化综合解决方案为触点,进而带动工业互联网平台应用、行业应用的发展解决方案为触点,进而带动工业互联网平台应用、行业应用的发展,从传统管道商向端到端的服务提供商转型。从传统管道商向端到端的服务提供商转型。组织组织能力能力生态生态能力能力平台平台能力能力网络网络能力能力终端终端能力能力形成总部、省、市公司三级纵向一体化政企客户信息服务三级纵向一体化政企客户信息服务事业群事业群天翼云、天翼物联科技、数字智能科技、工业产业研究院、各省分公司联合拓展市场中国电信天翼云工业互联网平台天翼云工业互联网平台入选工信部双跨平台成立天翼物联产业联盟、5G产业创新联盟聚焦矿山、钢铁、能源、电子、港口等行业,坚持5G DICT协同,与行业头部开展深度合作中国移动OnePowerOnePower工业互联网平台工业互联网平台入选工信部双跨平台。发布国内首款可重构5G5G射频收发芯片射频收发芯片“破风破风8676”8676”,可应用于云基站、皮基站等5G网络核心设备推出“5G“5G算网一体机算网一体机”,将完整5G专网与边缘算力集成到“一台通用服务器 一体化基站”中国电信研究院研发研发5G5G扩展型小基站国产化扩展型小基站国产化pRRUpRRU,芯片和器件国产化率达100%自主研发5G5G边缘云网融合边缘一体机边缘云网融合边缘一体机,以MEC平台为核心,集成融合了边缘UPF、小基站、轻量级5GC等产品核心网:分省非独立部署部署,每省单厂家,自研UPFMEC:50地市100 100 节点节点核心网:控制面大区集中UPF分省,多厂家建设MEC:260地市200 200 边缘节点边缘节点开放DICTDICT集成库、行业智能硬件库、行业应用库,集成库、行业智能硬件库、行业应用库,陆续开展电力、矿山、工厂等行业集团DICT集成库招募联合突破物联网芯片等关键核心技术建立“政省专政省专”调度机制调度机制,打通政企事业部、省公司、专业公司,构建“链军特”式军团苏州研发中心、物联网公司、芯昇科技、集成公司、上研院、省分公司联合拓展市场中国联通格物格物UnilinkUnilink工业互联网平台工业互联网平台入选工信部双跨平台发布中国联通工业互联网 2023 生态共创计划与腾讯等合作伙伴成立19家创新合资公司成立5G应用创新联盟、设立首期首期100100亿创新基金亿创新基金核心网:控制面大区集中UPF分省,全程全网功能全程全网功能一致,一致,10 10 差异化原子能力差异化原子能力MEC:31省166地市300 300 边缘节点边缘节点发布了全球首款通用型通用型5G RedCap5G RedCap商用模组商用模组 NX307NX307,重点面向工业、电力等行业领域面向工业数字化场景,基于自研 5G 边缘计算平台和通用硬件,发布发布“5G“5G工业边缘算网一体机工业边缘算网一体机”整合内部力量,由政企BG统筹,以数科为主的通数科为主的通用能力支撑体系用能力支撑体系,数科、中讯院、云镝、产业互联网公司协作的产品能力支撑体系产品能力支撑体系,包括研究院在内的智库能力智库能力,以及省分市场拓展力量省分市场拓展力量5G5G能能力力对对标标中 国 联 通 研 究 院附附2-82-8:国内电信运营商转型升级:国内电信运营商转型升级:持续迭代升级面向行持续迭代升级面向行业的业的5G5G专网体系专网体系n为满足不断演进的行业需求,持续推动为满足不断演进的行业需求,持续推动5G5G业务能力和服务水平持续向纵深发展,业务能力和服务水平持续向纵深发展,三大运营商均更新三大运营商均更新5G5G专网体系,专网体系,中国移动推出中国移动推出5G5G专网专网3.03.0,中国电信推出中国电信推出5G NICES Pro5G NICES Pro融合产品,中国联通发布融合产品,中国联通发布5G5G行业专网产品体系行业专网产品体系3.03.0,以场景化需求为牵引,持续引领行业发展。,以场景化需求为牵引,持续引领行业发展。中国移动中国电信中国联通p 2023中国移动5G发展大会发布全新产品体系5G专网3.0,重点推出客户化定制的场景化解决方案。极优场景极简运营极佳网络极专运维极强保障推出办公双域专网、生产可靠专网、园区精品专网、5G快线轻量专网四大场景化产品。OneCyber 5G专网运营平台提供集中运营及数字孪生能力,全面融入企业生产。中国移动提供高品质的5G专网技术体系,打造端到端技术一流网络。提供按需建网、智能调度、敏捷交付、极致性能等专网运维服务体系。安全性有保障,中国移动5G专网的安全性获得了中国信通院泰尔实验室的权威认证。p 2023年5月中国电信发布“5G NICES Pro融合产品“,持续推动5G业务能力和服务水平向纵深发展。p 2022年12月中国联通发布5G行业专网产品体系3.0,打造2B 2C行业场景化专网融合产品,持续引领行业发展。专网能力纵深p 局域场景纵深方面,赋能5G应用从“外围辅助”向“核心生产”环节延伸。p 广域场景纵深方面,基于全程全网布局,实现业务全国敏捷开通。p 跨域场景纵深方面,依托5G随行专网,为教育、医疗等领域提供更优质的服务。十大场景化5G专网产品p 局域场景发布5G智慧矿山专网、5G智慧钢铁专网、5G装备制造专网以及5G智慧港口专网。p 广域场景发布5G智慧电力专网、5G智慧海洋专网以及5G车联网专网。p 跨域场景发布5G校园随行专网、5G智慧医疗专网以及5G政务随行专网。N网定制I边端智能C云协同E应用随选S服务智简S安全保障持续打造“超宽、超稳、超准、超简、超轻、自主掌控”的网络能力体系。基于繁星AI底座及5G Inside合作计划,助力边缘算力一体化、行业终端智能化。构建云网融合5G信息基础设施底座,推动5G云网融合全面发展。以场景需求为牵引,丰富夯实5G数字化底座能力,形成5G行业应用全栈能力及应用体系以“规建维优保”为底座,以“5G能力魔方、5G定制网客户自服务运营平台”为两翼,适配客户端到端服务一体化需求。布局安全能力池5G定制网版并集成5G原生安全能力,构建以安全中台为核心的服务架构,形成“云网边端”体系化安全防护能力。

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    智慧高速F5G全光通信网白皮书2024前 言PREFACEPREFACE过去30多年,我国的高速公路迅速发展,通车里程逐年增多,截止2023年累计通车里程已超过18万公里,连续12年处于世界第一。“十三五”期间高速公路进入深化改革和可持续规范发展阶段,取消省界实体收费站实现全国联网收费,以及视频云联网的建设;加速了全国高速公路“一张网”的联网联控运营模式发展。随着大数据、云计算、人工智能等数字技术在交通运输行业的不断创新和试点,高速公路行业也加速了基础设施数字化和智能化的发展进程,同时也成为行业发展的趋势和共识。2022年国家公路网规划发布,高速公路未来有2.8万公里待建和约3万公里的扩容改造。高速公路通信网作为高速公路信息化底座,为高速公路收费、监控等业务提供传输通路,为高速公路运营服务保驾护航。高速公路通信网经历了从PDH、SDH到OTN的发展阶段,面向新形势下的业务诉求,通信网也正在面临向新一代技术演进。F5G(The 5th Generation Fixed Network,第五代固定网络)全光网依托OTN和PON技术,凭借灵活带宽、安全可靠、极简、智慧运维的特性能够满足高速公路数字化、智能化发展的诉求,为高速公路提供下一代数字化信息底座,助力高速公路智慧化和交通强国战略目标达成。为此我们编制了智慧高速F5G全光通信网技术白皮书2024,希望能够为高速公路的数字化转型提供支持,助力高速公路高质量发展,为建设交通强国做出积极贡献。我们在编写智慧高速F5G全光通信网白皮书2024的过程中,得到了很多行业单位及其专家的指导和帮助,为我们提供了深入的行业分析和建议,对本书的框架和内容产生了深远影响。在此,我们诚挚地对如下单位及其专家表示衷心的感谢,他们是(排名不分先后):北京交科公路勘察设计研究院有限公司 盛刚北京交科公路勘察设计研究院有限公司 刘见振北京交科公路勘察设计研究院有限公司 施强北京交科公路勘察设计研究院有限公司 王珣中国通信建设集团设计院有限公司 苏建伟中国通信建设集团设计院有限公司 张海波广东省电信规划设计院有限公司 檀童和广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司 孙卫华广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司 童杰广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司 关小杰哈尔滨交研交通工程有限责任公司 王军黑龙江省交通规划设计研究院集团有限公司 孙伟光黑龙江省交投信息科技有限责任公司 齐志刚河海大学土木与交通学院 王维锋宁夏交投高速公路管理有限公司 刘大海宁夏交投高速公路管理有限公司 马小虎山西省交通规划勘察设计研究院有限公司 曲臻四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 冯光宇四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 蒋贵川四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 刘勇健四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 汪正勇四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 易雷四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 赵羽云南省交通投资建设集团有限公司 罗方云南省交通投资建设集团有限公司 孙秀珍智慧网云(北京)技术有限公司 温磊云南华远电子有限公司 李川文云南华远电子有限公司 吕耀坤华为政企光网交通行业总经理 目 录第一章 高速公路通信网的现状和挑战.11.1 高速公路行业发展情况.21.2 高速公路通信网现状和挑战.31.3 高速公路通信网演进趋势和诉求.5第二章 智慧高速公路F5G全光通信网络.72.1 固定网络代际的发展.82.2 F5G全光网络演进的关键技术.92.3 高速F5G全光通信网络演进方案.10 2.3.1 干线OTN演进方案.10 2.3.2 小型化OTN接入网解决方案.11 2.3.3 基于PON技术的数据传输解决方案.14第三章 智慧高速公路F5G全光场景化解决方案.183.1 F5G全光干线传输网方案.193.2 F5G全光路段接入网方案.203.3 F5G全光干线-路段接入网高可靠一体方案.21CONTENTS3.4 F5G全光数据传输网方案.22 3.4.1 F5G全光收费数据传输网方案.22 3.4.2 F5G全光路侧数据传输网方案.23 3.4.3 F5G全光隧道数据传输网方案.25 3.4.4 F5G全光服务区数据传输网方案.253.5 OTN光缆数字化运维监测解决方案.27第四章 高速公路F5G全光网应用案例.294.1 F5G助力浙江智慧高速高质量发展.304.2 F5G助力广东打造高速公路全光大动脉.314.3 F5G搭建S省智慧高速“共享 独享”双业务通道.324.4 F5G为江西梅岭隧道打造全光底座.33第五章 高速公路F5G全光通信网应用展望.36附录-1 缩略语.38附录-2 参考文献.40第一章高速公路通信网的现状和挑战智慧高速F5G全光通信网02白皮书20241.1 高速公路行业发展情况随着1988年沪嘉高速公路一期工程、沈大高速公路沈阳至鞍山和大连至三十里堡的通车,拉开了我国高速公路建设的序幕,经过30多年的快速发展,我国高速公路规模和通车里程稳居世界第一,高速公路通车里程已超过18万公里。进入“十三五”后,高速公路步入全面深化改革与规范发展的新时期,从注重里程规模和速度转向更注重科学合理可持续发展。近年,中共中央、国务院和交通运输部陆续颁发多项交通运输行业和公路行业的发展政策,为高速公路高质量发展提供政策支持和科学指导。2019年9月,中共中央、国务院印发交通强国建设纲要,提出紧紧围绕统筹推进“五位一体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局,推动交通发展由追求速度规模向更加注重质量效益转变,为全面建成社会主义现代化强国、实现中华民族伟大复兴中国梦提供坚强支撑。2021年2月,中共中央、国务院发布国家综合立体交通网规划纲要,推进交通基础设施数字化、网联化。全方位布局交通感知系统,推进智能网联汽车(智能汽车、自动驾驶、车路协同)应用。构建综合交通大数据中心体系,完善综合交通运输信息平台。2021年9月,交通运输部发布交通运输领域新型基础设施建设行动方案(2021-2025年),明确了提升公路智能化管理水平和提升公路智慧化服务水平的相关内容。同月,交通运输部还发布了数字交通“十四五”发展规划,提出要完善公路感知网络,推进公路基础设施全要素全周期数字化,发展车路协同和自动驾驶,深化ETC应用,建设一体化(监、调、管、急、服)智慧路网平台,推进智慧服务区建设。2022年2月,交通运输部印发公路“十四五”发展规划,提出“十四五”时期公路交通发展要坚持“服务大局、共享发展,统筹协调、融合发展,深化改革、创新发展,绿色集约、安全发展”四个基本原则,进一步明确了“补短板、优供给、强服务、增动能”的“十二字”发展思路,为“十四五”时期公路交通高质量发展指明了方向和主要着力点。2022年7月,国家公路网规划发布,明确了公路网发展目标和要求,通过科技创新赋能,促进前沿科技应用,不断提高国家公路数字化、网联化水平,提升路网安全水平和系统韧性,实现到2035年,基本建成覆盖广泛、功能完备、集约高效、绿色智能、安全可靠的现代化高质量国家公路网的目标。智慧高速F5G全光通信网03白皮书20242022年9月,高速公路联网收费系统优化升级工程总体方案发布,在取消高速公路省界收费站工作基础上,优化升级全国高速公路联网收费系统,加强运行监测能力、AI 计算能力、数据分析能力、业务融合能力建设,大幅提升公路网运行服务智能化水平。2023年9月,全国高速公路视频监测优化提升实施方案发布,进一步提升全国高速公路网监测能力和信息化管理水平,加快实现高速公路监测视频全面覆盖、快速调取、稳定运行,高效支撑公路交通保通保畅。方案要求到2024年年底,基本实现高速公路全路段监测视频全面覆盖,加密完善高速公路视频,增强视频联网系统功能,实现指挥调度全网覆盖。2023年9月,交通运输部发布推进公路数字化转型加快智慧公路建设发展的意见,提出构建公路设计、施工、养护、运营等“一套模型、一套数据”,基本实现全生命期数字化,基本建成“部省站三级监测调度”体系,公路市场数据资源充分整合,建立健全适应数字化的公路标准体系,完善公路基础数据库等相关内容。1.2 高速公路通信网现状和挑战随着现代交通运输业的不断发展,高速公路在我国运输业中的重要作用逐渐显现。机电工程通信技术是高速公路工程中最为重要的一环,在保障高速公路出行的安全性、便捷性和稳定性方面发挥得十分关键的作用。高速公路机电工程系统隶属于交通工程(安全设施、管理设施和服务设施)的管理设施。高速公路机电系统被划分为三大系统,即监控系统、收费系统、通信系统。在高速公路的建设和发展过程中,通信、收费、监控三大系统同步建设,协调发展。通信系统是高速公路机电系统的“中枢神经”,作为信息化底座,为监控系统和收费系统的数据、语音和图像等信息准确而及时的传输提供通路,保证高速公路各管理部门之间业务联络的畅通,并为高速公路内部各部门和外界组织的通讯提供技术支持和保障。因此,通信系统的质量决定了高速公路机电系统的整体性能。早期,高速公路通信网主要是单条道路的内部通信网,随着高速公路建设规模不断加大,高速公路网正在逐步形成。随着道路数量和里程的增加,区域内高速公路机电系统联网建设的方案论证及工程实践陆续开展,高速公路通信系统也从单条道路的内部通信向路网广域通信转变。2000年后,采用SDH技术建设高速通信系统的模式逐渐被采纳和推广,经过十多年的发展,各省份逐步建设了适合本省高速公路网的SDH数字通信网,承载高速公路收费、监控等关键业务的发展。2012年1月,交通运输部发布高速公路通信技术要求,确定高速公路通信网技术路智慧高速F5G全光通信网04白皮书2024线,干线传输网宜采用SDH系统组建,路段接入网应与干线传输网技术体制相适宜,宜采用SDH技术。2019年5月,国务院印发深化收费公路制度改革取消高速公路省界收费站实施方案的通知,同年11月交通运输部印发全国高速公路视频联网监测工作实施方案和全国高速公路视频云联网技术要求,全面推进视频监控网建设和视频联网,打造全国高速公路“一张网”运行监测体系。通过一系列政策规范的落地,对高速公路通信网提出更高的要求,通信网由局域网向广域网深化演进、路段接入网带宽面临倍数级膨胀等;同时,联网收费和视频联网对通信网的实时性和稳定性也提出明确诉求,现网SDH网络已无法满足高速业务诉求和演进规划,因此,各省也陆续启动干线传输网和路段接入网的升级改造。截止2023年底,全国已有近20个省份完成或正在进行干线传输网的SDH向OTN升级。随着联网收费和视频联网的快速推进,全国高速公路已实现联网互通能力,但由于历史独立建网模式和各省建网方案的差异,整网的运行质量和运行效率还存在诸多问题。通过对典型省份网络进行分析发现,目前路段接入网建设多制式共存,建网带宽配置差异大,业务对接需多次转换传输,难以保证数据精准、全量、实时上传到上级管理部门,无法满足收费、监控和未来智慧化(如车路协同)的业务诉求。同时,当前高速公路按路段级建网,整网末端汇聚节点多,且分散管理,造成整体建网复杂,层级多,运维难度大,效率低。因此,高速公路通信网需要根据演进趋势和业务诉求进行优化,需要自顶向下进行梳理和设计,采用集约化建网模式,推进高速公路通信网架构归一、层级简化、“建、管、养”一体化统筹实施。图1 高速公路通信网现状示意图监测大屏视频管理存储管理网络管理应用服务AC无线控制器路段中心省中心计算池存储池存储池智慧运维智慧出行应急指挥收费站网络管理治超服务器收费管理投包室 CPC发卡收费车道/广场ETC门架/主线SDH 10GOTN N*10G/N*100G路段中心路段接入网省干传输网数据传输网省运营中心省数据中心隧道广播风速检测射流风机环境传感 信息板RSU报警电话雷达IPCMECC-V2X备用路径去部中心部中心计算池存储池智慧运维应急指挥OTN N*10G国干传输网部运营中心部数据中心制式OTN2.5G/10G制式SDH/MSTP/OTN制式SDH/MSTP/PTN/OTN/以太网光强检测车道指示车辆检测 CO/VI收费结算视频外部服务收费结算视频隧道监测收费数据监测视频监测数据收费视频internet智慧高速F5G全光通信网05白皮书20241.3 高速公路通信网演进趋势和诉求进入“十四五”时期,高速公路的建设更加注重新技术的创新应用,在不断强化基础设施数字化建设基础上,深化智慧高速试点,各类智慧业务的实施对高速公路通信网的质量提出更加严格的要求。在加快推进高速公路联网收费系统优化升级实施方案中,提出要进行联网收费系统升级,实现数据传输完整率、上传及时率、准确率均为100%,实现全网计费准确率99.99%、在线计费调用成功率不低于99.99%,兜底计费使用率不高于0.01%。在交通运输部印发的全国高速公路视频监测优化提升实施方案,提出为了进一步提升全国高速公路网监测能力,全面推进“可视、可测、可控、可服务”的路网运行管理体系建设,需要对现有视频监控设施进行优化升级,并开展视频点位加密等工作,以确保高速公路视频联网系统的长期稳定运行,视频实时在线率不低于95%。高速公路通信网作为支撑高速公路智慧化的数字底座,为了满足以上业务能力和考核指标达成,同时满足适度超前,支持未来车路协同、无人驾驶等智慧化场景演进诉求,高速公路通信目标网应具备如下几个特征:1、多业务综合承载,带宽按需平滑升级能力:首先,随着智慧化不断提升,在传统机电业务基础上,智慧化业务需求不断丰富,如雷视拟合路网感知业务、车路协同业务、数字孪生,AI智能化业务等,各类业务需相互独立,互不影响。因此,通信网络作为传输管道在承载业务时,需要提供业务的硬隔离承载,以保证业务间传输独立,安全可靠;其次,随着收费准确率、视频监控要求的提高,以及感知业务、智慧化应用的落地,对各业务数据的完整性和稳定性传输提出更高要求,需要通信网具备全力送达、0丢包的传输能力;最后,为保障收费、监控、智慧等业务数据的传输与云端存储与调用,以及未来业务的按需扩展,需要通信网提供按需建网、灵活扩容的持续演进能力。2、业务传输低网络时延能力:为满足联网收费系统优化数据传输完整率、上传及时率、准确率均为100%的诉求,需要通信网具备实时传输能力。同时,未来智慧化车路协同、AI大数据云化处理的诉求也要求通信网具备端到端毫秒级确定性低时延的能力。3、高安全、高可靠网络能力:高速公路通信网作为高速公路的“主动脉”,负责连接高速公路末端感知设备和中心“智慧大脑”,必须具备整网高安全、高可靠的能力,才能保证各类业务和指令的上传下达,保障高速公路的“可视”管理和道路安全。另外,当前各类业务的指标诉求,如收费系统计费准确率99.99%、监控系统视频在线率不低于95%等,也更强调通信网必须具备极致安全、极致可靠的能力,具备多路由冗余保护能力和故障无损自愈能力。智慧高速F5G全光通信网06白皮书20244、智能运维:高速公路具有距离长、覆盖广的特点,一旦出现网络故障,人员现场定位和修复相对困难和低效,特别是在交通繁忙的情况下,维护人员可能面临交通安全等问题。随着智慧高速公路的发展,网络规模也越来越大。亟需支持全网可视化实时管理和监控、故障智能诊断、故障精准定位、业务自动下发的网络管理系统,减少人工干预,提升运维效率。5、关键基础设施安全保护能力:为了保障公路水运关键信息基础设施安全,维护网络安全,2023年4月交通运输部发文公路水路关键信息基础设施安全保护管理办法,明确关键信息基础设施主要指如网络设施、信息系统等,高速公路通信网中的通信设备即为此类基础设施。后续新建、改建、扩建或者升级改造公路水路关键信息基础设施的,安全保护措施应当与公路水路关键信息基础设施同步规划、同步建设、同步使用。第二章智慧高速公路F5G全光通信网络智慧高速F5G全光通信网08白皮书20242.1 固定网络代际的发展ETSI于2020年2月成立第五代固定网络F5G工作组,提出固定网络代际发展概念。固定网络发展从90年代F1G语音时代起,主要以POTS、PDH技术为主,满足语音通信业务诉求。到了F2G Web时代,固网演进到以ADSL、SDH技术为主,语音、上网业务,以及电子邮件等业务兴起,带动了互联网产业的最初繁荣。到了F3G时代,用户侧接口逐步丰富,网速十倍提升,带宽流量迅速增长,固定网络技术演进到VDSL,MSTP技术,支撑了互联网业务视频平台的崛起。到了F4G时代,高清视频、以及视频直播的崛起,带动百兆光纤到户,GPON、OTN技术的引入支持网络带宽的迅速增长。如今来到了F5G千兆光网、万物互联的时代,F5G(the Fifth-Generation Fixed Network),即第五代固网技术,其具备三大特征:增强型固定宽带(eFBB)、全光纤连接(FFC)和保证可靠体验(GRE)。F5G以全光网络为目标,以10G PON、Wi-Fi 6、200G/400G、下一代OTN等为代表技术,提出“光联万物”的理念,推动成为人工智能、自动驾驶、云计算、区块链、传统产业赋能等应用场景的坚实支撑。对中国乃至世界政治、经济、科学、教育、民生等领域产生深刻变革,全面深化“数字经济革命”。F5G可为工业制造、智慧园区、智慧城市等产业提供大带宽、低时延、高稳定性的底层网络支撑。从而助力整个社会的智能化转型、为数字经济不断壮大提供最优网络底座。图2 固定网络代际发展1GF1GF2GF3GF4GF5G2G3G4G5G语音时代POTS2.5G/PDH1980sADSL10G/SDH1990sVDSL40G/MSTP2000sGPON100GOTN2010s10G PON WIFI6200G OTN/下一代OTN/OXC2020sWeb时代视频时代4K时代万物互联时代改变社会无线网络全光网络改变生活智慧高速F5G全光通信网09白皮书2024F5G与5G分别代表“固定网络”和“移动网络”的最新技术,在场景应用上是互补充关系,支撑着各行业数字化转型,推动全社会数字化、智能化的发展。F5G面向家庭、企业园区、交通和电力等提供高性能固定网络服务;5G面向手机、无人机、车联网等移动应用场景。一般在光纤可达的情况下选择F5G,带来更大带宽、更低时延,和更安全、更可靠的网络特性。F5G和5G同宗同源,因此也就有了业内人常说的:5G时代看双网,天上一张,地上一张。二者作为“新基建”的基石,将共同为数字经济构建坚实的网络底座。2.2 F5G全光网络演进的关键技术F5G具备超高带宽、全光联接、极致体验等固定通信特点。通信网络技术从过去帮助人们建立沟通渠道,到今天联接用户端和云,未来联接各种感知、显示和计算资源,匹配网络品质提升、生产网数字化转型、体验经营转型等未来发展述求,F5G网络演进应具备七大网络关键技术能力。关键技术一:超宽光底座,用户侧Wi-Fi 6超宽接入,接入侧10G PON平滑演进,为家庭、个人、园区提供支持千兆光网接入,骨干光网线路支持大速率接口带宽200G/400G/800G ,支撑带宽提升,网络流量的高速增长;关键技术二:光进铜退,光纤到末端,FTTR融合家庭/企业组网,FTTO光纤延伸到园区、办公室,FTTM光纤延伸到工业机器。匹配多样化场景,同时在易部署、环境适应性、以及组网高可靠方面持续增强,加速千行百业光进铜退和数字化转型;关键技术三:确定性体验保障关键技术。随着行业数字化转型,对网络带宽、时延、抖动等提出更高要求。同时一张网络承载多个差异化SLA业务。从Wi-Fi空口、PON网络,再到ODUK、波长切片,光接入技术和光承载网技术基于时隙硬隔离技术,满足多业务、且提供确定性低时延需求的连接。同时提供端到端的管道的告警性能、时延测量等功能,可以准确提供管道时延和传输质量等信息,提升体验感知和网络测量能力;关键技术四:绿色全光网,扁平化极简组网、极简协议、智能算法,打造一站接入、一网多用的高品质联接;关键技术五:品质算网,支持敏捷建链,多因子运力地图,算网灵活协同按需分配算力。OTN以时隙和波长为安全硬管道链路层技术,端到端提供可敏捷拆建、带宽快速调整和灵活高效调度的算网链路。通过构建以“带宽、时延、可靠性、丢包率、算力类型、可用算力等多算路因子”的确定性算力资源地图作为“运力地图”,实现全网资源最优调度,高效满足全行业用户差异化SLA的品质算网承载需求;关键技术六:智能原生,网元层、网络层、业务层多层自治支持网络自动驾驶;关键技术七:通感融合,光缆数字化和光纤传感,构建全新的融合感知服务新能力。高速公路业务代际从传统机电,发展到视频云联,实现路网感知,再到智慧高速公路的建智慧高速F5G全光通信网10白皮书2024设。业务从收费业务、监控业务,到感知业务也逐步丰富,业务向智慧化、数字化发展。高速公路通信网由最初的PDH,发展到SDH,再到OTN的使用,紧随行业通信技术的发展。随着智慧高速的建设,云、边、端的协同,人们逐步理解到智慧化的基础是数据,而通信网络则是数据互联的重要底座。通信网络需要承接高速现有业务、以及支撑智慧化发展,作为稳定的发展基石,需要支撑高速先进应用和智慧化的探索。智慧高速F5G全光通信网以其硬隔离、确定性低时延,高可靠,简架构运维,具备成熟的行业生态和发展前景方向,为高速支撑起一张全光网络实现高速业务的综合承载,带宽的平滑升级,智慧化等探索实现,助力打造高速网络的最优数字底座。2.3 高速F5G全光通信网络演进方案2.3.1 干线OTN演进方案 高速公路F5G全光通信网络以国干传输网、省干传输网、路段接入网、路侧数据传输网组成四级网络框架,实现高速公路数据业务的互联互通。为方便描述,本文以下将国干传输网、省干传输网统称为高速干线网络。当前现有SDH/MSTP网络对高速业务诉求和演进规划存有带宽瓶颈,高速干线网带宽从10G迈向100G 带宽述求。骨干OTN解决方案用于高速大容量数据业务长距离传输,业务类型包括:收费、监控、以及数据中心的互联。建网带宽依据实际情况采用N*10G/100G/200G/400G/800G,N表示波道数,可支持96波及以上。图3 智慧高速F5G全光干线通信网演进对于MESH程度较高的网络,在OTN基础网络之上,引入ASON技术。ASON技术是通过提供自动发现和动态建立连接等功能的分布式控制平面,可实现动态的、基于信令和策略驱动来自动控制的一种网络机制。ASON在传统OTN管理平面上引入了GMPLS管理平面,能够实现网元、链路的自动发现,业务路由的自动计算和建议。进而当链路发生故障时,能重SDH 10G干线接入线OTN N*10G/100G/200G/400G/800G干线:10G-100G 智慧高速F5G全光通信网11白皮书2024路由自动恢复,如图3。ASON技术自诞生以来,由于其业务发放快,保护能力强,网络资源可动态分配以及支持新型业务部署等特点,可持续降低网络TCO,提升网络的高可靠。ASON业务可基于多样化的重路由恢复策略,可应对各种定制的业务规划需求,例如,可基于网络拓扑最小条数、最短距离等进行重路由恢复策略。图4 ASON断纤后重路由恢复2.3.2 小型化OTN接入网解决方案 路段接入网络实现路段分中心到收费站的通信交互,承载高速公路收费、监控,以及智慧化业务传输。随着视频监控优化提升,智慧业务发展,路段带宽倍增。SDH 10G带宽受限,不能支撑业务发展和演进,是亟需解决的问题。路段接入网小型化OTN突破10G带宽,支持10G/100G,且带宽可持续演进,为高速提供轻量化的部署方案,不仅满足路段接入网当前业务承载述求,提供硬隔离、确定性低时延、高可靠的承载特点,还能持续支撑高速公路综合承载网智慧化演进。1、小型化OTN解决方案小型化OTN解决方案依据OTN系列标准。OTN技术标准,是当前活跃的通信标准之一,ITU-T OTN标准G.709自从2001年发布第一个版本以来,持续更新适配业务的发展。为了适配网络带宽的持续增长,适配行业通信专线的业务承载,ITU-T标准组织对OTN标准持续扩展,如图3所示。在ITU-T G.709 2016年V5版本中,定义了超100G(B100G)的OTN接口标准OTUCn;OTN接口可随着技术发展持续演进到200G、400G、800G。另一方面,对OTN通道小颗粒也定义了相应标准。在ITU-T G7.09 2020年V6版本中,定义了1G以下(Sub 1G)细颗粒的OTN标准fgOTN(G.OSU),实现10M1G的小颗粒业务的承智慧高速F5G全光通信网12白皮书2024载,并于2023年12月正式发布。OTN的技术框架下,IEEE/CCSA标准组织同步定义了光业务单元(OSU),OSU面向ETH等VBR业务具备更强的适配性;实现2.6M100G更大范围的业务承载,并于2023年正式发布。图5 ITU-T G.709 OTN标准发展历程接入通信网小型化OTN解决方案具备如下的特点:网络大带宽,突破SDH带宽:支持10G/100G带宽述求。多业务承载:延续SDH平面业务,多业务承载(ETH/PCM/PDH/SDH/SONET/OTN/)。网络极简,免光层:小型化OTN网络,免去了光层,采用OTN电层灰光模块进行光纤直连,即插即用,网络极简。继承SDH的运维习惯,能灵活破环加点,运维人员免再次培训。安全可靠,物理隔离:OTN及OTN技术框架下扩展的小颗粒技术,均延续了SDH物理隔离的技术机制,实现不同业务管道之间的硬隔离,保证业务承载的确定性,包括确定带宽、确定时延。小型化OTN设备实现单板级、设备级、网络级的多重保护技术,实现99.999%以上的可靠传输。业务小颗粒,Sub 1G:在行业通信生产网,存在小于1G的小颗粒带宽业务(如传统语音、低速控制信号等)。小型化OTN的业务通道,在支持传统1G/10G等业务的同时,通过小颗粒管道切片的扩展,增加支持Sub 1G的业务带宽承载,延续SDH网络中小颗粒业务的承载。OTN G.709V1(2001)/V2(2003)ODUk for STM-N/GE/10GEOTN G.709V3(2009)/V4(2012)ODUk for 40GE/100GEOTM-nOTN G.709V5(2016)OTUCn for B100GODUflex for FLEXEOTN G.709V6(2020)FlexO for 25G/50GfgOTN for Sub 1G(V6.5)20012009201520202023(Nov)智慧高速F5G全光通信网13白皮书2024图6 小型化OTN接入网解决方案2、小型化OTN解决方案:SDH的下一代解决方案SDH带宽瓶颈受限,不能满足产业快速发展的需求,小型化OTN则可面向未来承载收费站各种新老业务类型。如下图,SDH方案与小型化OTN方案对比。图7 SDH方案与小型化OTN接入网解决方案SDH小型化OTN业务2M/PCM/FE/GE2M-100GE带宽STM-6410G/100G规划P2P,免规划P2P,免规划映射VCOSU最大连接数112*STM1、112*STM456*STM16、16*STM642000(以100G线路为例)时隙复用固定时隙,静态复用灵活时隙,动态复用,2M步进光层无光层无光层网络10G带宽、Sub 1G小管道64K(PCM)2M10M2M(E1)100G100M10M10GFE40G0MGEGE网络100G带宽、1G大颗粒&Sub 1G小颗粒SDH方案小型化OTN10G10100G传统干线OTN方案:电 光无需光层电层子架光层子架干线传输网接入传输网小型化OTN方案传统干线OTNN*10G/100G小型化OTN10G/100G智慧高速F5G全光通信网14白皮书2024传统OTN管道颗粒较大、光层规划运维较复杂,小型化OTN方案在OTN方案基础上更轻量化易运维部署,更适合路段接入网络流量不大时的站点部署,如下为小型化OTN方案与OTN方案对比。图8 OTN方案与小型化OTN接入网解决方案2.3.3 基于PON技术的数据传输解决方案高速公路数据传输网为收费站、公路沿线、隧道和服务区的收费、监控等数据提供传输通道。PON技术具备泛在联接、大带宽、融合承载、确定性低时延和安全可靠等特点,其在数据传输网的应用契合了高速公路智慧化演进诉求。1、PON技术介绍PON(Passive Optical Network)技术是一种点到多点(P2MP)结构的无源光网传统OTN小型化OTN系统容量80波 x 10G/100G/200G单波 x 10G/100G模块彩光灰光最小颗粒固定ODU0(1.25Gbit/s)灵活带宽定义,2M起步,支持已有和未来的业务光层规划全网统一规划光层免光层规划带宽调整仅支持有损调整支持OSUflex无损调整单跨距离400km80km场景全行业聚焦场站下沉调试映射层级较多,运维较复杂点到点简单调试站点1站点2站点3站点4站点1站点2站点3站点4智慧高速F5G全光通信网15白皮书2024络,GPON是PON技术中的一种,因其技术、标准和产业链优势,成为PON的主流技术选择。GPON系列标准由国际电信联盟电信标准分局(ITU-T)制定,当前主流使用的是GPON和XG(S)-PON标准,主要参与者包括中国和欧洲等大的运营商和设备商。图9 GPON系列技术标准发展PON因为波长规划不重叠、OLT平台支持GPON业务单板与XG(S)-PON业务单板共 存、以及可以共享网管系统和业务发放系统等原因实现了代际之间的共存和平滑演进。表1 GPON和XG(S)-PON主要技术规格过去10多年,GPON技术由于大带宽、广覆盖、多业务承载和绿色经济性等优势在运营商取得了巨大成功。近年来随着各行各业数字化转型,对带宽、时延和接入覆盖提出了更高要求,GPON系列技术逐步从家宽领域向政企行业领域拓展,在教育、医疗、制造和交通等行业也取得了快速发展和应用。2、基于PON技术的数据传输方案高速公路数据传输网主要分为收费数据传输网和监控数据传输网等,各类业务网络之间独立组网、物理隔离。收费广场、收费车道、服务区及ETC门架等片区场景的数据传输网采用等比分光星形组网,高速公路沿线和隧道等线性场景采用不等比分光链形组网。收费和监控数据传输网建议采用Type C单归属组网,实现从收费站通信机房到车道或路侧的全链路冗余保护。OLT部署在收费站通信机房,终结PON协议并实现三层网关和动态路由等功能,作为网标准时间20042010/20162021商用时间GPON2008XG(S)-PON2017 ITU-T50G-PON2024 技术规格GPONXG(S)-PONXG-PONXGS-PON中心波长下行:1490nm 上行:1310nm下行:1577nm 上行:1270nm下行:1577nm 上行:1270nm速率下行:2.488Gbit/s 上行:1.244Gbit/s下行:9.953Gbit/s 上行:2.488Gbit/s下行:9.953Gbit/s 上行:9.953Gbit/s智慧高速F5G全光通信网16白皮书2024络的核心交换设备。ONU部署在收费车道、ETC门架、收费广场和公路沿线杆站的网络箱或一体化机柜内,提供ETH/POTS/RS485/RS232/DIDO等多种接入方式,实现摄像头、一体机等终端设备的就近接入。ODN是由光纤、一个或多个无源分光器组成,连接OLT和ONU。根据业务带宽需求选择合适的PON技术,当前阶段收费和监控数据传输网建议选择GPON技术,智慧化阶段可根据需要选择XGS-PON技术。图10 高速公路F5G全光数据传输解决方案3、全光数据传输网的价值泛在联接:点到多点无源光网络结构,采用波分复用技术(WDM)实现单纤双向数据传输,可提供海量接入能力。绿色经济:无源光分配网络,免布线改动平滑升级带宽,经济高效;无源汇聚分光器替换有源汇聚网络设备,绿色低碳。高可靠:GPON系列技术提供了完善的可靠性方案,包含OLT上联链路保护、PON 链收费车道ETC门架收费广场公路沿线防火墙4G专线VPN专线路段中心收费OLT视频OLTOTNONU服务器工作站服务器工作站ONUONU不等比分光器等比分光器等比分光器等比分光器收费站通信机房智慧高速F5G全光通信网17白皮书2024路保护和设备级保护,增强全网可靠性。Type C保护组网的故障自愈时间小于30ms。类双总线结构不存在环网风暴,接入ONU之间故障隔离,抗多点失效。表2 GPON可靠性方案的特性列表高安全:支持从终端接入、ONU接入、数据加密、数据完整性和防外部攻击等多维度保证网络安全。确定性低时延:动态带宽分配技术为时延敏感业务提供确定性硬管道,收费车道和公路沿线数据一跳至达收费站,网络传输时延小于1ms。智能运维:OLT是整个PON网络的智慧大脑,集中纳管全网ONU,ONU无需配置IP 地址。一屏运维,全网可视可管;ONU即插即用,分钟级开局;一键故障诊断,分钟级定界定位。保护对象保护方案作用及特点OLT上行以太网链路聚合 负荷分担,增加上行链路带宽 聚合组成员互为备份,增强上行链路可靠性绑定双归属保护组 上行链路故障触发Type B和Type C双归属保护倒换,增强上行链路可靠性PON链路Type B单归属 保护OLT PON口和主干光纤Type B双归属 保护OLT设备、OLT PON口和主干光纤Type C单归属 保护OLT PON口、主干光纤、分光器、配线光纤和ONU PON口Type C双归属 保护OLT设备、OLT PON口、主干光纤、分光器、配线光纤和ONU PON口OLT设备主控板冗余备份 转发面主备负荷分担,增强设备的数据转发能力 控制面和转发面解耦,提升ISSU和可靠性能力电源板冗余备份 提升设备硬件可靠性ONU设备工业级 宽温-4070度,网口共模6KV防雷,适应恶劣户外环境双电源输入 提升设备硬件可靠性第三章智慧高速公路F5G全光场景化解决方案 智慧高速F5G全光通信网19白皮书2024高速公路F5G全光通信网络延续高速公路原有的网络架构,以国干传输网、省干传输网、路段接入网、以及数据传输网四级网络框架框架,实现路侧边缘摄像头等感知端到部/省中心的互联互通,并且基于F5G的 OTN PON硬隔离技术,可提供多业务承载、确定性低时延、高可靠的承载特点,为高速公路提供硬隔离、确定性低时延、高可靠、灵活扩容的传输网络,是支撑智慧高速演进和发展的最优底座。图11 智慧高速F5G全光通信目标网3.1 F5G全光干线传输网方案F5G全光干线传输网方案以OTN技术,可支持GE/10GE/100GE等多种客户信号速率的映射和透明传输,线路侧可满足10G/100G/200G/400G等接口速率。同时基于WDM技术,实现多波道复用,依据工程实际需要,可选用N*10G/100G/200G/400G方案进行建网,N可根据实际需要部署使用波道,后续扩容需要,可通过扩波道实现带宽的灵活扩容。OTN基于帧开销检测,可对传输设备进行快速的故障定位,业务保护等。F5G全光干线传输方案采用分组增强型OTN设备,分组增强型OTN设备可支持SDH、分组、OTN业务统一承载,可延续原高速SDH业务承载以及业务对接。此外,随着高速“智慧大脑”建设,F5G全光干线传输方案可提供波长直达的超低时延数据传输网省干传输网收费站OTN 10G/100G/N*10GOTN N*10/100G全光收费站全光隧道全光路侧视频回传路段接入网ONUONUONUOLTOLTOLT省级通信中心省级联网中心通信分中心路段中心1收费站方案,即路段分中心到部/省级数据中心一波直达,减少路由中转层级,采用光串通,从而简化网络架构,并提供波长级业务隔离,实现一波直达超低时延、高可靠传输服务。3.2 F5G全光路段接入网方案F5G全光路段接入网络方案支持多种带宽述求。采用免光层的小型化OTN方案,分中心/收费站各部署一套分组增强型OTN设备,站站之间距离在80km范围内(依据实际工程,若光纤衰耗过大,适量增加光放等)。小型化OTN方案中采用灰光10G/100G OTN组成10G/100G自愈环,各个收费站共享OTN 10G/100G带宽。图12 小型化OTN 10G/100G OTN接入网方案未来,分中心/收费站通过叠加光层单板或者光层子架来实现路段带宽扩容,路段一波直达分中心。通过灰光彩光混合传输技术,灰光(O-波段)共享业务和(老业务承载在灰光)和彩光(C-波段)承载新业务通过具备灰彩合波能力的单板,合波后同一对光纤中传输,实现扩容不扩纤,如图13。图13 小型化OTN接入网扩容方案OTN 灰光10G/100G分中心收费站收费站收费站收费站OTN 灰光10G/100G 彩光N*10G分中心收费站收费站收费站收费站灰光彩光O-波段12601360nmC-波段15301565nm一根光纤合波板智慧高速F5G全光通信网20白皮书2024智慧高速F5G全光通信网21白皮书2024加光层单板或光层子架,采用彩光OTN N*10G 方案。彩光OTN N*10G方案是指,一波中承载10G带宽业务,单站单设备系统最多可实现96波系统。工程部署时可依据实际情况规划部署波道使用。例如,图13所示可分配每收费站到分中心单独一波方式,实现收费站一波直达路段中心,每个收费站独享10G带宽。减少逐站转发时延,网络逻辑由“环”型改“树”型的网络架构,带来极低网络时延,以及波长级隔离优势。也可分配多个收费站共享一波方式,例如,4个收费站共享一波10G。彩光方案相对于小型化OTN灰光方案,通过扩充波道方式实现一根光纤内的带宽灵活扩容。未来,以10G为步长按照收费站述求,实现单个收费站级/业务级的带宽扩容。图14 OTN N*10G彩光接入网方案3.3 F5G全光干线-路段接入网高可靠一体方案路段接入网以经营模块为单位,路段分中心为核心,沿线收费站内、服务区构成环型或链状拓扑网络结构。路段接入网埋缆方式(如接入网光缆埋在中间花台)、单点接入到干线网络等,为了提升网络可靠性,在有条件的区域,通过充分利用多个路段的挂线资源或者省级干线网的通道资源,构建接入网环形网络,实现接入网物理路径主备路由分离,以提高路段接入网业务的可靠性。智慧高速F5G全光方案提供干线传输网-路段接入网高可靠一体方案,如14图所示。路段接入光缆双出口挂接到干线网络上。环路上的干线设备作为串通网元,若环路路由未有干线设备,则需补点增设OTM站点或OLA站点升级为OTM站点。分中心收费站收费站收费站收费站智慧高速F5G全光通信网22白皮书2024图15 F5G全光干线传输网-路段接入网高可靠一体方案配置干线OTN节点线路接口与路段接入网OTN节点采用线路单板对接,对接速率依据工程项目实际情况规划,可选择10G/100G等速率线路单板对接。干线配置10G波道或时隙带宽作为路段接入网串通波长或时隙,形成干线-路段接入网环路,收费站到分中心具备主备路由分离路径。收费站与路段分中心配置1 1 OTN SNCP保护,当环路路由中工作路径光纤中断,即发生倒换,保护生效,倒换时间50ms电信级别;反之。3.4 F5G全光数据传输网方案3.4.1 F5G全光收费数据传输网方案F5G全光收费数据传输网提供高可靠和确定性低时延的高速收费网络解决方案,确保收费车道、ETC门架的收费和图像或视频数据等稳定、完整、安全回传,支撑无人收费站和自由流收费目标的达成。高可靠:收费站通信机房到车道和ETC门架全链路冗余保护,无源分光器不存在电应力失效;双发选收技术构建零丢包、零中断无损收费业务网络。确定性低时延:收费业务分配固定带宽,每125us都有固定长度时隙完成收费数据回传,时延小于1ms,实时在线计费。省干路段接入网路侧监控收费视频干线节点干线节点线路单板线路单板路段中心收费站干线节点智慧高速F5G全光通信网23白皮书2024图16 F5G全光收费数据传输网方案收费业务场景采用Type C单归属组网,核心层部署1台OLT在收费站通信机房。OLT和ONU之间采用星形组网,收费车道根据双向车道数量选择分光比,一般情况下建议选用2个1:16等比分光器,具备接入双向16车道能力,分光器可部署在中间收费车道;ETC门架建议选用2个1:8分光器,具备接入双向ETC门架的能力,分光器可部署在其中一个ETC门架一体化机柜中。每个车道部署1台ONU,每个ETC门架部署2台ONU分别接入2套前端设备,ONU具备双PON上行端口,支持Type C保护。3.4.2 F5G全光路侧数据传输网方案为达成全国高速公路视频监测优化提升实施方案对视频监控在线率、覆盖率、精准快速调取的要求,可采用F5G全光链形路侧数据传输网方案。通过不等比分光技术和光中继技术,实现高速公路路侧监控业务的接入覆盖。F5G全光链形网络方案相对于传统以太环网方案具备如下表所示的差异化价值点。服务器工作站防火墙4G专线VPN专线收费站通信机房ONU出口车道*N出口车道*N匝道预收费OLT上行ETC门架下行ETC门架1:16分光器1:8分光器路段中心OTN智慧高速F5G全光通信网24白皮书2024表3 两种网络方案对比高速公路沿线道路监控主要包括视频监控、信息指示板、车流量检测、环境信息监测等业务类型。利用全光网硬管道特性,实现监控各类子业务一网综合承载,减少网络重复投资建设。图17 F5G全光路侧数据传输网方案OTNORUORU收费站1收费站2OLTONUOLT同网络箱 同网络箱OTNONU对比大类关键指标传统以太环网方案F5G全光链形网络方案网络性能网络层级交换机环形组网,网络层级环网节点数 30ONU通过无源光路一跳直达OLT,网络层级=2网络带宽统计复用共享带宽,不同业务相互抢占带宽,拥塞丢包。时分复用,确定性带宽体验,业务带宽可保证,无拥塞,0丢包网络时延随着环网设备数量增加,时延增加,时延不确定转发路径永远两层,确定性端到端时延1ms可靠性网元故障影响逐跳转发架构,网元故障影响范围大,存在设备多点失效双总线架构,网元故障无相互影响,抗设备多点失效自愈时间环网自愈时间受节点数影响,节点越多,恢复越慢自愈时间小于30ms,不受节点数影响接入能力距离和跳数跳数影响自愈时间,一般可接入30跳,接入距离受限光中继技术实现一芯光纤可接入100 跳,100 km降本增效多网融合视频监控、PLC和紧急电话多个以太环网一网融合承载多业务,硬隔离;统一建设、统一运维运维业务开通时间近端配置管理IP和业务,业务开通时间长免管理IP配置,业务自动分钟级发放安全接入安全终端接入认证;无接入设备入网认证;CRC只能校验终端接入认证;接入设备入网认证;FEC即可校验也可纠错,确保数据完整性智慧高速F5G全光通信网25白皮书2024高速公路沿线道路监控场景采用Type C单归属组网,核心层部署1台OLT 在收费站通信机房。OLT和ONU之间采用链形组网,选用1:2不等比分光器,每个杆站部署1台工业级ONU和2个不等比分光器,ONU具备双PON上行端口,支持Type C 保护。每级联68跳后增加光增程器实现光中继,光增程器和ONU同网络箱安装。3.4.3 F5G全光隧道数据传输网方案高速公路隧道监控是高速核心监控场景,隧道业务包括视频监控、应急电话、PLC控制等,业务种类多,重要性和优先级有区别,同时各类业务需要支持联动响应机制。全光隧道监控网络方案针对隧道特点和网络诉求,利用PON技术的天然硬隔离能力,支持各类监控业务统一接入,并根据业务重要性进行SLA等级和差异化带宽配置,保证各类业务均能稳定可靠传输,支撑隧道运营和应急响应高效开展。图18 F5G全光隧道数据传输网方案高速公路隧道场景采用Type C单归属组网,核心层部署1台OLT在配电房通信机房。OLT和ONU之间采用链形组网,选用1:2不等比分光器,每个杆站部署1台工业级ONU和2个不等比分光器,ONU具备双PON上行端口,支持Type C 保护。每级联68跳后增加光增程器实现光中继,光增程器和ONU同网络箱安装。隧道左洞和右洞各自独立链形组网,利用隧道环形光纤资源形成双向链路冗余保护。3.4.4 F5G全光服务区数据传输网方案服务区作为高速公路的重要组成部分,为来往人员提供出行服务,逐步发展成为业态丰富、功能齐全的新型商业区,是高速公路重要的延伸产业。而服务区的信息化建设也在经营管ORUORU100mORUORU同网络箱安装同网络箱安装左洞右洞OLT核心交换机ONU隧道配电房智慧高速F5G全光通信网26白皮书2024理和公众服务等层面发挥着越来越重要的作用。服务区场景,F5G全光数据传输网利用硬隔离专网切片特性实现服务区视频监控、车流检测及引导、人流统计、信息发布和免费Wi-Fi 等多业务一网综合承载,服务区左幅和右幅无源汇聚,绿色经济。图19 F5G全光服务区数据传输网方案F5G全光智慧服务区解决方案的优势和价值:1、一纤多业务:光纤到商铺、满足商铺POS 系统、POTS 电话和无线覆盖多种业务需求。2、绿色降本:因无源汇聚替代有源汇聚,减少机房占用和空调能耗,OLT和ONU设备能耗低等原因,服务区实现绿色低碳;全光P2MP架构光纤到房间、光纤到卡口,提升端口带宽利用率的同时减少水平综合布线;专网硬隔离切片,实现内外和外网一网承载,切片最小粒度ONU 用户侧端口级别;整体建网成本降低30%。外网核心交换机视频监测车流检测及引导人流统计信息发布免费Wi-Fi互联网OLT防火墙收费站服务区左辐服务区右辐内网核心交换机ONU服务区通信机房智慧高速F5G全光通信网27白皮书20243.5 OTN光缆数字化运维监测解决方案数字化赋能传统高速行业转型升级,则是围绕高速公路建、管、养、运、服多维度打造智慧的路,实现高速公路全路段感知、全天候通行、全过程管控、全方位服务。智慧化运维是智慧高速公路建设重要内容,光缆作为基础设施,F5G全光通信网方案提供光缆的数字化运维方案。站点部署带内置OTDR功能光层单板单板,OTDR检测波与业务波通过FIU单板合成到一光纤传输,光缆质量实时可见,支持最大37.5dB跨段传输(不包括FIU等插损),光纤故障定位精度在米级。图20 OTN网络随路光纤OTDR检测方案F5G全光通信数字光缆检测方案结合从第三方获取GIS地图信息,将从客户获取光纤、光缆等物理光纤数据导入到NCE(OTN网络管理系统)。通过标准化光纤映射方案、完成逻辑光纤和物理光纤映射,生产带有光纤地理信息的拓扑图,实现光缆的可视可管。当光纤中断时,会产生LOS告警,通过OTDR测量故障光纤的故障距离,GIS平台根据OTDR距离计算故障点的地理位置,GIS平台上课显示故障光纤的故障点位置。当获取光纤故障点地址位置后,还可主动触发通知,通过邮件、短信通知运维人员,精确派单,基于精准定位导航快速修复。收费站收费站光子架光子架光子架电子架电子架电子架电子架分中心光子架xxkmxxkmNCE-TM40M40UNQ2/N210UNQ2/N210ST2ST2FIUFIU带OTDR功能带OTDR功能智慧高速F5G全光通信网28白皮书2024图21 光纤GIS地图可视可管此外,OTN网络还可以对同缆光纤、以及空闲光纤健康度监测等,实现光缆的数字化运维。北向接口光纤GIS地图光纤故障秒级定位自动触发预警,精准定位导航线缆资源数据(光纤、光缆、管线)第三方地图格式化数据OTN网络内置OTDR检测方案511212.4N 64921.1E第四章高速公路F5G全光网应用案例 智慧高速F5G全光通信网30白皮书20244.1 F5G助力浙江智慧高速高质量发展背景:浙江省已经建成高速公路逾5000公里,高速公路也正在朝着智慧化的方向不断演进,在这一趋势下,浙江交投高速公路运营管理有限公司在比选多种技术方案后,决定选用F5G技术,统一部署建设一张F5G全光通信网,构建路段到集团中心的多业务综合承载平台。需求挑战:通信网络安全要求高,传统方案无法复用光缆资源。收费、视频监测、办公,每个领域各自组网,需要耗费大量的光缆。大流量业务涌现,对传输带宽等性能要求严苛,传统通信网络带宽资源已达到瓶颈。早期的通信网络大多是单链路,网络链路中断影响高速公路业务正常运行。解决方案:图22 浙江F5G全光通信网方案浙江高速F5G全光通信网采用省干传输网、路段汇聚网、路段通信接入业务网分层架构,同浙江高速公路通信管理的“省级中心-路段中心-基层站所”三级架构相匹配。高安全:基于 NHP构建的通信网,由于采用了100%的硬管道隔离技术,各个业务系统之间都是严格物理隔离,能够保证业务系统之间相互不影响。大带宽:使用OTN升级改造了原有的SDH,汇聚层和接入层带宽升级到N*10G,骨干层骨干层N*100G汇聚层N*10G接入层N*10G基层站所基层站所基层站所基层站所省级中心(集团网)OTNOTNOTN区域级路段中心路段中心智慧高速F5G全光通信网31白皮书2024带宽升级到了N*100G。高可靠:在通信节点间具备多路由的场景下,全光通信网条件满足的应连尽连,形成了“非完全mesh型 OLP”保护结构,最大程度保障了业务安全可靠。客户价值:通过F5G全光通信网实现”一张网”综合承载高速公路收费、视频监测、办公等业务,简化了网络结构,减少了光缆消耗,降低了建网成本。相比原系统,网络带宽提升10倍以上,时延下降约75%。在F5G的支持下,实现了全路段高清视频无卡顿传输,完成了高清视频联网。在设备单点故障或链路断纤情况下,通过环网保护50ms内完成倒换,保证收费、视频监测等业务的正常运行。经统计,光缆故障引起的业务中断次数下降了67%。4.2 F5G助力广东打造高速公路全光大动脉背景:广东省是中国高速公路最发达、通车里程最长的省份,全省高速公路通车里程超过1.1万公里,高速公路数字化转型对通信网络提出新挑战。广东交通集团选用F5G技术,建设一张全光通信网,为高速公路打造全光大动脉。需求挑战:视频监测等大流量业务涌现,通信网络带宽资源已达到瓶颈,业务演进困难。通信网络承载高速公路的核心生产系统,需要确保安全。通信网络光缆因工程施工等原因中断频繁,断缆位置难定位,维护修复效率低。解决方案:图23 广东F5G全光通信网方案省中心备省中心主路段中心1路段中心NOTN N*10GOTN N*10G/100GOTN N*100G收费站N收费站1智慧高速F5G全光通信网32白皮书2024通信网包括干线传送网和路段接入网,统一采用OTN建设。大带宽:骨干传送采用N*100G&10G混合组网,路段接入采用N*10G组网,带宽可平滑演进。高安全:基于波长和时隙的硬管道技术,物理隔离,“0”阻塞,“0”串扰,业务系统之间相互不影响。易运维:NCE统一运维,Fiber Doctor智能光纤管理系统通过内置OTDR检测功能的单板实现光纤故障高效定位。客户价值:带宽平滑演进,无需新增光纤基础设施,满足未来10年智慧高速业务流量爆发式增长诉求。硬隔离,高安全,支持高速公路核心生产系统稳定运行,实现“0”安全事故,支持一网承载收费、视频、监控、通信等业务。Fiber Doctor实现断纤位置远程分钟级定障,米级定位,提升现场运维效率。4.3 F5G搭建S省智慧高速“共享 独享”双业务通道背景:S省在高速公路智慧化方面走在全国前列,早在2021年7月S省交通运输厅就印发了S省智慧高速公路建设指导方案,在2022年高速公路约2千公里路段建设项目上,就要求增设智慧高速设施建设,在传统业务传输基础上,还要满足智慧设施传输带宽及时延要求。F5G采用“共享 独享”的方案,为S省高速路段项目搭建既满足传统业务传输需求,又满足智慧业务传输需求的双业务通道。需求挑战:路段传输环中,两相邻收费站存在业务互连需求,以便为监控回传、边缘计算等传统业务搭建相邻收费站之间的传输通道。按设计要求,两站间互连的带宽需达到20G。按照国家收费质量提升要求,以及未来智慧业务一跳入云要求,需要为各个收费站搭建直达路段中心的智慧业务传输通道。按设计要求,每收费站直达路段中心的带宽需达到20G。因智慧业务带宽需求量较大(总带宽大于100G),并且对时延要求较高,以前采用的站站手牵手组环的方式已不再适用,需搭建既满足相邻站之间的传统业务传输,又能满足一跳直达路段中心的智慧业务传输的组网方案。解决方案:智慧高速F5G全光通信网33白皮书2024图24 S省F5G全光通信网方案建设方案如上图所示,采用OTN设备既可逐站落地,又可穿通中间站点直达目标站点的特性,在两个相邻收费站中采用2波10G搭建两站间共享通道,在收费站到路段中心间搭建2波10G直达通道(中间站点波长直接穿通),实现“共享 独享”双业务通道。大带宽:各收费站既有到相邻站的共享带宽,又有直达收费站的带宽,整个网络带宽轻松超过100G,并且后续智慧业务再度膨胀后,只需要增加波道,扩容轻松简洁。高可靠:F5G具备多种保护方式,主用链路中断后可在50ms内倒换到备用链路,倒换保护效率高于PTN方案。低时延:智慧业务要求低时延,F5G方案在各收费站建立直达路段中心的通道,无需站站逐跳传输,时延较低。客户价值:一张网满足逐站传输和一跳直达两种传输需求,简化运维,同时也取得了性能(独享)与经济性(共享)的平衡;具备多种保护方式,具备低时延能力,保障客户网络安全可靠;后续扩容只需增加波道即可,灵活方便,新老业务走各自通道,保护前期投资。4.4 F5G为江西梅岭隧道打造全光底座背景:江西梅岭隧道全长3.4公里,交通量大,是典型的山区长隧道。高速公路隧道由于空间狭小、能见度低、洞内环境复杂等特点,普遍存在事故多发、发生重大事故后救援困难等问题。隧道内网络需要简单、可靠、易运维,保证前端设备高在线率,支撑隧道运行状况实时监测和控制,提升交通安全。江西省高速公路投资集团采用F5G方案为隧道提供极简、可路段中心收费站收费站收费站OTN设备OTN设备OTN设备OTN设备OTN设备独享波道共享波道智慧高速F5G全光通信网34白皮书2024靠、易运维的全光底座,为智能隧道建设打造新的示范标杆。需求挑战:隧道内视频、PLC(风机、卷帘门、检测器等)、应急通信系统烟囱式组网,传统工业交换机网络重复建设,成本高,系统联动困难。传统工业交换机环网中存在广播风暴的风险,交换机故障外溢;交换机环网节点多,一旦有2个节点故障,之间的所有节点都会失效,导致大面积断网。网络故障定位难,依赖专业工程师现场排查,维护效率低。解决方案:图25 江西梅岭隧道F5G全光通信网方案建设方案在左右洞隧道组双环网;各信息点位的ONU通过双总线链路连接到隧道两端的OLT,主备OLT通过光纤链路连接到收费站/遂管所。高安全:硬管道技术支持各业务隔离,高安全,一张网承载隧道多业务系统。收费站/遂管所 1路段中心收费站/遂管所 n收费站/遂管所2隧道管理平台左洞右洞配电房1APAPAPAP智能盒智能盒智能盒智能盒OLTOLT配电房2ONUONU路段公司/集团公司智慧高速F5G全光通信网35白皮书2024高可靠:端到端冗余保护,双总线结构抗网络风暴,抗多点失效。易运维:网络端到端可视,支持故障精确定位;ONU设备即插即用,即换即通。客户价值:一张网综合承载视频、PLC和应急通信等业务,简化组网,降低成本;高可靠网络为隧道内设备提供高品质承载,保障隧道内状况的实时监测和控制;运维简单高效,降低运维工程师技能要求,降低运维成本。第五章高速公路F5G全光通信网应用展望智慧高速F5G全光通信网37白皮书2024F5G提出了从“光纤到户”迈向“光联万物”的产业愿景,高速F5G全光通信网方案从高速干线到路段接入网,继续将光纤延伸到收费车道、高速路侧、隧道和服务区。高安全高可靠承载高速业务,为高速公路业务提供带宽可平滑演进,业务高可靠承载,同时AI、数字化打造低时延的高质量网络,更好支撑高速业务蓬勃发展,是高速业务智慧化发展的最优数字底座。随着无人收费站、自由流收费、路侧视频监控优化提升和车路协同等业务发展,高速公路智慧化进程稳步推进。数字孪生、养护决策、准全天候出行等高速智慧业务的发生,F5G全光网络提供数据到数据中心的一跳直达,带来极低时延和5个9的网络可靠性,为数据传输提供智慧数字底座。未来,收费自由流实现全域、全国车辆路径信息识别定位,实时计费、实时稽核;数字孪生、AI智能应用等智慧化场景突破省界、区域,跨省跨域进行协作,实现全国智慧化应用互联,全光通信网作为为高速公路的数字网络底座,将持续与高速行业并肩作战打造高速公路一张网,天地通信一体化网,支撑高速行业路路智慧互联,持续服务人们更美好的出行,服务高速运营管理更优更好。智慧高速F5G全光通信网38白皮书2024附录-1 缩略语缩写英文全称中文全称F5GThe Fifth-Generation Fixed Network第五代固定网络AIArtificial Intelligence人工智能APAccess Point接入点ASONAutomatically Switched Optical Network自动交换光网络DBADynamically Bandwidth Assignment动态带宽分配ETCElectronic Toll Collection电子收费ETHEthernet以太ETSIEuropean Telecommunications Standards Institute欧洲电信标准协会5G5th-generation Mobile Communication Technology第五代移动通信技术FDMFrequency Division Multiplexing频分多路复用FTTOFiber To The Office光纤到办公室FTTMFiber To The Machine光纤到机器FTTRFibre To The Room光纤到房间GISGeographic Information System地理信息系统GPONGigabit-capable Passive Optical Network千兆无源光网络ITUInternational Telecommunication Union国际电信联盟MSTPMulti-service Transport Platform多业务传送平台NHPNative Hard Pipe原生硬管道ODNOptical Distribution Network光分配网络ODUkOptical Channel Data Unit-k光通道数据单元kOLPOptical Line Protection光线路保护OLTOptical Line Terminal光线路终端ONUOptical Network Unit光终端智慧高速F5G全光通信网39白皮书2024缩写英文全称中文全称ORUOptical Regeneration Unit光增程器OSUOptical Service Unit光业务单元OTDROptical Time Domain Reflectometer光时域反射仪OTNOptical Transport Network光传送网OXCOptical Cross-connect光交叉连接P2MPPoint-to-multipoint点到多点PCMPulse Code Modulation脉冲编码调制PDHPlesiochronous Digital Hierarchy准同步数字体系PLCProgrammable Logic Controller可编程逻辑控制器PONPassive Optical Network无源光网络PTNPacket Transport Network分组传送网SDHSynchronous Digital Hierarchy同步数字体系SNCPSubnetwork Connection Protection子网连接保护智慧高速F5G全光通信网40白皮书2024参考文献:1、交通强国建设纲要2、国家综合立体交通网规划纲要3、国家公路网规划4、公路“十四五”发展规划5、高速公路监控与通信设施设计细则6、公路通信技术要求及设备配置7、高速公路通信技术要求8、数字中国建设整体布局规划附录-2 参考文献2024

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    5G-A AI新时代、新机遇、新价值2024 年 2 月 25G 商用 5 年来,全球网络建设稳步推进,产业链体系持续完善,商用范围与用户规模迈上新台阶。5G 商业价值逐步释放,个人市场流量价值稳中有.

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    中兴通讯5G 云XR应用白皮书 2019 ZTE Corporation. All rights reserved.2019 版权所有 中兴通讯股份有限公司 保留所有权利版权声明:本文档著作权由中兴通.

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    内容概要服务由思博伦提供支持内容概要5G和WI-FI 6将如何互动:融合、共存,还是竞争?随着Wi-Fi和蜂窝通信的标准相互交织的程度越来越高,两种技术在融合方面遇到了前所未有的巨大技术契机。本报告将.

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    2023:市场驱动力、洞察及考虑因素思博伦报告思博伦5G报告2023帮助我们的客户充满信心地取得新收入2,600个5G项目,其数量还在增加中在这段时间里,我们共同学到了很多东西。2020年我们发布了第.

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    5G产业和市场发展报告市场研究系列2023 Q4Telecommunication Development Industry AllianceTD 产业联盟产业联盟版权声明本报告版权属于北京电信技术发.

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    5G手机白皮书 阿里妈妈营销策划中心 x 天猫消费电子事业部2020.4 2019年6月,工信部正式发放5G商用牌照,10月底,三大运营商共同宣布5G商用服 务启动,5G商用元年正式开启。就像4G携智.

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  • 赛迪译丛:2023年5G的社会经济效益:低频段频谱的重要性(摘译)(29页).pdf

    -1-2023 年年 7 月月 17 日第日第21期总第期总第 600 期期5G的社会经济效益:低频段频谱的重要性的社会经济效益:低频段频谱的重要性【译者按】【译者按】2023 年 4 月,全球移动通.

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    5G-Advanced“创新链-产业链”双链融合行动计划年鉴2023卓越网络低碳高效智生智简卓越网络2.1 UDD频谱新范式同时满足行业大带宽与极致低时延需求2.2 通信感知融合助力数智新发展,拓展5.

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    中国信息通信研究院2023年12月中国中国 5G5G 发展发展和经济和经济社会社会影响影响白皮书白皮书(20232023 年年)No.202323版权声明版权声明本白皮书版权属于中国信息通信研究院,并.

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    2024 年中国 5G 产业全景图谱报告 2024 年中国 5G 产业全景图谱报告 2024 年中国 5G 产业全景图谱报告 Copyright2024 版权与免责声明版权与免责声明 智次方研究院拥.

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