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5G在工业中应用的讨论

原创 网络通信/物联网 作者:李雪薇 时间:2022-08-29 09:36:18 0 删除 编辑

日前,以“开放、创新、融合、共赢”为主题的2022年算网融合产业发展峰会在京成功召开。在“零信任产业发展论坛”上,中国信息通信研究院技术与标准研究所正高级工程师段世惠发表了《5G在工业中应用的讨论》主题演讲。

▲中国信息通信研究院技术与标准研究所正高级工程师段世惠

一、5G+工业互联网发展势态

2018年12月,中央经济工作会议指出,“加快5G商用步伐,加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设。”

2019年10月,习近平总书记在向“2019工业互联网全球峰会”贺信中指出,当前,全球新一轮科技革命和产业革命加速发展,工业互联网技术不断突破,为各国经济创新发展注入了新动能,也为促进全球产业融合发展提供了新机遇,中国高度重视工业互联网创新发展。

2020年11月,习近平总书记在向“2020中国5G+工业互联网大会”贺信中指出,全球新一轮科技革命和产业变革深入推进,信息技术日新月异。5G与工业互联网的融合将加速数字中国、智慧社会建设,加速中国新型工业化进程,为中国经济发展注入新动能,为疫情阴霾笼罩下的世界经济创造新的发展机遇。

2021年10月,习近平总书记主持中央政治局第三十四次集体学习时强调,充分发挥海量数据和丰富应用场景优势,促进数字技术与实体经济深度融合,赋能传统产业转型升级,催生新产业新业态新模式,不断做强做优做大我国数字经济。

5G+工业互联网和512工程推进方案实施两年以来,5G与工业融合应用的发展环境、技术标准、基础设施、应用探索、创新生态等五个方面取得了显著成效。

截至2021年10月底,5G基站总数超过129万个,虚拟专网、混合虚拟专网、独立专网三种组网模式逐步清晰。

5G+工业互联网聚焦十大重点行业,二十个典型应用场景。其中,十大重点行业包括电子设备制造业、装备制造行业、钢铁行业、采矿行业、电力行业、石化化工行业、建材行业、港口行业、纺织行业、家电行业。

5G对于行业支撑能力的变化方面,我们看到了著名的三角形——ITU 5G三大场景,mMTC、URLLC、eMBB。

二、发展中遇到的瓶颈问题

(一)5G系统设计上的缺陷

我们认为,原生的5G系统在设计上还是为TOC考虑的,对于行业业务特性并未在设计初期就加以充分考虑。工业互联网是开展5G应用较为广泛的领域之一,但5G并不能很好的支持工业业务场景,目前URLLC、mMTC支持仍偏弱。

5G支持工业互联网的应用更多还是在EMBB场景下实施,后续5G-Advanced系统不断地用“打补丁的方式”去做弥补和增强。

(二)5G系统太复杂

技术越来越先进,功能越来越强大,系统的复杂度也在大幅增长,大量功能被堆积,但并不一定意味着能为工业用户创造出更多的价值。

对于大部分工业领域应用,5G系统功能和资源配置都会显得冗余,缺乏定制性、高性价比性和增值性。

(三)行业壁垒难以突破

经常会有这些问题,行业中真的非常需要5G吗?利用5G能够打破行业现有专用的封闭系统吗?

我们知道,行业里面尤其是垂直行业的网络设备都是根据自身业务的特点,保持封闭性。为了保护投资,延续传统运维操作习惯,是否需要进入到行业里。

很多工业场景对数据保护提出了较为严格的独立性要求,数据不出园区等,对5G系统的绝对可信、可靠性能和安全性仍有质疑。很多企业都抱着观望的心态,看别人的试验结果,谁都不愿先充当“试验小白鼠”。

(四)运营模式问题

传统ToC模式是流量为王,传统电信运营商商业模式强调集中式规划、采购、建设、部署和系统管控营销等,各个电信运营商试图独自牢牢抓住“规、建、维、优、营”的每一个环节,因此传统模式是比较封闭且独立定义和演进的,当前5G商业模式还是没能脱离传统“集中式、封闭式”的模式。

未来,“分布式、开放式”新电信商业模式,实现基于多方联合开发、分布式共建共享和共管控共运维,由“卖网络”向“卖服务”转变。

(五)成本问题

5G的使用成本严重影响了5G使用的深度和广度。在资费方面,ToC模式是按流量收费的,流量为王已经不现实,ToB没有一个比较好的收费模式。

在频谱方面,频谱是国家的资源,主要掌握在运营商手里,要用就得交钱,怎么收费,也没有一个好的规定。有人可能会说,我可以用5G NR-U,但现有5G NR-U的标准、产品和生态都不成熟。

在设备部署方面,5G最大的问题是在室内穿透能力太弱,如果要在室内使用5G,势必要部署大量的室分和皮站,比Wi-Fi 6部署AP贵太多了。

(六)5G与Wi-Fi 6对比

5G宏基站的单价约为15万人民币(企业园区建设成本50-100万人民币)。5G室内分布式系统预计将不低于万元级别,5G其他网络配套设备(MEC根据功能200万-500万不等)。

Wi-Fi 6网络的建设主要考虑无线接入环节,其网络设备的成本较低,企业级AP千元量级,家用级AP百元量级,并且未来价格将进一步下降。

5G行业网络目前主要由运营商负责部署及运维,其部署周期通常在4-5个月,复杂场景甚至长达1年以上。

Wi-Fi 6可以快速建立企业自有网络,家庭及中小型企业部署以天计算,大型行业部署周期通常在3个月以下,并可以快速根据业务变更构建需要的网络结构,满足企业定制化的需求。

(七)小结:当前5G应用存在的问题和挑战

在总体规划方面,企业对5G在企业中的应用,建设内容不清晰,无法制定总体规划。虽然已有部分企业积极探索,但是大部分企业仍处于观望,缺乏政策系统性引导。

在技术与产业方面,全球均在探索5G在工业中的应用,未有成功经验可借鉴。5G技术不断迭代,5G在工业领域的场景技术需求仍在积极探索。5G现有技术、产品和解决方案大多针对工业制造流程的某一环节,尚未形成综合性方案。工业细分行业差异大,不同工厂的建设方案及5G场景应用方案定制化程度高。

在资金投入方面,5G在工业领域未形成规模化应用,现阶段芯片、模组成本相对较高,企业前期建设投入大。5G在工业中的应用需要长期投入,且收益快速显性化不高。

在生态环境方面,5G在工业中的应用由工业企业、基础电信企业、解决方案提供商等多方参与,商业模式尚未形成。在“5G+工业互联网”领域的人才问题,至今仍然存在。

三、未来发展建议

第一是以需求为导向,建设5G需要满足企业实际场景的需求。企业的需求包括:提质、降本、增效、安全、绿色等。

第二是技术可行,与工厂现有技术融合互通,实现网络覆盖、互联互通、灵活机动、安全可靠。

第三是成本可控,建设和运维成本企业可接受。工业企业可以承受的成本差距很大,需要网络服务更加灵活适配工业企业需求。

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