2021年园区5G智简行业网白皮书.pdf

1 / 27 “ 智简 5G” 系列白皮书 园区 5G 智简行业网 白皮 书 （ 2021 年） 中国移动 通信有限公司 研究院 2 / 27 联合编写单位及作者 编写单位 及 主要 作者 （排名不分先后）： 中国移动通信有限公司研究院： 黄宇红 、丁海煜、邓伟、张龙、程锦 霞、 曾凯越 、 王东 、 于天意、 徐芙蓉 中国移动 通信 集团 浙江 有限公司 ： 郑杰 、 陈洪涛 、 魏强 、 彭陈发 、 王 科钻 、 彭宣 3 / 27 前 言 随着 5G 商用进程的不断迈进， 5G 技术与 千行百业 的融合也不断 加深 。 5G 的对外赋能， 将 有效推动 社会经济的 数字化 、智能化 转型。 行业 客户 对 5G 存在 诸多 差异化需求， 其中工业园区场景占到相 当比例。园区由于本身的生产业务特性， 对 5G 网络提出了更极致、 更可靠、更安全、更经济、更灵活的要求，也将持续推动 5G 在覆盖、 性能、成本、运营等方面持续创新，“智简” 5G 应运而生。智 代表 以 融合为手段 ， 简 代表 以简化为原则，构建 DOICT 融合的智简 5G 无线 网络，满足 5G 业务和网络发展需求。 本白皮书 聚焦局域园区场景， 首先 归纳 行业客户的差异化、层次 化 需求 ， 形成 专网 需求模型 ， 结合中国移动的“智简 5G”理念，提出 了面向园区的 5G 智简行业网一站式解决方案；然后对该方案中包含 的 i-local 基站 分流、分级网络能力、 i-SLA 本地化业务保障 、 i-NAC 网业融合等创新方案和技术分别作了详细介绍；最后， 通过试点 案例 ， 对 该方案 的 优势效果进行了 充分验 证 。 中国移动 提出 的面向园区的 5G 智简行业网一站式敏捷部署方案 ， 真正实现了 网、云、智、业融合， 具有部署极简、开通极快、性能极佳、智能管控、成本更优等优势， 为园区客户提供了更加轻量化、智能化的网络部署方案，可以快速 满 足生产园区数智化转型需求 。 后续中国移动还将与产业携手创新，进 一步推广和完善 5G 智简行业网方案，更好的助力智能制造发展。 本白皮书的版权归中国移动所有，未经授权，任何单位或个人不 得复制或拷贝本建议之部分或全部内容。 4 / 27 目录 1 园区行业客户需求 . 5 1.1 行业客户 “5 用 ” 需求 . 5 1.2 园区客户需求 . 6 2 面向园区的解决方案 . 8 2.1 园区智简行业网整体解决方案 . 8 2.2 本地 分流 . 9 2.2.1 基站 分流的技术原理和基本功能 . 9 2.2.2 基站 分流特点 . 10 2.3 分级网络能力 . 10 2.3.1 分级上行能力 . 11 2.3.2 分级时延能力 . 12 2.3.3 分级可靠性能力 . 13 2.3.4 分级的体验保障能力 . 14 2.4 本地 SLA 保障能力 . 15 2.5 本地网业融合 . 17 3 优秀案例实践 . 19 3.1 面向典型工业园区的智简 5G 本地网 . 19 3.1.1 业务场景情况介绍 . 19 3.1.2 基站分流应用 . 21 3.1.3 园区 SLA 业务保障 . 22 3.1.4 园区自助服务 . 24 4 总结和展望 . 24 参考文献 . 27 5 / 27 1 园区 行业 客户 需求 5G 作为新基建之首，在当前经济社会数字化、智能化转型中发挥着至关重 要的作用。要想实现 5G 对外赋能，与各行各业度融合，需要匹配不同行业对网 络的 差异化 需求。 垂直行业领域众多，需求分散， 尤其是工业生产领域， 不同生 产场景 在网络性能、网络安全、网络隔离度、甚至网络运维管理 、网络服务 等方 面均存在不同层次的需求。 单一业务场景下如 办公区 巡检机器人，主要对速率、 时延等网络性能 指标 提出要求 ； 部分 场景 如港口、矿山、化工等生产园区存在 数 据不出场的安全性需求；还有少部分行业客户如智能制造领域，对本地专网存在 自服务 自运维 等灵活管控 的需求。 本 章 首先基于行业客户的差异化需求 进行 总结和梳理 ， 提出 5G 行业专网 “ 5 用” 分层 需求模型 ，同时基于该模型对重点园区场景展开分析。 1.1 行业客户 “ 5 用 ” 需求 图 1-1 行业客户的专网需求模型 与马斯洛需求模型对应， 5G 行业专网需求可分为“顺心用”、“安心用”、 “省心用”、“增效用”、“增值用”五层 。 其中“顺心用”要求 5G 覆盖、速 率、时延、可靠性等网络性能匹配业务需求，是行业最基础的需求，需按需引入 大上行、 URLLC 等增强技术；“安心用”要求网络安全可靠且经济性好；“省心 用”要求网络可灵活管控；“增效用”要求 5G 网络与其它制式网络、系统、云 和业务等有机融合，协同优化，提升企业整体业务效率；增值用要求 5G 相关能 力能与企业业务能力整合，并统一对外赋能，助力企业构建全新业务生态。五层 6 / 27 需求由优质网络到优质应用再到优质生态，由内部增效到外部增值，层层递进， 逐步深化。 1.2 园区客户需求 在 5G 垂直行业应用场景中， 局域园区场景占据了相当的比例。相比于广域 场景的网络建设，园区场景在本地化、轻量化、智能化等方面存在特殊需求。同 时，工业生产 园区 面临数字化、智能化转型， 柔性生产伴随着 从有线网络到无线 网络 的 融合与转变 ， 为保障原有的生产业务 不受影响 ， 园区 对 5G 专网提出更严 格的 确定性 和 稳定性保障 。 对应 5 用需求模型，大部分园区场景现阶段需求聚焦在“顺心用”和“安心 用”阶段。一部分已经实现“顺心用”和“安心用”的园区客户同时对“省心用”、 “增效用”和“增值用”提出需求。 园区“顺心用”需求：主要包括网络覆盖、性能、稳定性、确定性保障方面 需要匹配业务需求 ，尤其是工业场景 下，如港机 PLC 控制应用 对 5G 低时延和可 靠性的要求更为严格，时延要求 18ms，可靠性 99.999%；工厂机器视觉质检 业务以及矿井的视频监控业务对上行带宽要求 700M。因此对部分重点场景需考 虑大上行、低时延和 本地业务 确定性保障的网络解决方案 。 园区“安心用”需求：考虑经济 性和安全性需求，园区客户基本存在数据不 出场需求，需要通过本地分流实现与大网的数据隔离，目前的 UPF 下沉 的 方案 、 流量计费策略、 与模组等设备成本较高， 希望有更灵活、分档的能力服务和收费 模式，以及低成本、轻量化的本地分流替代 方案。 园区“省心用”需求：园区对 5G 网络提出了可视、可管、可控的一体化 本 地 灵活管控需求，可视包括关键网络性能监控、设备状态监控、网络预警，流量 监控等；可管包括部分网络功能实现自配置，如自 行配置分流策略，业务保障等 级自配置等；可控主要包括更灵活、精细的网络调节以及确定性的业务保障。 以 上需要通过本地化的网络架构实现更精准业务的 SLA 保障 ，同时满足行业客户的 自服务自运维需求 。 园区 “增效用”需求： 围绕融合一体的目标， 主要 包含三个方面：第一， 部 分行业的生产系统繁多，网络结构复杂， 需要 5G 与现有 4G/wifi/有线 等 多种网 7 / 27 络 实现 融合组网 ； 第二 ，部分行业如矿井场景，井下存在多种工业生产系统以及 融合 定位 的需求，需要通过 5G+UWB 融合 解决方案 ，减少不同工业生产系统之 间 协议转换和分散管理问题 ；第三， 为了实现网络与业务的更好的适配 ， 需通过 网络的对外赋能，与业务联动，进一步实现网业协同。主要涉及网络信息开放和 能力调用，比如通过开放无线带宽信息实现视频视频码率的自适应调节 ， 更好的 提升业务体验。 园区“增值用”需求： 部分行业客户可基于能力 开放等多种手段 实现服务打 包， 提供增值服务。如通过与运营商合作打造工业互联网平台或综合解决方案， 实现对外二次赋能， 为企业创造更多价值。 8 / 27 2 面向园区的解决方案 2.1 园区智简行业 网整体解决方案 智简行业 网 整体解决方案 创新 结合 边缘计算、 网业协同 、智能化等技术，融 合了 本地 分流功能、 分级化的网络能力、 本地化的 SLA 保障和本地化的网业 融合 四大 创新方案 ， 打造智能极简的本地行业网一站式解决方案，充分满足行业性能 匹配顺心用、经济安全安心用、灵活管控省心用、融合一体增效用以及对外赋能 的增值用需求。 图 2-1 智简 行业 网 整体 解决 方案 本地分流方案包括 UPF 下沉部署方案和 基站分流 方案 。基站分流 可低成本 、 快速 满足数据不出场的安全隔离需求 ， 主要 适用 于中小园区 。 分级网络能力 不仅提供超级上行、超低时延、超高可靠等极致性能，还将能 力进一步分级分档， 可提供 多个等级的 速率、时延 和 可靠性 ，结合 多维度的 保障 方式， 提供不同等级的确定性保障能力， 精确 匹配不同 场景不同业务的差异化 需 求； 本地化 SLA 保障基于一整套“配”、“看”“控”方案可面向不同业务 种类 实现差异化的网络配置、性能监控、网络保障和灵活管控； 本地 网 业融合可基于 网络 能力打包和能力开放实现网业协同，达到网络和业 务联合优化的效果 ，进一步 提升业务体验 。 在本地分流的基础上， 通过融合以上各部分创新能力和服务， 形成一整套 面 向园区的 轻量化、 高隔离、 高性能、 个性化 、灵活化、精细化的 一站式行业网络 解决方案 ， 助力 垂直行业客户 数字化转型升级 。 9 / 27 2.2 本地 分流 对于大部分园区 ，尤其是生产园区 来说，都具有数据不出场和低时延的需求， 这就需要利用本地分流的技术将用户面的数据 就近 转发至边缘 云 或企业内网。本 地分流是边缘计算的基础，属于边缘网的核心功能，对于拓展 5G 垂直行业具有 重要意义。 本地分流包括 UPF 下沉和基站分流两种方案，其中 UPF 下沉方案功能完备， 产业成熟，中国移动正联合产业界大力推动 openUPF 发展，已发布多份相关规范 和白皮书，本白皮书不在展开介绍。 基站分流 作为 UPF 下沉方案的补充， 可低成 本满足数据不出场的安全隔离需求， 主要适用于部分 UPF 下沉存在困难的中小型 园区 。 2.2.1 基站 分流的技术原理和基本功能 基站 分流技术方案是指在基站实现分流转发所需的判决与路由等功能，即 TOF 功能（ Traffic Offload Function），基站侧识别判决用户面数据，需要分 流的 本地 数据直 接转发至本地服务器 /园区内网 ，不需要分流的数据按照原路径 发送至核心网 ，基站 分流方案 ， 不改变现有业务流程 ， 延续现有 QoS、切片等网 络能力 。基站 分流技术方案的基本架构如下所示。 图 2-2 基站 分流 技术方案基本架构 目前 基站 分流 实现有 PDCP 层扩展分流和 N3 口分流 两种方案 ，包含软件功能 支持 、扩展硬件设备两种形态。 基站 分流方案可以进行多种分流策略的配置，可根据实际的业务需求与网络 配置难以程度选择合适的分流策略。同时，还可以实现本地流量统计，本地流量 速率 /总量的控制等功能。 10 / 27 表 2-1 基站 分流基本功能 功能项 具体功能 分流策略 基于 PLMN 分流 基于切片 ID 分流 基于 IP 五元组分流 基于 DNS（域名）分流 流量管控 本地流量统计 本地流量速率 /总量控制等 2.2.2 基站 分流 特点 基站 分流架构极简， 在性能、部署和成本方面具备以下特点 ： 性能方面： 1) 数据一跳直达，时延低； 2) 分流策略多样可配， 可根据 不同场景灵活 选择 和配置 ； 部署方面： 1) 随基站部署，一块板卡、一条光纤、一个小时即可完成部署开通，核心 网、传输、供电及机房空间无需改造，不涉及厂家接口解耦； 2) 无线网管统一管理 基站 和分流策略 ； 成本方面： 1) 已有 基站 覆盖 下，实现 基站 分流 ， 不新增网元设备， 不涉及 传输改造， 大大降低 实施 成本 2.3 分级网络能力 园区对速率、时延、可靠性、体验保障四个方面均有差异化要求，无线 网络需提供分级上行能力、分级时延能力、分级可靠性能力、分级的体验保 障能力来满足多样化行业需求。 11 / 27 2.3.1 分级上行能力 园区 应用普遍存在大上行需求，部分场景上行峰值速率要求较高，如工厂机 器视觉质检业务，单终端上行速率可达 1Gbps；部分场景终端密度大 且 上行速率 高，如港口龙门吊远程作业，上行 容量 可达 500Mbps 以上 。 为满足行业客户对上行峰值速率、上行容量、上行边缘速率的高要求， 5G 行 业网可引入 3U1D 帧结构、上行载波聚合、补充上行 （ SUL， Supplementary Uplink） 技术等三种增强技术。 1、 3U1D 帧结构 5G 网络采用灵活帧结构设计，行业网可按需采用上行时隙配比多的帧结构。 以中国移动为例，行业网如采用 3U1D 帧结构，上行资源较公网典型配置增加 3 倍，可显著提升网络的上行速率和上行容量，现网实测单载波上行峰值可达 747Mbps。 图 2-3 2.5ms 3U1D 帧结构 2、上行载波聚合 载波聚合（ CA， Carrier Aggregation）是 4/5G 增强技术之一， 通过将 多个 载波聚合 起来同时传输，大幅提升上下行性能。 CA 包括 频带内和频带间， R16 协 议 进一步增强， 支持非同步的载波间聚合 和终端 1T 到 2T 间的天线轮发 。 以中国 移动为例， 2.6GHz 频段共有 160MHz 带宽，两载波聚合上行理论峰值速率可达 400Mbps， 2.6G+4.9G 跨频段载波聚合上行理论峰值速率可达 500Mbps，通过更多 频段的载波聚合还可进一步提升性能。 图 2-4 频段内 CA 方案示意 图 3、 SUL 5G 网络 基础 覆盖采用中高频段， 可能 出现上行覆盖和速率受限的问题， 通 2.6GHz(60M) 2.6GHz(100M) 12 / 27 过 SUL 技术可以实现上下行频率解耦 ，充分利用存量低频率频谱资源，有效提升 上行边缘速率，通过引入新的全上行频段，还可大幅提升上行峰值和小区容量。 图 2-5 SUL 方案示意图 3U1D 帧结构、上行 CA、 SUL 等增强技术已日趋成熟，可根据业务需求和网 络能力，分场景分频段灵活组合使用，向行业提供分级的大上行能力，举例来说， 网络上行能力可以分为下述四档： 表 2-2 上行网络能力分档示意 第一档 第二档 第三档 第四档 300Mbps 300500Mbps 500700Mbps 700Mbps 2.3.2 分级时延能力 部分园区业务，尤其是嵌入生产环节的控制类业务，对网络时延要求极高。 如宝马工厂的 PLC 业务要求的端到端双向时延在 4ms，港口的龙门吊远程操控业 务要求端到端时延为 18ms。 5G 网络端到端时延主要包括两部分，一部分是空口时延，一部分是传输时 延，可分别引入增强技术来提升。 1、空口时延 降低 方案： 针对 URLLC 场景，协议引入了免调度、 mini-slot、 URLLC 业务抢占等一系 列增强技术。其中上行免调度技术通过基站提前分配上行传输资源，有效节省 调度等待时延，主要适用于周期性较强且包大小固定的控制类业务； mini-slot 技术将数据调度和传输时间单位由时隙缩短为符号，有效节省时延，主要适用 于工业控制、物联网等数据包大小极小的场景； URLLC 业务抢占技术用于当前 TTI 无可用资源分配给 URLLC 业务（已分配给 eMBB 业务）时， URLLC 业务可抢 占 eMBB 业务的部分资源，及时发送，减少传输等待时延，主要用于同小区 13 / 27 eMBB 业务、 URLLC 业务共存场景。 此外还可针对业务需求，进行帧结构、 SR 周期、上行预调度等算法参数和 功能开关的联动配置，通过多种技术的灵活组合，形成分级的空口时延能力。 2、传输时延降低方案： 通过 引入边缘计算，可以实现数据的本地疏导和处理，有效降低传输时延。 为了降低传输时延，可采用 核心网数据面网关（ UPF）下沉部署 和基站分流方案。 将灵活帧结构等多种空口时延降低方案和基站分流等传输时延降低方案结 合使用，可提供分级的时延能力，满足工业控制等行业应用的极低时延要求。结 合网络能力和多样化的业务需求，可将网络往返时延分为以下四档： 表 2-3 时延能力分档示意 第一档 第二档 第三档 第四档 25ms 1525ms 515ms 5ms 2.3.3 分级可靠性能力 园区的 工业控制、 AGV 等业务在对时延有要求的同时，对网络可靠性也有极 高的要求，如工业控制业务要求网络可靠性达到 99.9999%。 为了提高可靠性， 5G 空口进行了一系列增强设计，以冗余资源换取高可靠性。 物理层通过引入重复传输、控制信道增强（如小负荷 DCI、聚合等级 16 等）、 低 CQI/MCS 表格等技术 提高 了 调制解调的容错性 和数据传输的可靠性， PDCP 层 通过引入 PDCP 复制等技术提高数据的冗余，从而提高数据传输的可靠性。 通过结合使用重复传输、 PDCP 复制等冗余传输技术和小负荷 DCI 格式、低 CQI/MCS 表格等降低编码效率技术，向行业 客户提供分级的可靠性能力。结合网 络能力和多样化的业务需求，可将网络可靠性分为以下四档： 表 2-4 可靠性能力分档示意 第一档 第二档 第三档 第四档 90% 90%99% 99%99.999% 99.9999%及以上 14 / 27 2.3.4 分级的体验保障能力 分级上行能力、分级时延能力、分级可靠性能力可以有效的满足单业务 的网络性能需求，但针对多业务场景，如公专网业务混合场景、专网多终端 多类型业务场景，还需进一步引入分级的体验保障能力。 1. QoS 保障 通过将不同的业务映射到不同的 5QI 承载上，基于 QoS 调度优先级机制， 可以在网络资源共享的基础上，实现特定业务的优先调度。针对行业保障业务 可以建立 GBR 承载 或 高优先级 Non-GBR 承载，并按需配置 相关保障速率参数。 QoS 保障效果随小区内用户数增多而下降，但对网络资源使用效率影响较小， 具有普适性，尤其适用于广域场景 。 2. 切片资源 预留 通过对无线资 源 进行 预留，可以实现 无线资源在 不同 切片间灵活地隔离和 共享， 提供切片级用户体验保障。针对特定的一组切片，可以为其预留一定比 例的 PRB 资源，并可细分为专用、优先和共享三个资源池 5： 1）专用资源：仅切片用户组内用户可用，即使有资源剩余也不能被其他切 片用户组用户或普通切片用户使用； 2）优先资源：该部分 PRB 资源优先保障切片用户组内用户使用，当有资源 剩余时，其他切片用户组用户或普通切片用户也可以使用； 3）共享资源：该部分资源为所有用户共享，所有切片用户组 /非切片用户 组用户可公平竞争。 图 2-6 PRB 资源预留方案 15 / 27 切片资源预留的保障效果不受其它切片用户的业务影响，但随小区内相同 切片的用户增多而下降，对资源使用效率有一定影响，尤其是专用资源部分， 主要适用于高价值场景。 3. 专用频率保障小区 级资源专用 针对部分有极 严格安全隔离要求 和极高网络确定性要求 的 场景， 如港口、 矿山 等， 通过为其 建立专用小区实现频率专用，完全避免受其它用户影响，但 容易造成资源使用效率下降。目前，可通过单独 PLMN、 TA 白名单 、 UAC、 CAG 等技术手段 实现接入控制，避免 公网用户 接入专网 小区。 通过按需引入 QoS、切片资源预留、频率专用等 保障手段 ， 可实现 承载 级、切片级到小区级 的用户体验 保障，实现 差异化的 行业客户体验， 确保高 优先级业务不受网络拥塞等影响。 三 种业务保障手段 隔离和性能保障等级逐步 提升，但对网络与普通用户的影响也逐步增大，需要综合具体业务需求与网络开 销确定业务保障等级。 在上行速率、时延、可靠性、体验保障四个维度分别形成分级能力的基础上， 四个维度间的不同等级增强方案也可灵活组合，形成更为丰富的整体分级网络能 力， 满足行业多样化的业务需求和数据保障需求。 同时，可 结合本地 SLA 保障、 网 业融合等自主服务能力为园区用户提供更加精细化、实时调控的最优网 络效果。 2.4 本地 SLA 保障能力 SLA（ Service-Level Agreement） 是 面向客户签订的服务等级协议，本地 SLA 保 障目标 是面向园区业务提供差异化、确定性网络保障，同时满足园区客户自服务、 性能 可视、网络可控等自主化 需求。 16 / 27 图 2-7 SLA 两级管控架构 SLA 服务架构包含大网集中管控平台和本地运维平台两层服务架构。大网基 于运营商统一的专网运营管理平台实现广域端到端拉通，本地运维平台专门面向 园区敏捷式部署场景， 基于 本地服务门户和本地管控平台， 实现 SLA 业务差异化 保障， 满足行业客户的自服务自运维需求， 提供了更轻量化、灵活化、精细化、 低成本的园区 SLA 保障方案。 图 2-8 园区本地化 SLA 服务架构 SLA 业务 保障流程分为“配”、“看”、“控”三个方面： 图 2-9 业务保障 流程 （ 1） “配”： 一方面实现工业需求导入，转化为对网络的需求； 基于行业 客户 导入的 业务 需求 ，无线网 配置 相关 功能、参数 ，实现网络“可管” 。 满足客户自服务 /自运维需求 。 17 / 27 （ 2） “看”： 通过 关键指标 采集实现网络状态和业务状态 监控，实现网络 “可视” 。 图 2-10 SLA “ 看 ” （ 3） “控”： 基站 基于不同层次的 业务感知进行网络精细化闭环调整， 实现网络适配业务，保障业务质量“可控”。 图 2-11 SLA “ 控 ” 2.5 本地网 业融合 面向 园区的 5G 一站式网络 服务 能力 ，网络能力是基础， 以 网促云、网业融合 是关键。 网业 融合 即 基于无线能力开放，实现网络和业务深度融合，优体验、拓 服务 。 图 2-12 网 业 协同 架构上 ，面向广域场景，可以 基于 NEF 网元和集中能力开放平台 等 方式 ，无 线能力向大网应用开放 ； 面向 园区 局域场景 ， 可考虑本地 化的 无线能力开放 架构 ， 无线 能力输出至我司自研或合作伙伴的边缘云，丰富特色 PaaS 能力，向普通行 RAN保障 业务调整 业务监控 18 / 27 业应用开放 。 内容上 ，无线可开放 能力 包含 一、 业务保障 QoS 能力：包含降低时延类、速 率提升类、空口可靠性类相关无线参数、功能 ； 二、 位置信息能力：基于业务和 位置信息结合，提供位置信息的开放增值业务 ； 三、 无线信道数据信息：小区级 参数如 基站 PRB 占用率，无线 PDCP 层可用带宽信息， RRC 连接用户数等 ， 用户 级 参数如 SNR， CQI， MCS 等 。 在预期效果上，一方面网络适配业务：开放业务保障能力，如 QoS 等级。应 用自主调整网络保障等级 ； 另一方面 ， 业务适配网络：开放无线信息，如位置信 息、信道质量信息、网络配置信息等 ,催生新应用，如人员、资产管理应用；促 进业务自动优化，如调整 PLC 发包频次、视频码率等，提升业务体验及生产 效率。 19 / 27 3 优秀案例实践 3.1 面向典型工业园区的智简 5G 本地网 某化纤企业是浙江省重点规模企业，信息化战略使企业生产效率大幅提升， 年人均产量远远高于同行业水平，但是现有的信息化平台底层均基于传统的工业 模式，存在有线部署施工难度大建设周期长、 4G 上行带宽不足， WiFi 覆盖难度 大且不稳定等痛点。 5G 网络技术的应用，大幅改善了现有痛点，基于 5G 通信大 带宽、低时延、广连接技术特点，为工业应用提供使能工业应用确定性和高可靠 性的网络，可满足工业生产与控制对于大带宽、低时延的网络需求，将移动通信 能力从消费级向工业级延伸，真正实现“万物互联”、使能产业转型升级。 3.1.1 业务场景情况介绍 在 该化纤制造企业园区，通过 5G 网络技术的部署，逐步替代工厂内传统的 有线布线方式，实现 5G 全厂广覆盖、深覆盖生产车间和办公一体化融合通讯。 IGV 移动视频回传业务 ： 在长丝生产车间内，当丝线顺利凝成一股后，它以每秒 60 米的下丝速度盘 卷成长丝饼， 924 台机器不断“吐”出长丝饼， 16 台 IGV 搬运机器人来回跑动， 快速有序地把长丝饼搬运到指定位置，这些移动的 IGV 小车是由无线网控制。在 使用 5G 网络之前，车间内的 IGV 小车是利用 WiFi 无线网控制连接。但是，基于 WiFi 网络的 IGV 小车面临视频传输卡顿，反应速度慢等问题， 而且 IGV 小车所 在的车间面积较大， WiFi 是分开覆盖的， WiFi 覆盖也会面临信号断点的情况。 通过完成 IGV 的改造和 5G 网络的覆盖， IGV 智能小车在化纤纺丝车间进行 24 小时巡检，将拍摄到图像实时地传输到企业监控管理平台，实现了 IGV 小车 实时视频回传。 20 / 27 图 3-1IGV 小车视频回传业务 飘丝质检业务 在该化纤企业的飘丝质检车间，长丝是由 72根直径 7微米的细丝凝成一股。 这种高精尖的生产工艺对环境的要求极为严苛，细微的环境变化都容易导致细丝 飘离预定轨道或是断裂，形成飘丝、飘杂现象，丝饼也会变成残次品，在没 有使用机器视觉之前采用的人工质检方式，每半小时巡检一次，质检工人用手电 筒去一台一台机器地巡检，效率非常低，极易容易存在漏检、误检的现象。 通过 8K 高清摄像头结合质检机器人，利用 5G 大带宽、低时延的特性，以每 秒一张的频率拍摄高清图片的方式，通过 5G 网络上传到机器视觉服务器做质检 分析，提升高精尖质检环节的产品优等率，解决了该核心质检环节中的人工成本 高、漏检误检率高、次品率高等问题。 图 3-2 飘丝质检机器人业务 两种业务对网络需求： 业务名称 上行速率 要求 下行速率 要求 RTT 时延要求 丢包率 要求 IGV 移动视频 监控 4Mbps 1Mbps 100ms 0.1% 飘丝飘杂巡 检机器人 2030Mbp s 1Mbps 10ms 0.1% 21 / 27 该化纤企业对园区专网的诉求： 5G 网络数据不出园区，与园区内网网络对接， IGV 业务和飘丝质检与园 区服务器互通； 对飘丝质检的图像传输网络保证带宽，图像传输时延满足机器视觉服务 要求。 3.1.2 基站分流 应用 在该化纤企业的园区机房，通过在园区基站功能上增加一块单板，按照企业 专网特定的 PLMN、切片 ID 等策略，将园区的业务流量分流到企业园区内网，实 现企业数据不出园区，安全可靠，空口一跳直达企业本地业务，降低业务端到的 时延。同时基站分流部署便捷，快速开通，缩短企业的投产周期，降低企业的部 署专网的成本。 图 3-3 基站分流 方案 架构 通过基站本地分流，进一步缩短了企业业务的路径，大大降低了业务的端到 端时延，确保业务时延在 10ms 以内。 22 / 27 图 3-4 基站分流时延结果 3.1.3 园区 SLA 业务保障 网络服务质量包括吞吐量、延迟、抖动，丢包率等，在企业园区专网中，需 要对园区的特定应用提供最佳的服务保障，满足园区业务差异化的需求。 在该化纤企业的飘丝车间，通过携带的 8K 高清摄像头对长丝的缠绕情况进 行拍照，再通过 5G 网络快速回传到云端，快速计算，判断是否有“飘丝、飘杂” 现象。如果网络质量发生抖动或者由于网络拥塞发生丢包，导致漏检、误检的现 象，从而造成巨大的损失， 通过基站智简 行业 网的 SLA 保障，将企业园区对网络服务质量要求较高的业 务，如飘丝质检业务使用智能 QoS 保障，使得网络的速率、时延满足业务的要求， 图 3-5 SLA 业务保障 23 / 27 图 3-6 根据业务配置调整保障策略 通过基站智简 行业 网方案中的 SLA 保障服务，将 8K 相机拍摄的飘丝质检 图 像无卡顿 5G 网络的传输到机器视觉质检服务器上快速计算，判断长丝是否质量 是否满足要求，及时提醒质检专员做进一步诊断。 图 3-8 业务速率保障效果 24 / 27 图 3-7 业务时延保障效果 在 本地 SLA的保障下，业务的速率、时延在网络拥塞发生的时候被得以保障， 如上图中所示，在视图的中间部分发生了网络拥塞，速率下降时延增加，当开启 本地 SLA 保障后，速率和时延得以恢复，保障效果较为明显。 3.1.4 园区自助服务 在 5G 智简行业网 中，园区客户需要通过运营商提供的运营管理平台进行业 务的订购、变更、退订、管理等流程，同时园区客户也需要对园区网络的使用、 维护等有一定的自维护、自服务权限，一方面能根据自己的业务要求随时调整网 络，另一方面，也能够实时查看网络的质量和网络的流量实时统计状态。 所以 5G 智简行业网 在部署、建设时，既要考虑运营商大网的统一运维管理， 又要考虑企业园区客户的自服务、自维护、自管理需求。 在该化纤企业的智简 行业 网中，通过运营商开放给企业自助门户，如下所示 的自助门户全局视图，包括园区的用户管理、业务管理，以及业务的 SLA 指标 ， 包括速率、时延、丢包率及抖动等的全局呈现，为园区的业务提供智能分析和保 障。 25 / 27 图 3-10 自助门户全局视图 企业园区自助服务门户可提供如下服务： SLA “看”：本地网络状态信息显示，网络性能指标的视图呈现； SLA “ 控 ” ：园区网中的用户管控，可通过自主门户对用户访问本地网络控 制； SLA “ 配 ” ： SLA 用户可针对园区的业务 SLA 特性，自主调整业务的 QoS 保 障，满足实际生产的需要。 26 / 27 4 总结和展望 5G 智简 行业 网方案来源于中国移动提出的智简 5G 的理念，可实现 5G 网络 加加减减 ,在做加法的同时做减法 ,即加性能、加能力 ,减成本、减复杂度 ,从而 进行使网络能力智能性进一步增强，场景化效率进一步提升，助力运营商实现更 加精准、灵活、敏捷、按需的部署 5G 网络，在降本强能的同时不断满足千行百 业的发展需求。该方案融合了 基站 分流（ i-Local）、无线分级能力 、 本地化的 SLA 保障（ i-SLA）和本地化的网业协同（ i-NAC）等创新方案，提供了面向局域 园区场景的网、智、业融合的一站式综合解决方案。基于该方案 的 工厂 移动视频 回传和飘丝监测 两类业务得到了稳定时延和带宽的保障，为园区的业务生产提供 了更加确定性的网络保障，助力工厂生产实现降本增效。真正解决了园区部署和 维护的核心痛点和行业客户的急切需求，在降低了部署难度、提升性能的同时， 还赋予了行业客户更多的自主权和灵活性。 面向未来， 园区智简 行业网 发展需要参与行业数字化的各方共同努力， 深入 行业生产等关键领域， 进一 明确行业对 网络性能、经济 、 灵活 管控、 增值服务 、 对外赋能 等 “5 用 ” 需求，完善使能 方案 体系，不断提升 园区智简 行业网 的 分流 、 极致网络 性能 、 SLA 业务 保障、 网业 协同等能力 。期待未来，中国移动与产业界 共同携手，推动行业应用的快速落地，助力我国 5G 行业网、 5G 垂直行业取得更 大的成功。 27 / 27 参考文献 1 GTI， GTI URLLC Evaluation White Paper(phase1) , 2019. 2 GTI， GTI URLLC Evaluation White Paper(phase2) , 2020. 3 ACIA， Network Operation and Spectrum Models , 2020. 4 IMT-2020，运营商 5G 行业虚拟专网无线能力体系白皮书 , 2020. 5 中国移动研究院，华为 ， 5G 大上行能力在行业数字化中的价值白皮书 , 2020. 6 仪综所， 中国移动 ， 华为， 5G 工业应用白皮书 , 2020. 7 中国移动研究院 ， 中国移动 5G 行业无线专网研究报告 , 2019. 8 王东，张龙 ， 程锦霞 基于运营商专网的 5G 智慧港口解决方案 , 2019. 9 中国信息通信研究院， 5G 端到端切片 SLA 行业需求研究， 2020. 10 投资家研究院，新基建视角下的 5G 发展及场景落地， 2020. 11 中国移动， 5G 应用场景白皮书， 2019.