中国联通面向制造业的5G专网运营白皮书 2023

北京部電大学BeijingUniversityofPor西南交通大掌outhJiaotongUniversity未索智瞩网籍研究院DONGHUAUNIVERSITYYoMLLiSON面向制造业的5G专网运营近年来，5G技术作为新型基础设施已发展成为推动传统产业升级、的加大以及5G专网的普及，各行各业对定制化、控制度和安全性更高的5G专网需求日益增长。2023年第31届中国国际信息通信展览会上，工步丰富拓展5G应用场景，深化工业互联网融合，完善工业互联网技术体系、标准体系、应用体系，打造一批5G工厂，大力推进制造业智能化、营也成为各行业面临的一大难题。各行业企业对网络运维及运营并不熟数据的资源禀赋赋能千行百业专网运营。因此，对于5G专网运营来说，动建设数字中国的重要力量。5G专网有低成本、性能可靠、安全性高、场需求和社会需求，引入5G专网推动制造业的高端化、数字化、智能化升级，依托5G专网发展更高水平、更有竞争力的先进制造业，推动未来中国工程院院士刘韵洁中国联通研究院、中国联通重庆市分公司、中国联通云南省分公司、北京邮电大学、香港中文大学(深圳)、香港中文大学(深圳)未来智联网络研究院、北京炎强通信技术有限公司、华南理工大学、西南交通大学、大连理工大学、西北工业大学、哈尔滨工业大学、沈阳航空航天大学、武汉大学、东华大学、西南大学、重庆长安汽车股份有限公司、OPPO(重庆)智能科技有限公司、隆鑫通用动力股份有限公司、重庆美利信科技股份有限公司中国联通研究院：李红五、叶晓煜、唐雄燕、程新洲、晁昆、徐乐西、关键、刘喜卿、贾玉玮、曹丽娟、张恒、赫欣、周诗雨、王云云、邢震、赵振桥、成晨、董润莎中国联通重庆市分公司：李明欣、霍明德、邓巍、唐尚禹、陈桔、黄曦、倪伟、王建、周国语、刘丽、孙彦一、张艳中国联通云南省分公司：李海彬、林雨浓、周游、万凤仙、张智礼北京邮电大学：王卫东、姚海鹏、孙松林、王富、崔高峰、王朝炜、王程、胡欣东华大学：蒋学芹、海涵、陈根龙、曹誉文重庆长安汽车股份有限公司：宁海荣、何彬、张劲松、彭小刚、颜先洪、吴杰OPPO(重庆)智能科技有限公司：迭君、马光彬、林晓彬、周建强、柏沁宏、潘启平隆鑫通用动力股份有限公司：余波、杨成林、杨路、重庆美利信科技股份有限公司：张建明、张焱、张博、刘宝旦、余亚军1.1制造业发展现状1.2扶持政策和计划1.3数字化转型三大阶段972.15G专网产业蓬勃发展2.2制造业对5G专网的需求2.3制造业对5G专网能力挑战163.1制造业5G专网类型及特点183.2制造业5G专网关键技术203.3制造业5G专网部署要点223.4制造业5G专网部署方案及典型案例26第4章 第4章4.1制造业5G专网运营要点324.2制造业5G专网资源管控344.3制造业5G专网性能提升364.4制造业5G专网可靠性保障454.5制造业5G专网安全保障4.6制造业5G专网能力开放第5章数智化Al赋能制造业5G专网智能运宫535.15G专网智能感知分析5.25G专网根因定位分析5.35G专网故障预测及处理5.45G专网知识图谱建设5.5联邦学习赋能制造业5G专网运营5.6区块链赋能制造业5G专网运营63第6章面向制造业5G专网未来展望缩略语70参考文献715面向制造业的5G专网运营白皮书近年来我国制造业蓬勃发展，2021年，我国制造业增加值规模31.4万亿元，GDP占比达到27.4%;2022年，我国制造业增加值规模33.5万亿元，占全球比重近30%,并连续13年位居世界首位。在世界500种主要工业品中，我国有超过四成产品的产量位居世界第一位；除了有65家制造业企业入围2022年世界500强企业榜单，我国还培育专精特新中小企业达7万多家。按照国民经济统计分类，我国制造业面向制造业的5G专网运营白皮书6有31个大类179个中类609个小类，拥有全球产业门类最齐全、产业体系最完整的制造业。制造业是我国经济发展的压舱石，构建强大且高端的制造业，成为我国应对外部变化与外部风险的主要基础，也为构建我国经济新发展格局提供了重要支撑。与此同时，中国制造业面临诸多外部挑战：●美国等多个西方国家实施再工业化战略并不断围堵中国，试图抑制和打压中国高端制造领域。我国制造业处于生产价值链中游位置，欧美国家还通过限制高科技产品引入中国等手段，阻止中国向高端制造业发展。譬如，2021年3月初美国的新制裁措施，禁止三星和SK海力士向中国供应深紫外线芯片设备。2022年7月美国再次“阻截”,禁止荷兰的ASML公司向中国出售DUV。●在亚洲，随着我国人口结构的变化，中国低成本劳动力优势加速消失。与此同时，东南亚等地发展中国家中低端制造发展迅速，挤占中国制造的全球市场份额。●近几年疫情的发生导致全球经济都陷入停摆状态，我国虽然较早控制住疫情，但是国内工厂因为订单骤减导致发展困难，制造业劳动力纷纷逃离工厂，加剧了"用工荒"。●我国制造业在技术创新领域相对落后，缺乏国际领先技术和高品质产品的研发能力，使得产品在一些高端市场难以立足。同时，与欧美发达国家相比，中国的面向制造业的5G专网运营白皮书7知识产权保护能力相对较弱，也影响了制造业高端创新产品的研发。面对以上挑战，可借助5G、大数据、专网、人工智能等新技术的深入研究，利用数字技术赋能不断提升传统制造业运营效率，推进制造业转型成为我国制造业走向高质量、高端化、数字化、智能化的重要必由之路。近十年来，我国颁布了一系列扶持制造业转型的政策和计划：2015年开始，工信部每年启动智能制造试点示范工作。2016年，国标委联合工信部成立国家智能制造标准化协调推进组、专家咨询组等；工信部在世界智能制造大会发布《智能制造发展规划(2016-2020)》;工信部在全国范围内遴选智能制造试点示范项目60多个并在第18届中国国际工业博览会上展出和推广。2017年，工信部、国家发改委、教育部、公安部、财政部、商务部、文化部、卫生计生委、海关总署、质检总局、知识产权局联合制定了《增材制造产业发展行面向制造业的5G专网运营白皮书8动计划(2017-2020)》等系列文件，多层次协同推进体系的基本建立，为加快智能制造发展提供重要政策推动力，并遴选智能制造试点示范项目97个。2018年，政府工作报告提出“要深入开展‘互联网+’行动，实施‘中国制造2025',创建‘中国制造2025'示范区";遴选项目总数超过100个：涵盖有色、稀土、纺织、家电等传统行业和5G、物联网、车联网、智能交通等新兴领域。“中国制造2025”将智能制造作为制造业未来发展的主要目标，提出智能制造是中国制造业由大到强的必由之路。从2018年“中国制造2025”计划实施以来，智能制造表现出良好、强劲的发展势头。2021年，"十四五"规划和2035年远景目标纲要提出，坚持自主可控、安全高效，推进产业基础高级化、产业链现代化，保持制造业比重基本稳定，增强制造业竞争优势，推动制造业高质量发展。2023年3月，习近平总书记指出，“我国的制造业门类非常齐全，现在要努力的，就是全面提升，过去的中低端要向上走，布局高端。高质量发展就要体现在这里。”以上制造业扶持政策和计划为我国的制造业转型指明了方向。根据工信部等多部门在2021年印发的《“十四五”智能制造发展规划》指出，到2025年规模以上制面向制造业的5G专网运营白皮书9造业企业大部分实现数字化、网络化，重点行业骨干企业初步应用智能化；到2035年规模以上制造业企业全面普及数字化、网络化。制造业的转型和优化已经从依靠经验向依靠数据挖掘、5G、大数据、专网、人工智能等数字技术的普遍应用，为制造业实施精益管理提供了更多可能与更大空间。制造业数字化转型的三个核心阶段包括：1)流程级发展阶段，主要是以流程为驱动，实现设备设施、软硬件、制造活动等主营业务涉及要素的集成优化。2)网络级发展阶段，主要是基于产业互联网，实现企业全要素与过程的互联互通与动态优化，实现业务模式创新。3)生态级发展阶段，主要是基于5G专网实现泛在的互联互通，并实现生态合作伙伴间资源、业务、能力的开放共享与协同发展。制造业转型的核心是数字化，实现盈利模式的重构，向智能化、精益化发展。5G作为数字化的重要技术，能够实现数据和设备的互联互通，提升制造企业研发、生产、运营、服务的数字化、网络化和智能化水平，进而协助制造企业实现降本增效。面向制造业的5G专网运营白皮书第二章第二章制造业5G专网2.15G专网产业蓬勃发展近年来，5G技术已发展成为推动传统产业升级、数字产业高质量发展的基础和动力。各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持，鼓励了5G行业和5G专网的发展与创新，制定的多项产业政策为5G行业和专网的发展提供了明确、广阔的市场前景，为企业提供了良好的生产经营环境。2022年3月，《2022年国务院政府工作报告》指出推进5G规模化应用，促进产业数字化转型。长期以来，工业和信息化部陆续出台了多项推动5G的政策与计划： 面向制造业的5G专网运营白皮书公共服务平台；加快垂直领域“5G+工业互联网”公共服务平台；加快垂直领域“5G+工业互联网”表2-1工业和信息化部推动5G政策列表发布时间发布机构名称概述2019年11月工业和信息化部《关于印发“5G+工业互联网”512工程推进方案的通知》为高质量推进5G与工业互联网融合创新，规划了一系列发展目标。即到2022年，突破一批面向工业互联网特定需求的5G关键技术，打造5个产业的先导应用，内网建设改造覆盖10个重点行业；打造“5G+工业互联网”内网建设改造标杆工程，形成至少20大典型工业应用场景等。2020年3月工业和信息化部《关于推动5G加快发展的通知》对加快5G网络建设部署、丰富5G技术应用场景、持续加大5G技术研发力度和构建5G安全保障体系提出具体要求。5G专网方面，要求组织开展5G行业虚拟专网研究和试点，实现标准、技术、应用、部署等关键环节衔接畅通。在工信部及地方政策推进下，广东、山东、江西、江苏等省率先布局5G专网，重点聚焦工业互联网、智慧城市、政务、公安、电网、教育、医疗、交通、车联网等领域，构建创新平台，打造示范应用。2020年3月工业和信息化部《关于推动工业互联网加快发展的通知》为推动工业互联网在更广范围、更深程度、更高水平上融合创新提出：改造升级工业互联网内外网络，打造20个企业工业互联网外网优秀服务案例；增强完善工业互联网标识体系，出台工业互联网标识解析管理办法；提升工业互联网平台核心能力，引导平台增强5G、人工智能、区块链、增强现实/虚拟现实等新技术支撑能力。2021年1月工业和信息化部《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023结合当前产业发展实际和技术产业演进趋势，确立了未来三年我国工业互联网发展目标，包括推动企业内网由“单环节改造”向“体系化互联”拓展“5G+工业互联网”发展新空间；探索央地协同发展新模式等。2021年7月工业和信息化部《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》结合当前5G应用现状和未来趋势，确立了未来三年我国5G发展目标。即到2023年，我国5G应用发展水平显著提升，综合实力持续增强。打造IT(信息技术)、CT(通信技术)、OT(运营技术)深度融合新生态，实现重点领域5G应用深度和广度双突破，构建技术产业和标准体系双支柱，网络、平台、安全等基础能力进一步提升，5G应用"扬帆远航"的局面逐步形成。面向制造业的5G专网运营白皮书现阶段我国5G行业和专网产业蓬勃发展，产业结构不断优化，市场规模迅速扩大，主要体现在：1)我国5G网络建设成效显著：据工信部数据，截至2022年底，我国累计建成并开通5G基站231.2万个，基站总量占全球60%以上，每万人拥有5G基站数达到16.4个，比上年末提高6.3个。随着5G网络建设不断加速，互联网、大数据和人工智能等信息产业不断发展壮大，智能制造、智慧医疗、智慧城市等新兴融合应用不断涌现，采矿、钢铁、电力、航空等多个国民经济行业的数字化和智能化不断推进，5G专网对传统产业升级、数字经济发展的引擎作用不断强化。目前，工业园区、港口和医院等重点区域已建成超2300个5G行业虚拟专网。电信企业利用5G切片技术提供了超1.4万个5G虚拟专网，助力各行业加快数字化转型。5G专网可以提供更高的可靠性、更低的时延、更强的安全性等优势，可以满足企业对高效通信和物联网应用的需求。GSA数据显示，截至2022年9月底，全球69个国家和地区的889多个机构和组织已经或正在部署基于LTE或5G技术的专用网络，其中大约40%的专用网络采用5G技术。其中，5G专网与制造行业应用的融合，提高生产效率以及调度能力，满足低时延和高带宽的通信需求。新一代数字能源通过5G专网建设数面向制造业的5G专网运营白皮书字化能源管理系统，实现能源数据、工业数据的智能管理，极大提高管理效率和节约能源成本。2)5G行业投资保持增长：2022年，通信业的固定资产投资总额达到4193亿元，同比增长3.3%。投资方向进一步倾向于新基建，其中5G投资超过1803亿元，占比达到43%。全国已经建设投资超4000个“5G+工业互联网”项目，打造了一批5G全连接工厂。三大运营商以5G网络为支撑，聚焦行业应用市场，持续积累技术能力以构建数字化、智能化平台，推动5G行业应用及数字平台深入发展。其中，中国联通累计打造了1.6万多个5G规模化应用项目，并且将这些应用项目规模复制到国民经济的52个大类，同时还打造了1600多个5G全连接工厂；中国电信已经成功发展了近1.5万个5G商用项目；中国移动累计签约5G行业商用案例超过1.8万个，5G专网收入达到25.5亿元。随着企业数字化转型的不断深入、5GR18标准冻结以及R19标准的到来，未来5G专网市场将持续发展，GSMA移动智库报告预测，2023年至2025年企业专网收入将占整个蜂窝连接的25%~40%。5G专网是未来的发展大方向，在国家政策的大力推动、各行各业的努力耕耘下，5G专网发展势必会给传统专网带来质的飞跃。2.2制造业对5G专网的需求制造业是立国之本、强国之基，是实体经济的重要组成部分，现阶段中国的制造业走到了变革的关键点。在《2022新制造白皮书：制造业数字化转型方向与五大阶段》中提到，当下，深度老龄化迫近、人口红利窗口减弱，土地、原材料、海运物流等成本齐刷刷上涨，中国制造企业正被推向新的境况中。5G专网的低成本、性能可靠、增强的安全性以及定制化等特点，令它在各个行业中有着不可替代的优势。制造业一直是5G专网的早期采用者。据估计，到2027年，这一比例将增长到接近90%。制造行业对于5G专网的需求主要考虑软硬件环境、安全、核心性能(速率、时延等)等方面，期望通过投资5G专网来实现更好的自动化效果。中国信息通信研究院从行业用户角度提出满足5G专网行业应用的五大需求：●能够承载多类业务：专网被广泛服务于政府、军队、公安、能源、消防、轨道交通等部门或领域，承载多类业务，还被用来进行应急通信和调度指挥。●提供数据安全隔离与保护：相对于公网，部分行业对网络的安全性及隔离性要求较高，使用公网无法保障数据的安全及满足对时延的高要求，所以部分行业基于专网频段独立自建，与公网完全隔离，能保障网络的稳定性、隐私和安全性。面向制造业的5G专网运营白皮书●独享网络资源且成本足够低：5G专网包含了独立的无线、核心网、承载网以及终端，意味着5G专网有着更高的安全性、独立演进能力、定制化能力以及成本低的特点。●自主进行网络运维：制造行业本身业务多样化，包括轻纺工业、资源加工工业、机械制造业以及电子制造业等，一旦出现故障将带来不可估量的影响。专网的应用不仅能帮助行业客户实现智能分析和设备管理等功能，还能满足数据不出专网区域的需求，达到自主运维、降本增效的目的。●5G专网和5G公网能够很好的融合：行业客户可以通过部署专网，让“企业私有数据"内部流通，又能放行普通数据与公网互通，较好地融合5G专网与5G公网，充分调动其间的信息互联。制造行业作为5G专网的主战场，相比其他行业和5G个人通信业务，其对于5G专网的可靠性及安全性具有更高的要求，运营商需要匹配制造业需求，为各类型制造企业提供定制化的5G专网服务，才能实现5G专网赋能制造行业变革的使命。2023年，工信部提出，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展，大力发展战略性新兴产业，加快传统产业和中小企业数字化转型，积极推行绿色制造、智能制造，扎实推进重点领域节能降碳。在经历过全球疫情爆发后，5G已经走进了“家门”,特别是在制造业、自动驾驶、城市抗疫等领域的应用就是最直观的例子。在“5G与工业振兴论坛”上，全国政协教科卫体委员会副主任、科技部原副部长曹健林担任论坛主席并表示，目前我国制造业的优势还是集中在终端的集成制造以及原材料加工制造，而零部件、仪器、工具和装备制造、关键核心材料以及高端装备制造类产业的短板制约了5G应用的进一步拓展。制造业作为我国实体经济的基础，是未来经济高质量发展的关键。结合我国制造业的市场需求和社会需求，引入5G专网将推动制造业的高端化、数字化、智能化升级，依托5G专网发展更高水平、更有竞争力的先进制造业将有效推动社会经济高质量发展以及支撑网络强国和数字中国的建设步伐。2.3制造业对5G专网能力挑战5G专网赋能制造业的核心在于利用5G专网满足制造业客户场景化的应用需求，同时，对5G专网能力带来了一系列挑战。1)网络及数据安全部分制造业客户顾虑5G专网的网络安全及数据安全问题，如何防范数据泄密、防范攻击，是5G专网赋能制造业的一项挑战。相较于其他行业，制造业对网络的隔面向制造业的5G专网运营白皮书离性要求较高，使用与公网物理共享、逻辑隔离的5G虚拟专网的数据安全性要略低于5G独立专网。为了满足制造企业更高的数据隔离和网络安全要求，一些制造企业选择自建5G独立专网，并采用5G专网专用频段进行频率间隔离，与5G公网完全隔离，让“企业私有数据”内部流通，又能实现普通数据与公网互通，不影响与公网的信息互联。从而保障网络的稳定性、隐私和安全性。2)高灵敏度和超低时延制造业客户对于时延、灵敏度、可靠性有着较高的要求：在矿井、油田自动化远程控制场景，需要5G专网支撑高清视频叠加远程高灵敏度工业控制，具备较低的时延、极高灵敏度、高可靠性。在大型高精制造场景，需要5G高灵敏度工业控制设备数据采集与控制工业安全可靠性设备接入，需要5G专网具备极低的时延、极高灵敏度、高可靠性。在制造业园区的安防监控场景，需要高清视频提供7*24小时监控，需要5G专网具备较低的时延、较高灵敏度、较高可靠性。3)大带宽、高速率、高并发等性能制造业对5G专网的挑战还包括大带宽、高速率、高并发等，下表以制造业生产车间场景为例，描述了对5G专网的功能和性能提出的挑战。表2-2制造业生产车间对5G专网的功能和性能挑战场景需求及挑战低时延大带宽高并发与高速传输安全隔离和可靠性业务场景5G功能要求业务场景5G功能要求业务场景5G功能要求业务场景5G功能要求制造业-生产车间(生产现场)现场控制类(如自动天车、机械5G网络保障毫秒级时延高清图像视频的上行传输(如钢材表面检测、现场安全管理)5G网络保障上行带宽仪表的数据采集5G网络支持局部区域内海量高并发、中高数据速率的物联网连接包括和公众普通用户企业内各业务之间的隔离5G网络提供具有超强抗干扰性、稳定性、可靠的数据传输、备份与恢复机制等面向制造业的5G专网运营白皮书第三章第三章制造业5G专网部署及建设3.1制造业5G专网类型及特点制造业5G虚拟专网产品是指基于运营商5G公网资源，利用端到端QoS或切片技术，为客户提供一张时延和带宽有保障的、与5G公网用户数据相隔离的虚拟专有网络。利用5G无线基站、传输网、核心网用户面及控制面端到端共享运营商5G公网，通过切片技术，为用户提供具有特定SLA保障的逻辑专网。譬如，通过5G无线侧网络切片，采用切片ID和5GQoS标识符(5GQoSIdentifier,5Ql)组合进行业面向制造业的5G专网运营白皮书务调度，基于基站调度约束来实现用户业务之间的软隔离，业务在使用PRB资源发生冲突时按照5QI优先级进行排序。制造业5G混合专网是指以5G数据分流技术为基础，通过无线和控制网元的灵活定制，为行业用户构建一张增强带宽、低时延、数据不出园的基础连接网络。5G混合专网的核心网用户面网元UPF为行业用户私有化部署，无线基站、核心网控制面网元根据客户需求灵活部署，为用户提供部分物理设备独享的5G专用网络。满足行业用户大带宽、低时延、数据不出园区的需求。该模式下行业用户网内业务数据在本地卸载，可通过功能定制优化，减小公众网络故障对用户生产业务的影响，保障生产安全。制造业5G独立专网产品是指利用5G组网、切片和边缘计算等技术，采用专有无线设备和核心网一体化设备，为行业用户构建一张增强带宽、低时延、物理封闭的基础连接网络，实现用户数据与中国联通公众网络数据完全隔离，且不受中国联通公众网络影响。面向制造业的5G专网运营白皮书制造业5G独立专网能够有效确保业务数据及终端/用户行为信息高度保密，且与5G公网端到端完全隔离。制造业5G独立专网从5G无线基站、传输网、核心网用户面+控制面端到端为行业用户单独建设，为用户提供物理独享的5G专用网络，满足行业用户大带宽、低时延、高安全、高可靠的数据传输需求。3.2制造业5G专网关键技术制造业5G专网采用一系列关键技术来满足制造业客户的业务需求，本章节主要介绍虚拟化技术、网络切片技术、多接入边缘计算。虚拟化最早来源于信息技术行业，目标是通过软件和硬件解耦，使用户能以单个物理硬件系统为基础创建多个模拟环境或专用资源。通信行业引入虚拟化技术后，推出了NFV技术，可基于一个原始网络创建多个虚拟网络，广泛用于5G核心网5GC。随着软硬件技术和能力的不断增强，推动了虚拟化技术在制造业5G专网的研究和应用，并提升了虚拟化技术带来的制造企业和5G专网运营商共赢的市场价值。面向制造业的5G专网运营白皮书3.2.2网络切片技术网络切片是提供特定网络能力和网络特征的逻辑网络，是网络虚拟化后的重要产品服务形态之一。成熟的5G网络切片可实现端到端的切片，即实现核心网络、承载网、无线网以及终端方面进行端到端的技术保障。核心网网络切片在规范和产品实现上都相对完善，主要技术包括网络切片的选择、切片会话管理、切片漫游等。承载网络对网络切片的支持分为两类方案，一类是软切片，另一类是硬切片。软切片主要指虚拟专用网络(virtualprivatenetwork,VPN)技术。硬切片主要指IP网络的灵活以太网技术、光网络的光通路数据单元技术。在无线网络方面，3GPP规范了无线网络对网络切片的感知、网络切片的选择、用户级的QoS保障机制等。无线侧对切片业务支持主要基于QoS机制保障网络切片服务。在终端方面，3GPP规定终端可支持多个网络切片并发，当签约多个网络切片服务时，终端需要支持多切片，确保不同业务使用不同切片。3.2.3移动边缘计算移动边缘计算(Mobileedgecomputing,MEC)是制造业5G专网的重要技面向制造业的5G专网运营白皮书术，是云、网、端的融合点，基于5G专网的MEC能力，可为制造企业提供“连接+计算+能力+应用”的灵活组合，进一步提升制造业5G专网的边缘智能水平。MEC技术通过对传统无线网络增加MEC平台功能网元，使其具备了提供业务就近部署及本地化处理等能力。MEC平台面向固定、移动等多种接入网络，按需就近提供流量引导等网络能力、边缘计算及存储能力、Al识别等业务原子能力、编排部署及自服务等平台能力，支持用户全面定制化，满足用户低时延、大带宽、高算力、数据安全等差异化需求。MEC平台支持通过提供API面向MEC应用进行能力开放，主要包括流量引导、QoS保障、固移融合等。3.3制造业5G专网部署要点5G专网的部署将决定5G专网赋能制造业的效果，接下来本章节将从频段、核心网配置、资产模式等角度介绍制造业5G专网的部署要点。频率策略是制造业5G专网部署的首要因素。制造业5G专网的频率选择首先需要考虑频段的传播特性。5G专网在低、中、高频段均可部署，不同频段具有不同性能和特点：面向制造业的5G专网运营白皮书●中低频段(1~6GHz)在室内环境中运行良好，能够在传输点相对较少的情况下实现广泛覆盖。●毫米波频段(24~29GHz、37~43.5GHz及66~71GHz)具有较高速率和较低延迟，信号更容易保留在建筑物内，可以减少对宏移动网络的干扰，但与中频段相比，需要更加密集的部署。●低频段(600~700MHz)覆盖半径大，信号穿透性好，适用于广覆盖和深度覆盖，但数据传输速率低，部分5G新技术无法使用。选择5G专网部署频率还需要考虑产业成熟度、组网性能、已用频段的重耕难度等因素。运营商现有5G频率主要有4.9GHz、3.5GHz、2.6GHz、2.1GHz和700MHz,5G专网频率规划需综合考虑公网的频率规划和定位、行业应用的业务特征、覆盖的范围等，选择相适应的频率及使用方式。5G专网共享公网频率资源或预留频率资源时，需重点分析不同应用场景的具体业务模型、公网和专网业务间的容量协同策略等。5G专网在某些特定区域使用专用频率时，需重点考虑与公网之间的干扰隔离等问题。对于中远期的5G频率规划，高频mmWave频段、非授权频段也是5G专网频率的一个重要方向。此外，对于某些制造业场景会对5G专网有大带宽、宽频段的保障需求，在这些制造业场景进行专网部署时，可通过QoS带宽保障、预留RB资源、配置独占RB资源、专站专频等方式对制造业用户带宽进行保障，上行大带宽则需考虑灵活采用上行占比高的帧结构。可以设定无线切片级别的保障速率和最大速率以及引入切片后的优先级调度对5G专网带宽进行保障。●预留RB资源：根据带宽、流量需求，设定部分预留RB的资源比例。根据带宽、流量需求，设定独占RB的资源比例。独立建站，选定专用载频的容量，根据行业业务需求，选定5G专用基站的容量。制造业5G专网核心网规划应侧重于制定不同的网络切片策略，根据制造企业的面向制造业的5G专网运营白皮书业务需求和特点采取合适的切片方式，如共用切片、独立的逻辑切片、独立的物理切片等。从5GC公网中虚拟出相应的资源组成制造业5G专网核心网，制造业5G专网核心网共享公网核心网的全部网元，面向有广域覆盖、通用需求的场景。公专共享的UPF按照公网的原则和要求建设，一般不考虑下沉。当规划数据不出制造企业园区、时延敏感等特定需求的制造业场景时，需要为制造企业专网建设物理独立的专网UPF,加上从公网中虚拟出的其他5GC资源组成制造业5G专网核心网，此时专网UPF按业务需求下沉。当制造企业对专网数据安全性、专网的稳定性、时延和速率等有着极高的要求时，应为此类制造企业和园区搭建物理完全独立的5GC专用网络。此类5G专网核心网规划应侧重于制定轻量化5GC核心网的建设策略，包括网元的部署模式、设备选型、关键指标的评估、码号分配及用户数据管理等。针对制造业5G专网，其资产主要包括网络设备和网络软件。企业在部署5G专网时，有两种资产所有权模式可选： 面向制造业的5G专网运营白皮书●5G专网自建模式：制造企业购买5G专网网元设备资产，并拥有5G专网的资产所有权。●5G专网租赁及服务模式：制造企业不直接购买5G专网网元设备，而是采用租赁或服务的模式部署5G专网，5G专网的资产所有权属于运营商或设备商，或第三方服务提供商。3.4制造业5G专网部署方案及典型案例本章节介绍制造业5G专网的部署方案，包括大型制造工厂案例、精密仪器制造厂案例、铸造加工厂案例、典型制造园区案例。3.4.1大型制造工厂部署方案针对制造业典型场景-大型制造工厂，以某汽车5G专网为例进行介绍。其5G专网组网结构如下图：MEP园区边缘置)MEC网③传输传输专公图3-1某汽车5G专网组网结构图在某汽车制造厂园区内新建5G基站，在园区本地机房建立下沉部署的MEC节点，厂区的终端通过基站接入5G专网，厂区的流量根据UPF的分流测量决定这些流量是送往公网还是留在企业专网内处理。方案中各个部分的功能：①端侧：5G工业网关&工业CPE,提供工业级物理接口、丰富协议；③承载：基于DSCP进行业务优先级保障；④MEC:MEC下沉园区部署，保障数据不出园区；⑤核心网：对用户进行QoS策略制定和管理；面向制造业的5G专网运营白皮书》》UP+:1.双UP卖荷分报；1.我阳台MAR备ATN980C(2410G).2.MARL累MEPC*10G,MACU**10G基话：基WMAR库，上0*1*10G边缘云平台，部署第三方应用。CUMCR1民MCR2MfR核心智能城域网汽车制选厂内具后大汽车制选厂内具后大长安内网汽车制造厂中心机房(①C)D01/2LFF-2BUupu50室分基站BUJDCGW1/2LPF-1汽车制造厂中心机房(CDC)WR)图3-2某汽车制造公司5G专网架构此外，为保证数据不出汽车制造厂区。基站、MA要部署在厂区内。基站与MA之间的光纤传输、MA与UP之间的光纤传输，设置在厂区内。3.4.2精密仪器制造厂部署方案针对制造业典型场景-精密仪器制造厂，以某智能科技5G专网为例进行介绍。某智能科技工业园F4立体仓到车间物料配送将通过AGV小车进行，因厂区内传统Wi-Fi网络频段已被大量占用且十分密集，采用Wi-Fi部署的方式会对现有网络产生干扰且AGV小车的运行也会受到影响。由于新兴5G技术具有高速率、低时延、大连接等特性，且与现有Wi-Fi频段不会产生冲突，因此需要采用5G覆盖方案支撑立体仓内AGV小车的正常运行。建立5G企业专网，通过5G+AGV实现立体仓库到车间的物料配送，提升厂区物流运输的效率，帮助厂区实现了仓储物流的降本、提质、增效。在实现AGV正常高效运行的同时，要求5G网络全覆盖，在AGV路径范围内不存在网络信号盲区，满足至少25台AGV小车同时运行的通讯能力，AGV小车行驶路线区域内5G室分设备若面向制造业的5G专网运营白皮书发生单台设备故障应有冗余机制保障AGV小车不受影响。室分设备应有监控机制，对室分设备故障进行告警并进行及时更换。5G企业专网以5G+UPF方式组网，立体仓内室分设备应有冗余部署，BBU以及UPF等设备需有多线路多局址冗余部署，5G网络信号回传至园区VPN专线应有冗余部署，保证仓库不间断物料配送的基础网络需求。为保障仓库AGV小车不间断物料配送，某智能科技5G专网的建设采用两套室分系统，通过BBU、UPF冗余部署的方式保障AGV不间断的正常高效运行。整体组网方式及数据流向如下图所示：核心男C面核心男C面器AGV室分系统二BBU机房园区共享该城市两个核心机房MEC,MEC根据用户业务流特征(目的IP、端口、DNS域名等),将访问本地网络的业务流分流到某智能科技园区本地业务服务器，实现业务流量的本地分流与卸载。对于某智能科技公司生产现场的5G终端数据，通过运营商智能城域网(或IP-RAN)对接至核心局房UPF,由N3接口实现无线数据与UPF之间的数据收发，UPF通过IP地址和端口号、或DNS解析等方式进行业务分流，经N6接口送回至MEC平面向制造业的5G专网运营白皮书台，MEC平台对业务数据进行清洗、整理、编解码等实时处理，处理过的数据经专线回传至某智能科技公司的企业内网服务器。目前，某智能科技园区周边已完成5G宏站部署，实现室外信号连续覆盖。系统架构如下图：2XE)签重分革的AGVUPF(职通核心局房f)X3)6BU1图3-4某智能科技公司专网系统架构图3.4.3铸造加工厂部署方案针对制造业典型场景-铸造加工厂，以某压铸公司5G专网为例进行介绍。某压铸公司是一家集设计开发、模具制造、压力铸造、机械加工于一体的大型综合性企业。在中国联通边缘云整体布局中，按照MEC网络集约化的建设和管理要求，某压铸公司5G?专网方案建设的MEP的管理面和UPF的控制面分别属于不同的大区，业务面(UPF和MEP平台)下沉到压铸公司园区区机房中，MEC的管理面会向压铸公司的内网园区提供一定权限范围的用户自服务、自维护和自管理功能。某压铸公司的中心机房MEP平台按照分流+平台专享模式部署，分流网元UPF面向制造业的5G专网运营白皮书及平台均部署在压铸公司中心机房，分流网元、平台均为压铸公司专享。对于需要本地分流的业务，分流网元将流量分流至本地平台，本地为客户提供服务。边缘MECMESERP……服务器《5G网关传输到基站45G基站大区核图3-5某压铸公司5G专网架构某压铸公司园区下沉部署MEC,根据用户业务流特征(目的IP、端口、DNS域名等),将访问本地网络的业务流分流到本地业务服务器，实现业务流量的本地卸载，降低用户访问时延，数据不出园区。公网业务通过联通传输设备，被送至核心机房，再通过联通核心机房的公网UPF出去到公网。园区规划TAI区，企业用户和公网使用相同DNN,普通用户签约数据无需变更。此外，UPF和MEP平台下沉到某压铸公司中心机房部署，分别由UPF和MEP组成，并且需要新建防火墙以保证MEP平台的安全性。控制面数据由基站经传输到达智能城域网，通过承载B网与成都控制面通信；园区内网用户面数据经UPF分流到MEP平台，同时企业园区内部网络也可以经防火墙访问MEP平台；园区内网终端要与公网通信，通过园区UPF,经智能城域网与联通核心机房的UPF连接，从而接入169网。面向制造业的5G专网运营白皮书3.4.4制造企业园区部署方案针对制造业典型场景-典型园区，以某车企通用园区5G专网为例进行介绍。在该车企通用园区内新建5G基站，在园区本地机房建立下沉部署的MEC节点，厂区的终端通过基站接入5G专网，厂区的流量根据UPF的分流测量决定这些流量是送往联通网络还是留在企业专网内处理。方案中各个部分的功能：①端侧：5G工业网关&工业CPE,提供工业级物理接口、丰富协议。②无线：基于5QI进行业务优先级保障。③承载：基于DSCP进行业务优先级保障。④MEC:MEC下沉园区部署，保障数据不出园区。⑤核心网：对用户进行QoS策略制定和管理。⑥边缘云：园区部署MEP边缘云平台，部署第三方应用。联通UTN2.0N4,管理BABA汇聚机房汇聚机房))9核心机房10G光口接联通980C设备核心机房车企园区车企园区x应用终端50基站图3-6车企园区5G组网部署架构图如图所示，MEC部署在厂区机房，承载厂区业务。在厂区机房部署A设备，新建A设备和现网成环。厂区基站和A设备通过光纤直连。MEC和A设备通过光纤直连。MEC和厂区服务器通过光纤直连。面向制造业的5G专网运营白皮书专网运营4.1制造业5G专网运营要点制造业5G专网运营要点包括以下5个方面：(1)资源管控要求高：因其需支撑制造生产，相比普通5G网络，对网络性能、可靠性要求更高，资源管控应从更综合、更全面的角度考虑，集成资源关联、资源管理、业务编排、资源协同等多专业能力。面向制造业的5G专网运营白皮书(2)关键性能指标要求高：包括接入性、保持/稳定性、移动性、完整性、业务感知、利用率等。制造业5G专网需跟得上业务需求变化并及时对性能进行优化，保证其满足业务需求。(3)可靠性要求高：网络可靠性对制造业专网网络稳定、高效运营至关重要。可靠性保障涉及多个层面，包括硬件层、虚拟层、应用层等。可以从流程机制、资源评估、网元倒换、业务监控等多角度着手，构建业务端到端保障体系，切实保障网络可靠性。(4)安全保障要求高：安全性是制造业引入5G专网的前提，5G专网的安全保障可根据客户的安全需求，将终端、网络、应用多层次安全保障技术进行融合。(5)能力开放：5G专网支撑的5G+智能制造是制造业升级的必由之路，而为满足制造业专网对信息感知获取、智能判断决策、自动执行等功能的要求，实现先进制造模式，就必须以关键制造环节的智能化为核心，以端到端数据流为基础，以专网基础设施为根基，打造全流程开放5G专网能力开放体系。制造业5G专网资源管控从无线、核心网等专业范畴来看所涉及的要素主要包括：(1)RB资源，包括上行RB、下行RB、切片组RB。(2)信道资源，包括CCE占用率、寻呼信道占用率等。(3)功率资源，包括小区最大发射功率、小区平均发射功率、小区平均发射功率利用率等。(4)RRC资源，包括RRC连接用户数占用率、切片组RRC连接用户数等。(5)传输资源利用率，包括Xn接口平均发送速率、Xn接口可用带宽、NG接口平均发送速率、NG接口可用带宽等。(6)UPF网元的资源，包括N4会话建立成功率、平均负荷、UPF下行流程、UPF上行流量、地址池使用率等。(7)AMF、SMF网元的资源，包括系统平均负荷、系统最大负荷、虚拟CPU使用率、虚拟Memory使用率、虚拟Disk使用率等。资源管控包括资源关联、资源管理、业务编排、资源协同等多方面能力：(1)资源关联：实现网络连接与逻辑控制直接的解耦，同时也就实现了数据流从下至上的打通，针对业务、资源池、网络、基础设施等，将专网中不同资源、不同专业、不同维护场景的孤岛数据，通过关联关系串联起来，形成一张完整的资源面向制造业的5G专网运营白皮书关联网络，包含部署、配备、上\下联、运行等出现在生产场景中的种种资源关系。资源关联网络提供数据接入与管理能力，实现分层分级能力构建，支持资源更新，资源变动时，进行同步更新；同时可提供合规性检查，提升质量管控。资源数据的关联，使得工厂IT网络与OT网络间信息能更灵活的流转，最大程度地满足高层级系统向现场层延伸的需求，实时回传用于优化生产的数据。(2)资源管理：制造业IT及OT的融合及扁平化是制造业网络的发展趋势之一，利用5G虚拟技术，针对网络中VNF资源、虚拟资源、物理资源等，以网络拓扑为中心，构建基于资源关系的资源池蜂巢拓扑、纵向及横向拓扑关系，实现网络信息的一点可视，以智能化运维的手段全方位监控专网运行情况，实现专网可维、可视；通过端网业协同化管理，支持内外网设备聚合管理，满足一点管理、自主控制的需求，实现专网可管、可控。(3)业务编排：生产柔性在制造业中扮演的角色越来越重要，制造产业经常需要基于不同订单对生产线及产品快速调整，而5G专网提供切片等功能可以进一步实现单个设备中的多个业务承载于不同VLAN的能力。那么基于网络中所有资源的全面向制造业的5G专网运营白皮书生命周期的自动化管理以及编排，通过集中化的编排协同、配置管理，就可以实现对网络的统一控制和管理，实现不同业务场景下网络的快速搭建，与业务需求动态变化的实时响应，从而支持生产线及生产内容的灵活调整，灵活满足客户定制化要求、极大缩短生产周期。(4)资源协同：制造业专网在对网络虚拟资源、IT物理资源等进行管理的同时，期望凭借“联接+计算”双引擎打造“CT/IT融合”差异化优势的重要底座，包含CT基础网络、IT基础资源以及相关管理协同能力。在运营商的运营平面中，网络中台(包括数据中心等)、行业中台(或政企中台，包括资源/数据中心等)必须实现资源的快速匹配，通过资源协同支撑定制化应用从而为客户提供快捷的专业服务。4.3制造业5G专网性能提升制造业5G专网的关键性能指标包括接入性、保持/稳定性、移动性、完整性、业务感知、利用率等。 通过5G专网无线接入指标，评估专网接入能力。指标包括：RRC连接建立成功率、QoSFlow建立成功率、NG接口信令连接建立成功率、UE上下文建立成功率、无线接入成功率、寻呼拥塞率、TCP建立成功率，还包括PDU会话建立成功率、DRB接入性、信噪比、信号质量等辅助指标。(2)保持/稳定性 通过衡量掉线率/重建率等评估5G专网的网络保持性/稳定性。指标包括：QoS通过衡量切换成功率衡量网络移动性。指标包括：gNB站内切换成功率、Xn接口站间切换成功率、Xn接口站间切换成功率、同频切换成功率、异频切换成功率，还包括切换时长等指标。通过衡量时延/流量/丢包评估网络完整性。指标包括：RLC/MAC及空口下行包平均时延、无线侧下行包时延、无线侧上行包时延、上行PDCP层用户面流量、下行PDCP层用户面流量、上行RLC层用户面流量、下行RLC层用户面流量、上行PDCP层用户面丢包率、下行PDCP层用户面弃包率、下行RLC层用户面丢包率、上行RLC层用户面重传率，还包括空口时延、端到端时延等。(5)业务感知业务感知层面，针对业务不同特性选不同指标进行评估。业务感知与5G专网所承载的业务直接相关，譬如在5G制造业专网中，业务感知指标主要包括：时延、RTT时延、卡顿率、上行平均吞吐率、下行平均吞吐率、上行速率、下行速率、视频初始缓冲时延、画面码率、画面帧率、视频卡顿时长、丢包率、视频乱序率、视频乱序率、视频发包间隔抖动率、视频发帧间隔抖动率等。通过衡量网元负荷/会话时长等评估网络利用率。指标包括：小区上行有效吞吐率、小区下行有效吞吐率、频谱效率、小区上行PRB平均占用率、小区下行PRB平均占用率，还包括网元负荷、PDU会话建立时长、会话容量峰值利用率、PDU会话建立成功数等。4.3.2性能提升典型方法(1)无线传输时延降低技术近年来，越来越多的应用基于5G专网实现机器人、无人机等远程控制通过5G专网传递机器视觉监测结果，并基于此执行控制性操作。这类场景对5G专网的数据传输时延和时延稳定性提出了较高要求，因此需进一步寻求降低传输时延的技术方案。面向制造业的5G专网运营白皮书数据传输时延由两部分构成，一部分是数据在传输过程中的固有时延，这部分时延固定，难以缩减；另一部分则是实现资源调度过程中的调度及等待时延，这部分时延可以通过预调度及免调度等技术减少。如果终端有上行数据传输需求，需要先在PUCCH信道上发送调度请求，基站向终端上行授权后，终端根据基站上行授权指示的位置发送上行数据。通过使用预调度技术，即一旦基站给终端发送下行数据之后，考虑到终端有相应回复就会有上行数传需求，基站在一段时间内对终端进行主动授权，不需要等待终端发送调度请求，实现终端资源的预先分配，从而减少了信令交互时间。采用免调度技术，对于终端在固定时间内将多次发送数据的场景，基站只给终端发送1次调度授权，后续时间内则不需要再发送调度请求，终端在激活上行资源时可采用在RRC资源分配时直接激活或通过下发DCl指令激活2种方案。由于上行预调度技术和免调度技术，是通过预先分配上行资源实现的，因此不可避免地会造成上行网络资源的空占问题，在上行传输带宽要求极高或上行无线资源较为紧张的场景，需谨慎使用。(2)基站节能技术部分5G专网业务场景中，需要专门为5G专网客户提供独享的5G基站。这种场景下，5G基站是部署在专网客户所属的独立地理区域的，基站的电费也需要由客户分摊。5G基站的高能耗问题尤为突出，因此利用5G专网业务特点和节能技术，适当降低5G基站能耗，能够为专网客户带来直接的经济价值。具体的节能技术包括符号关断、通道关断、载波关断、深度休眠等。在网络业务负荷较低、用户数较少的情况下，对部分不需使用的基站资源进行关断，从而达到降低能耗的目的。●在基站设备中，射频单元的功率放大器能耗最大，在没有信号输出时，功放也会产生静态能耗，符号关断是在小区部分符号或子帧没有数据承载时，动态关闭对应符号或子帧周期内的功放。●通道关断是指在小区业务量较低的时段，基站关闭射频单元的部分通道，即降低基站收发通道数。●载波关断是指通过识别和定义基础覆盖用载波和容量增强用载波，在业务量较低的时段关闭容量增强用载波，以降低能耗。面向制造业的5G专网运营白皮书●深度休眠是指在无业务时段，或有覆盖用载波支撑的情况下，将射频单元深度休眠，从而最大程度降低能耗。相比于公网业务，部分专网业务的业务量潮汐特征更为突出，在部署初期业务量较低，都可以更充分地利用节能技术降低5G基站的能耗。现网中使用符号关断一般可获得5%~10%的节能增益，使用通道关断技术可获得10%~15%的节能增益，使用载波关断或深度休眠技术可获得40%~60%的节能增益。(3)质差对象聚焦法基于制造业的特点：连续生产，长时间连续不断地生产一种或几种产品；生产设备种类繁杂，多类型不同设备组成生产线共同完成一种或几种产品的制造，制造业5G专网可以采用质差对象聚焦法，即聚焦重点质差时段、重点质差设备进行问题分析、问题排查及性能提升，具体方法流程图如图4-1所示。关键指标分析关键指标分析(不同时段的对比)进一步对比差错码(质差时段与非质差时段)专网行业原因无线专业原因数通专业原因核心网专业原因终端专业原因进一步对比差错码(质差对象与非质差对象)(不同设备的对比)无需优化无需优化图4-1质差对象聚焦法流程面向制造业的5G专网运营白皮书a.对关键指标进行趋势分析，对比不同时段的质量差异；b.如果有明显的质差时段，则进一步将质差时段差错码的分布与非质差时段差错码的分布进行对比，针对显著增多的差错码，进行原因分析，跳转至步骤e;c.对关键指标进行不同设备间的对比分析，查看不同设备的质量差异；d.如果有明显的质差设备，则进一步将质差设备差错码的分布与非质差设备差错码的分布进行对比，针对显著增多的差错码，进行原因分析；e.如果差错码指示的原因指向行业，则由行业用户进行专项优化；f.如果差错码指示的原因5G网络，则视指示原因对应的具体专业，由无线/数通/核心网/终端专业进行相应的专项优化。某冶金集团铜精矿料智能化系统通过对天车5G无线传输的自动化改造，实现了其作业区的桥式起重机自动化、无人化、智能化的最终目标，铜精矿配料仓全无人化的物料入库、混料、上料、散料的高效智能作业，达到既可通过智能控制软件和智能识别系统实现全自动智能化作业，也可通过操作人员在远控操作中心操作台上的任务终端工控机选择指令，通过操作台手柄按钮等对桥式起重机进行操作及现场人员手动操作。面向制造业的5G专网运营白皮书(1)某冶金集团5G专网-视频卡顿问题【故障现象】铜厂天车调试过程中，中控室视频显示设备呈现的天车视频摄像头频繁出现卡【故障分析及解决】引入质差对象聚焦分析方法后，以5G传送的不同长度IP包作为分析对象，对比不同对象的质量差异，迅速锁定了超短包占比过高、分片率严重的问题。蓄页城市…透选择-上行数据包长度1025-1518占比%)2021-05-2214:207460[298]金昌205485%2021-05-2214:257541[298]金昌2454图4-2IP包长度占比统计结合网络拓扑，直接定位了是IP摄像头包长设置问题，予以校正后，视频卡顿现象消失，视频清晰流畅，满足生产使用需求。PTN专线UPFCE1/2gNB三层交换机天车车间大梁左枪机大梁右枪前视枪机球机AMF区图4-3天车专网拓扑查润查润面向制造业的5G专网运营白皮书(2)某制造厂5G专网-天车运行中断后无法恢复【故障现象】铜厂天车正常过程中，突然中断，中断后重启CPE设备，网络连接指示一直显【故障分析及解决】引入质差对象聚焦分析方法后，以终端设备作为分析对象，迅速锁定了2#天车CPE的质差现象，再对比其与非质差设备的差错码分布，无线专业差错码、数通专N/N2N/N2市一圆法格-·格式分钟*小对时间2071-07.2121母2021-07.21.22号码14408996000452021-07-212147:462021-07-2121:47492021-07-2121:49:562021-07-2121:-50:00291甘贵29]甘费291甘票29]甘2]免数2失数四失数团92xbxagsamfmbhw10.124.212.xbuaguamfmooibhw2021-07-212150591970205100039378Handoveoutxbxagsarmfmooibhw2021-07-2121:5102[29]甘置2021-07.21215121图朱教2021-07.212151:21(1)成功10城市贵…格式天◎小时分种时间2021-07.21用2021-07-22用号码请开的时习L2IP通建立技态LIP多资建立位L2TP建立时[mg]L2IFH磨度厂图P片第度2021-07.212149:116000000000011[298]金器2]失数[1]SCCRQ0017217.0.31172.168.1028100.2021-07-2121:49:362021-07-2122101160000000000286000000000011[298]金品[2931金昌[应功21失向KCN0001172.168102172.168102882021-07-2122:15:366000000000028[298]金品川或功闹KCCN02200172.1681028100.图4-4差错分布统计(3)某制造厂5G专网-TCP承载建立指标过低 【故障现象】到10%。面向制造业的5G专网运营白皮书引入质差对象聚焦方法后，分析故障时间点的通信行为，定位出三类故障：●故障1:终端A(IP1)与终端B(IP2)通信模块出现故障。解决1:对终端A和B的通信模块诊断修复。●故障2:现网配置了未开通设备的通信请求，造成TCP建立成功率下降。解决2:将未开通设备的配置删除，避免了对网络带来的额外开销。●故障3:现网配置了不存在设备的通信请求，造成TCP建立成功率下降。解决3:将该误配信息删除，避免了对网络带来的额外开销。4.4制造业5G专网可靠性保障5G专网用户具有多种数据隔离的需求，某些5G专网客户希望降低5G专网成本，多个客户可以共享5G专网的无线资源，但仍需要保障不同客户数据传输的服务质量或无线传输通道相对隔离。此外，还有一部分5G专网客户希望自身不同业务之面向制造业的5G专网运营白皮书间能够实现传输隔离，并且部分业务需要有较高的可靠性保障。根据无线资源共享程度和方式的不同，有多种数据隔离和可靠性保障方案：(1)基于QoS的保障方案在资源有限的情况下，通过为不同客户或不同业务配置不同的业务调度权重、接纳门限、队列管理门限等，以“按需定制”的方式提供差异化服务保障，例如，高优先级的业务能够被基站优先调度，从而优先抢占无线资源，获得更可靠的速率保障，并且享受更低的调度时延。(2)基于RB资源预留的保障方案有静态预留和动态共享及混合共享等多种模式，一种典型的方案是将一个小区的无线资源划分为3份，一份供一般用户或业务共享使用，一份供RB预留用户或业务专享使用，一份由RB预留业务和一般业务共享使用。其中RB预留用户专享使用的资源，又可以按需分为多个切片、每个切片使用固定且独立的RB资源块组，允许多个切片共用同一个小区的RB资源，从而使得使用预留RB资源的用户或业务之间面向制造业的5G专网运营白皮书的数据逻辑传输通道隔离，且能够享受可靠的传输资源保障，同时，RB预留业务与一般业务也能通过共享方式提高资源利用率。(3)基于频率预留的保障方案基于频率预留的保障方案通过将频率资源切分为不同载波的方式，不同用户或业务使用独立的载波和小区，从而实现最大化的逻辑资源隔离和传输保障。该类方案已逐步应用于各类5G专网业务中。在应用过程中，采用基于QoS的保障方案，需注意当无线资源利用率十分空闲和十分紧张时，都难以体现保障效果；采用基于RB资源预留的保障方案，需要控制好业务独享的RB资源在总无线资源中的占比，占比过高将直接降低整个小区的系统容量，占比过低也将难以形成足够的传输保障效果；采用基于频率预留的保障方案，需要通过多种技术结合保障指定终端接入指定频率的载波，以避免数据隔离失效。4.4.2核心网侧可靠性保障固定有线传输方案天然具有较高的可靠性和成熟的数据隔离、传输性能保障方案。行业客户对5G专网也提出了可靠性保障需求。面向制造业的5G专网运营白皮书网络可靠性对制造业专网网络稳定、高效运营至关重要。核心网可靠性保障涉及多个层面，包括硬件层、虚拟层、应用层等。需要从流程机制、资源评估、网元倒换、业务监控等多角度着手，构建倒换业务端到端保障体系，切实保障网络可靠性。5G专网可靠性保障包括多种方式：(1)预警体系保障结合制造业专网特性，充分考虑专网各网元关键KPI,建立预警评估指标体系，利用预警评价指标开展风险识别、诊断、预控。预警评价指标作为风险预警中最关键的环节，需要能敏感地反映故障隐患状态及存在的问题，通过配置时间分段的恒定阈值、动态阈值以及容量指标预测等方法对重点KPI指标的异常检测和预测。对于多业务指标型网元，采用木桶原理找到业务指标，推算出最低的指标为其现场部署网元容量的评估指标。(2)容灾节点部署一般可采用冷备机制，非接管期间容灾节点不承载业务，所有容灾节点网元保持加电运行，仅做周期性业务拨测；优先采用现网成熟的技术，保障关键时刻能顺利接管故障网络的业务；容灾节点内部数据优选并尽量提前配置、自动生效，容灾节点与外部互联的数据可人工干预，按需配置/加载。(3)业务倒换当发生容灾切换时，需要专网网元、资源池和硬件设备一起协调工作才能保证业务成功切换。一次容灾切换涉业务网元流程配合。另外DC资源池硬件设备、虚拟层、承载设备作为基础设施需要健康稳定运行，所有配合网元稳定健康运行是容灾切换必(4)无感知业务升级面向业务升级场景，为了最大程度保障专网用户业务感知，可采用灰度升级/快速回滚等功能，支持网络新老版本同时在线运行，现网用户可分批次平滑无损迁移至新版本，全程业务不中断，用户无感知，从而实现微服务动态加载快速试错，助力业务创新。随着5G专网的不断发展，行业客户对5G专网的可靠性要求也越来越高。与网络自动驾驶分级的思路类似，对专网可靠性的评价和保障也应该根据行业差异化的需求，考虑适当的可靠性分级，从而为更广阔、更多样化的行业应用提供参考。●L1级：通过自愈、重生和迁移机制，故障发生时本地快速恢复，适用于对业务中断要求不高的场景。●L2级：采用1+1硬件冗余，无硬件单点故障，服务器、交换机、防火墙双网双平面，双物理端口备份，适用于大部分行业专网。●L3级：1+1热备，会话级同步，故障时业务不中断，适用于对核心网有高可靠需求的行业应用场景。通过引入双频组网和端到端帧复制与消除技术，在两个5G网络间实现业务流的双发选收，有效降低端到端时延、抑制报文抖动并提升端到端可靠面向制造业的5G专网运营白皮书性，适用于对端到端5G系统有超高可靠需求的行业应用场景。4.5制造业5G专网安全保障安全性是制造业引入5G的前提，专网的安全保障可根据行业用户的安全需求，将终端、网络、应用等多层次安全保障技术进行整合。对于制造业专网，可借鉴大规模通信网络安全运营经验，让行业获得来自运营商的电信级安全保障服务。比如，通过虚拟局域网(VLAN)实现多个逻辑隔离的专属通道，实现专网用户和公共用户的业务隔离，互不影响，保障用户业务安全；对于安全性要求更高的保密业务，可以采用FlexE技术实现承载不同业务的网络切片之间的物理隔离。安全性保障需要从终端、网络、接入、数据传输等多方面保障专网运营安全。终端安全：终端安全防御可基于数字证书信任体系，针对终端设备安全机制缺失、数字认证技术瓶颈、设备种类繁多身份不统一、终端设备资源受限等现状，重点解决物联网的大连接、低带宽，低时延、跨域离线、高效率的终端安全接入需求。通过安全芯片、设备“一机一密”机制、终端平台双向身份认证等策略，提升面向制造业的5G专网运营白皮书5G行业终端安全防护能力。网络安全：为了应对专网网络的安全威胁和挑战，可基于纵深防御、零信任、自适应三大安全设计原则，采用基础安全的可定义、可增强的切片安全技术，包括GBA认证、切片安全隔离、切片认证等。同时，通过动态防火墙、内网白环境管控以及网络异常监测，异常行为处置，资产安全，安全态势呈现等技术手段保障网络安全。边缘接入安全：边缘接入，需具备电信级的安全保障能力和按需集成的安全加固能力，主要包括针对布局类