2021-05-31-中国信科,大唐移动-工业园区5G专网部署白皮书_32页_5mb

报告摘要

工业互联网园区5G专网技术方案总结

核心内容

工业互联网园区网络是实现园区内企业设备互联和信息互通的重要基础设施，由工业生产网、企业信息网、园区公共服务网和云基础设施组成。随着信息化发展，园区对无线化、多业务接入、安全、异构终端管理、内外网交互、组通信和精准定位等需求日益增长。5G专网凭借其大带宽、低时延&高可靠性、海量连接等特性，成为满足这些需求的首选技术方案。

主要观点

5G专网的优势：
- 提供良好的网络覆盖性、双向认证的安全性、更快的速度和更低的延时抖动。
- 支持移动业务连续性和无缝移动通信机制。
- 5G网络架构支持NSA和SA两种模式，SA是5G网络演进的终极目标，适合工业场景。
现有5G专网部署方案：
- 虚拟专网方案：成本低，但数据可能流出园区。
- RAN和控制面共享方案：成本较高，适合对安全有较高要求的场景。
- RAN共享方案：不涉及核心网N4接口开放问题，适合局域场景。
- 物理隔离独立专网方案：安全性最高，但建设成本也最高。
5G专网组网模式与方案：
- 建议采用SA架构进行5G专网建设。
- 引入NPN（非公共网络）技术，建立独立专网，确保数据不出园区。
- 专网由终端设备、基站设备、MEC设备、核心网设备和网络管理平台组成。
5G定制化能力：
- 网络切片用于业务隔离和保障，支持eMBB、uRLLC和mMTC等场景。
- TSN（时间敏感网络）技术实现无线化，提升时间同步和低时延抖动能力。
- 组通信方案通过5G LAN技术实现终端间的直接通信，支持静态和动态组管理。
- 定位方案结合5G与BLE、卫星等技术，实现室内外无缝定位。
关键网络产品：
- 轻量化核心网通过功能裁剪和合设，降低成本和复杂度。
- UPF（用户面功能）需支持定制功能，如工业以太网协议、确定性网络等。
- MEC（多接入边缘计算）平台集成TSN、组通信、定位等系统功能。

关键信息

1.1 工业互联网园区网络需求

无线化需求：支持户外挖掘机、室内AGV等移动设备，实现灵活快速布网。
多类型业务接入需求：
- 高带宽场景：如4K/8K视频监控，需上行速率 $>25\mathrm{Mbps}$ 或 $>100\mathrm{Mbps}$。
- 超低时延 & 高可靠性场景：如自动驾驶、工业控制，需时延 < 5ms，抖动微秒级，可靠性 $99.9999%$。
- 大连接场景：设备连接密度可达百万 $/\mathrm{km}^2$，传输时延通常在50ms以上。
安全需求：数据不出园区、定制加密算法、支持高保密等级。
异构终端接入：支持3GPP、Wi-Fi、ZigBee、以太网、光纤、工业总线等接入方式。
内外网交互需求：支持园区内终端访问公网业务及园区外终端访问园区内业务。
组通信需求：支持组播和广播机制，满足如馈线自动化等场景需求。
定位需求：支持室内外一体化定位，精度可达3米左右。
自主运营管理需求：企业可自主管理网络、终端和业务，具备独立的用户数据库和运维平台。

1.2 5G专网的优势

优势项	说明
容量和覆盖	大容量、广覆盖
技术演进	全球标准演进，提供5G网络定制化能力
性能	提供工业级的可靠性、超低时延、低抖动
业务质量	网络切片实现业务隔离和优先级保障
安全性	提供电信级安全性
移动性和定位	支持无缝移动通信、室内外一体化定位