5G确定性网络，是不是未来

　　5G需要一张怎样的商用网络？

　　2月23日，在MWCS 2021(世界移动通信大会上海展)上，工信部副部长刘烈宏透露，中国在5G网络建设方面的累计投入已经超过2600亿元。

　　2600亿元的建设投入带来的是建成了71.8万个5G基站、实现了2亿+5G终端连接量，5G网络已覆盖全国所有地市。

　　5G的应用场景80%是面向行业(To B)市场。

　　行业市场不同于消费市场，对网络延时和网络稳定性都提出了苛刻的要求(例如20ms&99.999%)。手机偶尔有一两秒没信号或许不是什么大问题，但在工厂中，哪怕出现1秒的延时，都可能造成最终生产出的产品不达标。

　　这就使得5G在进入行业市场、工业市场时，需要提供5G专网。

　　什么是5G确定性网络?

　　三大运营商提供了怎样的专网部署模式?

　　5G确定性网络又能为产业带来怎样的改变?

　　……

　　1

　　5G确定性网络架构

　　什么是5G确定性网络?

　　对于这一概念，华为联合信通院、三大运营商在2020年发布的《5G确定性网络产业白皮书》中做了如下定义：

　　5G确定性网络(5GDN：5G Deterministic Networking)，是指利用5G网络资源打造可预期、可规划、可验证，有确定性能力的移动专网，提供差异化的业务体验。

　　其实，5G确定性网络是基于三个维度——能力可编排的差异化(Differentiated)、数据安全保障专属(Dedicated)性、自主管理可自助服务(DIY)提出的，由此也形成了5G确定性网络的3D模型。

　　华为云核心网产品线总裁刘康称，“以工业互联网为代表的5G行业场景对5G普遍存在确定性需求，诸如时延确定性、带宽确定性等差异化网络能力，以及安全管理、自助隔离等需求。”

　　因此，5G确定性网络需要构建一套完整的技术体系。

　　此次，在《5G确定性网络架构产业白皮书》中进一步明确了5G确定性网络架构，该架构主要分为服务管理、控制调度、测量保障三层，具体架构如下图所示：

　　其中，5G网络切片技术构建了SLA保障的基础框架，在各网络领域，则采用URLLC、MEC、TSN、LAN等技术来提升网络确定性能力。

　　尽管国内厂商已经有30年的消费网络规划和建设经验，但在5G确定性网络专网建设中仍有许多不足之处。诸如在管理层需要积累更多的算法和模型，在控制调度需要增强协同和调度控制，在感知和保障上也需要进一步强化。

　　据华为云核心网产品线战略与业务发展部总裁戴继盛透露，“在过去两年的实践中，物流跟踪、视频监控、AMR、机器视觉等在窄带物联、宽带物联、工业物联的各项目中反复出现，成为应用中较为清晰的高价值场景。”

　　不过，他也指出：

　　在实践中，我们也发现网络供给能力仍有不足，离行业期望仍有较大的差距，由此也带来了5G行业应用的需求抑制和质量降低，今年联盟的重点是提升供给侧能力。

　　2

　　三大运营商的行业专网业务模式

　　中国联通研究院未来网络研究中心黄蓉指出：

　　预计到2026年，全球运营商收入将会拥有一个6190亿规模的增量市场，其中36%将会是由5G带来的B端行业收入。

　　正因如此，三大运营商都在积极推动5G行业专网业务。

　　根据行业对网络差异化、网络性能、隔离度三个指标的需求程度，三大运营商均推出了三类“网络差异化能力组合逐渐增多、网络性能和隔离度逐步提高”的行业专网业务模式。

　　中国移动推出的三类行业专网业务模式分别为：

　　优享（切片+QoS）。无线与频率与大网共享，采用DNN/QoS优先调度或核心网切片满足高带宽需求;

　　专享（切片+边缘计算）。在优享基础上，将用户面部署于区县或企业园区，满足数据不出场和低时延需求;

　　尊享（切片+专用+隔离）。无线频谱或基站设备专用，或核心网物理专有切片，满足高安全隔离及定制化需求。

　　中国联通推出的三类行业专网业务模式分别为：

　　虚拟专网。无线、核心网共享，充分利用切片技术构建企业专网，企业数据安全取决于运营商网络安全，时延取决于运营商的UPF部署位置;

　　混合专网+MEC。无线、核心网控制面共享，核心网用户面独立，这类网络UPF部署在园区，结合MEC保障业务处理不出园区，从而降低时延;

　　独立专网+MEC。5G全网物理隔离，保证企业数据安全，网络自主可控，这类网络部署成本是三者中最高，同时需要5G专业运维团队。

　　中国电信推出的三类行业专网业务模式分别为致远模式、比邻模式、如翼模式，三类业务模式与移动、联通基本类似，具体如下图所示：

　　3

　　5G To B繁荣背后的艰难

　　5G确定性网络提出不到两年，得到了产学研各界高度关注。

　　2019年6月26日，5G确定性网络产业联盟(5GDNA)成立，据官方公开数据显示，如今已有华为、三大运营商、国家电网、广州公交、中日友好医院、海尔、中控、碧桂园等在内的100+家企业单位;

　　2020年10月，5G确定性网络产业联盟正式加入3GPP MRP(注：MRP是代表行业为3GPP提供移动通信服务、特性、功能等市场需求和建议的机构组织)，成为继5GAA、5GACIA之后全球第三家加入3GPP MRP的5G垂直行业组织，并牵头在3GPP R18中成功立项5G智能电网研究项目。

　　此次大会上，华为联合国家电网、南方电网、三大运营商、格力成立了5G确定性网络联合创新实验室。

　　5G To B如火如荼。

　　一方面，据5GDNA统计数据显示，2020年全球各类5G行业项目总数接近6000个，其中超过20个运营商发布了5G行业解决方案;据会上公布数据显示，交通、制造、能源、零售、金融服务、公共安全、医疗、媒体娱乐八大类是5G To B主要应用领域;目前中国移动5G行业专网已经在智能电网、智慧工厂、智慧钢铁、智慧矿山、智慧港口领域应用部署，已经支撑政企100+龙头项目，2000+省级示范项目，10+行业新技术示范项目。

　　另一方面，现有5G网络能力仍存在诸多不足、难以满足行业需求，这也导致了需求降质、需求抑制的问题。以电网项目为例，《5G确定性网络架构产业白皮书》指出：

　　在当前的实践中，配电自动化DTU(Distribution Terminal Unit配电终端)上内置的分布式处理软件为了适配5G无线接入网络时延不确定性，采用了加大消息包接收缓存区等方式进行容错处理。这在本质上是以牺牲业务处理性能、增加终端成本为代价，降低对5G网络时延抖动的敏感度和依赖性。

　　由此可见，要想在3年内真正实现“支持80%-90%目前已知5G行业应用场景”，产业各界仍需在标准制定、技术研发、产业验证上加紧脚步，而这些同样出现在了华为、三大运营商、国家电网等企业的未来计划中。