5G在工業中應用的討論

日前，以“開放、創新、融合、共贏”為主題的2022年算網融合產業發展峰會在京成功召開。在“零信任產業發展論壇”上，中國資訊通訊研究院技術與標準研究所正高階工程師段世惠發表了《5G在工業中應用的討論》主題演講。

▲中國資訊通訊研究院技術與標準研究所正高階工程師段世惠

一、5G+工業網際網路發展勢態

2018年12月，中央經濟工作會議指出，“加快5G商用步伐，加強人工智慧、工業網際網路、物聯網等新型基礎設施建設。”

2019年10月，習近平總書記在向“2019工業網際網路全球峰會”賀信中指出，當前，全球新一輪科技革命和產業革命加速發展，工業網際網路技術不斷突破，為各國經濟創新發展注入了新動能，也為促進全球產業融合發展提供了新機遇，中國高度重視工業網際網路創新發展。

2020年11月，習近平總書記在向“2020中國5G+工業網際網路大會”賀信中指出，全球新一輪科技革命和產業變革深入推進，資訊科技日新月異。5G與工業網際網路的融合將加速數字中國、智慧社會建設，加速中國新型工業化程式，為中國經濟發展注入新動能，為疫情陰霾籠罩下的世界經濟創造新的發展機遇。

2021年10月，習近平總書記主持中央政治局第三十四次集體學習時強調，充分發揮海量資料和豐富應用場景優勢，促進數字技術與實體經濟深度融合，賦能傳統產業轉型升級，催生新產業新業態新模式，不斷做強做優做大我國數字經濟。

5G+工業網際網路和512工程推進方案實施兩年以來，5G與工業融合應用的發展環境、技術標準、基礎設施、應用探索、創新生態等五個方面取得了顯著成效。

截至2021年10月底，5G基站總數超過129萬個，虛擬專網、混合虛擬專網、獨立專網三種組網模式逐步清晰。

5G+工業網際網路聚焦十大重點行業，二十個典型應用場景。其中，十大重點行業包括電子裝置製造業、裝備製造行業、鋼鐵行業、採礦行業、電力行業、石化化工行業、建材行業、港口行業、紡織行業、家電行業。

5G對於行業支撐能力的變化方面，我們看到了著名的三角形——ITU 5G三大場景，mMTC、URLLC、eMBB。

二、發展中遇到的瓶頸問題

(一)5G系統設計上的缺陷

我們認為，原生的5G系統在設計上還是為TOC考慮的，對於行業業務特性並未在設計初期就加以充分考慮。工業網際網路是開展5G應用較為廣泛的領域之一，但5G並不能很好的支援工業業務場景，目前URLLC、mMTC支援仍偏弱。

5G支援工業網際網路的應用更多還是在EMBB場景下實施，後續5G-Advanced系統不斷地用“打補丁的方式”去做彌補和增強。

(二)5G系統太複雜

技術越來越先進，功能越來越強大，系統的複雜度也在大幅增長，大量功能被堆積，但並不一定意味著能為工業使用者創造出更多的價值。

對於大部分工業領域應用，5G系統功能和資源配置都會顯得冗餘，缺乏定製性、高價效比性和增值性。

(三)行業壁壘難以突破

經常會有這些問題，行業中真的非常需要5G嗎?利用5G能夠打破行業現有專用的封閉系統嗎?

我們知道，行業裡面尤其是垂直行業的網路裝置都是根據自身業務的特點，保持封閉性。為了保護投資，延續傳統運維操作習慣，是否需要進入到行業裡。

很多工業場景對資料保護提出了較為嚴格的獨立性要求，資料不出園區等，對5G系統的絕對可信、可靠效能和安全性仍有質疑。很多企業都抱著觀望的心態，看別人的試驗結果，誰都不願先充當“試驗小白鼠”。

(四)運營模式問題

傳統ToC模式是流量為王，傳統電信運營商商業模式強調集中式規劃、採購、建設、部署和系統管控營銷等，各個電信運營商試圖獨自牢牢抓住“規、建、維、優、營”的每一個環節，因此傳統模式是比較封閉且獨立定義和演進的，當前5G商業模式還是沒能脫離傳統“集中式、封閉式”的模式。

未來，“分散式、開放式”新電信商業模式，實現基於多方聯合開發、分散式共建共享和共管控共運維，由“賣網路”向“賣服務”轉變。

(五)成本問題

5G的使用成本嚴重影響了5G使用的深度和廣度。在資費方面，ToC模式是按流量收費的，流量為王已經不現實，ToB沒有一個比較好的收費模式。

在頻譜方面，頻譜是國家的資源，主要掌握在運營商手裡，要用就得交錢，怎麼收費，也沒有一個好的規定。有人可能會說，我可以用5G NR-U，但現有5G NR-U的標準、產品和生態都不成熟。

在裝置部署方面，5G最大的問題是在室內穿透能力太弱，如果要在室內使用5G，勢必要部署大量的室分和皮站，比Wi-Fi 6部署AP貴太多了。

(六)5G與Wi-Fi 6對比

5G宏基站的單價約為15萬人民幣(企業園區建設成本50-100萬人民幣)。5G室內分散式系統預計將不低於萬元級別，5G其他網路配套裝置(MEC根據功能200萬-500萬不等)。

Wi-Fi 6網路的建設主要考慮無線接入環節，其網路裝置的成本較低，企業級AP千元量級，家用級AP百元量級，並且未來價格將進一步下降。

5G行業網路目前主要由運營商負責部署及運維，其部署週期通常在4-5個月，複雜場景甚至長達1年以上。

Wi-Fi 6可以快速建立企業自有網路，家庭及中小型企業部署以天計算，大型行業部署週期通常在3個月以下，並可以快速根據業務變更構建需要的網路結構，滿足企業定製化的需求。

(七)小結：當前5G應用存在的問題和挑戰

在總體規劃方面，企業對5G在企業中的應用，建設內容不清晰，無法制定總體規劃。雖然已有部分企業積極探索，但是大部分企業仍處於觀望，缺乏政策系統性引導。

在技術與產業方面，全球均在探索5G在工業中的應用，未有成功經驗可借鑑。5G技術不斷迭代，5G在工業領域的場景技術需求仍在積極探索。5G現有技術、產品和解決方案大多針對工業製造流程的某一環節，尚未形成綜合性方案。工業細分行業差異大，不同工廠的建設方案及5G場景應用方案定製化程度高。

在資金投入方面，5G在工業領域未形成規模化應用，現階段晶片、模組成本相對較高，企業前期建設投入大。5G在工業中的應用需要長期投入，且收益快速顯性化不高。

在生態環境方面，5G在工業中的應用由工業企業、基礎電信企業、解決方案提供商等多方參與，商業模式尚未形成。在“5G+工業網際網路”領域的人才問題，至今仍然存在。

三、未來發展建議

第一是以需求為導向，建設5G需要滿足企業實際場景的需求。企業的需求包括：提質、降本、增效、安全、綠色等。

第二是技術可行，與工廠現有技術融合互通，實現網路覆蓋、互聯互通、靈活機動、安全可靠。

第三是成本可控，建設和運維成本企業可接受。工業企業可以承受的成本差距很大，需要網路服務更加靈活適配工業企業需求。