随着全球新一轮科技革命和产业变革的深入推进，5G已成为各国科技战略最重要的领域之一。根据工信部的最新统计，国内已完成5G基站将近70万个，5G网络建设走在世界的前沿，产业界围绕5G的业务创新也在逐步探索和推进中。但跟消费互联网不同，产业互联网天然具有的行业属性对5G网络有不同需求，以前消费互联网可以“一张网打天下”，但产业互联网因为行业不同，场景和需求千差万别，简单复制消费模式将带来成本和技术的双重挑战。因此，结合具体场景和需求，定制特定的5G专网，才能加快5G技术和实体经济的融合，打造产业应用的蓝海。5G专网是利用5G技术建造的非公众网络，面向垂直行业用户提供通信服务，具有高性能、高可靠、资源专享、安全可控等特点，是5G应用的主要抓手。
为什么要建设5G专网
5G网络相对Wi-Fi和LTE有三大主要特点：高带宽、低延迟、多接入，但很多时候，企业并不是同时需要这些业务特性。另外，有的企业希望可以获得对5G网络的所有控制权、高度的可靠性、安全性、隐私性等，公网无法完全满足这些特定需求。而5G专网提供了企业定制化网络的自由度，可以根据使用场所、工作类型提供不同的配置，在隐私和安全方面都有明显的优势，而资源专享则可以有效保证企业业务的可靠性和可用性，提升用户体验。
5G以前的无线专网技术得到了大量应用，但缺点也是明显的。例如Wi-Fi，技术门槛不高，成本低，部署快捷，使用和维护都很便利。但是在某些严苛的工业环境下，Wi-Fi可靠性严重降低，甚至变得不可用。例如：在高温高压的炼钢厂房、充满电弧的焊接车间、高湿雾高盐分的滨海环境里，无线Wi-Fi服务的可靠性会严重降低。当现场布置有大量的金属隔板等障碍物时，会出现大量的覆盖死角和信号盲区。再比如股票实时交易、远程手术、考试竞技或比赛现场等来说，“掉线”故障是不可容忍的，而Wi-Fi并不能很好地解决这个问题，而5G可以做到99.9999%的可靠性，完全媲美于有线接入，在高可靠性应用场景非5G莫属。
还有些关键任务场景，对时延要求极其苛刻，如智能配电系统，要求对发生千里之外的故障在毫秒量级的时间内完成处置。这种苛刻的指标要求，5G专网是唯一的技术选择，LTE也是无法满足的。
最后，5G的上下行链路带宽采用固定分配机制。5G公网下行链路宽而上行链路窄，如：80%带宽下行20%带宽上行。这种分配比例优先满足了5G公网面对公众提供服务的“通用要求”，例如支持大量观众用手机收看短视频。但是在特定场景下就捉襟见肘了， 比如：在路口密集路段监控交通流量的高清摄像头阵列，产生大量的高清视频流，需要同时上传到监控中心，要求很宽的上行链路带宽。这种个性化的需求只有建立5G专网才能得到满足。
5G专网的部署模式及典型技术架构
5G专网部署形态可以粗略分成两类：企业和运营商共建、企业完全自建。企业和运营商共建5G专网，也被称为“广域5G专网”，适用于交通、电力、医疗等公共事业场景。企业完全自建5G专网，也被称为“局域5G专网”，适用于矿山、石化、港口、工厂等企业园区覆盖场景。
技术架构上，一般5G专网包括以下典型的组件和构成：
NO.1
5G小站
支持专网频段的，满足工业级环境要求，实现5G工业专网的区域覆盖。在非授权频段不可用的情况下，可以考虑用授权频段;
NO.2
UPF
用户平面功能网元，业界趋势是UPF开放并下沉，实现本地导流，同时和核心网控制面接口实现解耦。UPF从“核心”下沉到网络边缘，使本地数据访问直接在本地处理，从而实现数据不出园区的效果;
NO.3
5G-MEC
5G多接入边缘计算，目的是将云端的计算能力下沉到靠近数据源的边缘，让数据在本地就能实现存储和处理，从而降低业务处理时延，提高用户体验。另外，针对不同的应用场景，MEC可以灵活部署不同的业务平台能力，以服务不同的应用;
NO.4
5G核心网
目前业界趋势是5G核心网极简化、云化，部署到公有云、私有云中，在专网一般部署轻量级的核心网。如果跟运营商共建，在满足业务需求的情况下，也可以共享公网的核心网。
5G专网具有广泛应用场景
在5G时代,以消费者业务为主的移动网络将向产业互联网转变,5G专网赋能千行百业，传统产业借力5G、云计算、AI、大数据、物联网等新兴数字技术实现数字化转型。5G专网在产业互联网的典型应用包括：
01
5G智能电网
智能电网是智慧能源的基本保障，是推动我国经济社会协调、可持续发展的重要物质基础。
电网主要包括五大环节：发电、输电、变电、配电和用电。5G与电网的结合最具代表意义的智能电网应用场景有智能配电、电网巡检、精确负荷控制、用电信息采集等。以智能配电场景为例，其对通信网络的要求是低时延(毫秒级)、高可靠和高隔离，通过各配电终端的对等通信，实现智能判断、分析、故障定位、故障隔离等操作，使配网故障处理时间从分钟级缩短到毫秒级。变电站作业监护，需要把星罗棋布的变电站内的大量传感器的数据实时传送到远端;电网态势感知，需要对发生在千里之外的故障进行毫秒级的处置;这些需求只有5G专网才能满足。
02
5G智能工厂
智能工厂是5G技术的重要应用场景之一。利用5G网络将生产设备无缝连接，并进一步打通设计、采购、仓储、物流等环节，使生产更加扁平化、定制化、智能化，从而构造一个面向未来的智能制造网络。在智慧工厂/智能制造/工业4.0 等工业场景下，大量采用了机器视觉识别，在生产线的必要环节中布置超高清摄像头来采集图像进行生产品质管控，需要有极大的带宽来支持。在工业设计领域，采用AR/VR技术进行虚拟实景设计也是业界潮流，无线头盔要求无线通道既要提供高速率又要保障极低的时延。在精密测量和精细制造环节，需要严格精确控制多连杆机构或者多轴机构的时间同步配合，对时延的要求极为严苛。提供可靠的无线化接入手段、保障各项技术指标、满足良品率要求，5G专网技术甚至是唯一的技术选项。
03
5G智慧医疗
智慧医疗的发展得益于5G网络eMBB、uRLLC、高可靠特性及MEC计算能力，不仅可以让患者享受优良的医疗服务，还可以满足医疗行业未来的新需求，如远程会诊及高清手术指导、移动医护、远程急救等应用。以远程会诊及高清手术指导为例，依托5G极高的网络传输速率，可支持4K/8K的远程高清会诊和医学影像数据的高速传输与共享。在移动状态下，医生也可以观看远程传输过来的人体数字视频以及从医疗云下载的医疗影像图片、电子病历等资料，全方位了解患者病情，实时指导现场救援人员对患者进行手术或者实施急救。通过这种远程指导的方式，使得偏远地区医疗条件欠发达地区也能享受到发达地区的优质医疗资源，促进了优质医疗资源的下沉和医疗公平。
5G还有很多其他的应用场景，如智慧矿山、智慧港口、智慧农业等，不再一一赘述。从以上场景我们可以看到，不同场景利用了5G的不同特性，有的需要高带宽低时延、有的需要低时延高可靠、有些需要大连接高带宽，所以需要结合场景建设所需的5G专网。
5G专网面临多重挑战
5G专网应用虽然很广泛，但是也面临多重挑战。首当其冲的就是建设成本问题，尤其是企业完全自建，成本压力是比较大的，特别是对中小企业来说，企业专网还是奢侈品。所以在前期，企业与运营商共建是相对优选的方案。其次，是专用频谱问题。频谱资源是有限的，并非随需随得，在大多数国家，频谱被视为一种自然资源，由主管部门根据国家的需求分配资源。在专用频谱难以获取的情况下，共享频谱和非授权频谱也不失为建立私网的好方法，越来越多的运营商也开始投资非授权和共享频谱资源。非授权频谱是一个公共资源，企业机构都可以公平接入，因此需要更精细的频谱规划技术，来减少互相之间的干扰。最后，因为行业属性的不同，专网无法在跨行业直接复制，也影响到专网的拓展和应用。
5G专网的前景值得期待
虽然5G专网面临多方面的挑战，但是其前景仍然值得期待，这主要是因为世界各国都已经把5G作为未来国家科技战略的重要组成部分，积极推进5G网络的建设，随着5G全球产业链的成熟，5G的使用成本也会逐步降低。另外，世界各国也在积极定义本国5G专网频段国家标准，各大运营商也将5G专网列为下一步的重要战略，积极主动推进。同时5G小站硬件走向标准化和开放化，5G核心网元部署走向轻量化、云化，5G专网的部署和维护成本在逐步降低。最重要的，世界工业巨头企业的5G专网示范效应，也会促进5G专网的全面应用和繁荣。
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