當(dāng)前，專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越多地用于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和工業(yè)領(lǐng)域，由于其具有低延遲、超高速、增強(qiáng)的安全性、網(wǎng)絡(luò)可靠性以及能夠有效地自定義和升級(jí)網(wǎng)絡(luò)等各種優(yōu)勢(shì)，大公司普遍偏向于使用專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)而不是公用網(wǎng)絡(luò)。對(duì)全球多數(shù)大型企業(yè)而言，部署5G專(zhuān)網(wǎng)已經(jīng)成為首選，對(duì)于工業(yè)環(huán)境的企業(yè)更是如此。

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5G專(zhuān)網(wǎng)深受制造業(yè)青睞

與公共網(wǎng)絡(luò)不同，5G專(zhuān)網(wǎng)可以根據(jù)特定需求來(lái)配置專(zhuān)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，而且5G專(zhuān)網(wǎng)具有明顯的隱私和安全優(yōu)勢(shì)，在本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并且僅將加密結(jié)果發(fā)送到云網(wǎng)絡(luò)中。5G專(zhuān)網(wǎng)的可靠性達(dá)到99.9999%，時(shí)延比公共網(wǎng)絡(luò)還低，這些特點(diǎn)恰好是智能制造業(yè)所追求的。

在5G專(zhuān)網(wǎng)商用以前，LTE比Wi-Fi更穩(wěn)定、更安全、更能滿(mǎn)足企業(yè)要求，因此成為在苛刻工業(yè)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)連接的首選技術(shù)。從世界范圍來(lái)看，LTE在制造業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家比較普及。例如，中國(guó)的洋山港使用LTE來(lái)運(yùn)行自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)。5G專(zhuān)網(wǎng)類(lèi)似固定電話(huà)時(shí)代的PBX(公司內(nèi)部使用的電話(huà)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò))一樣，網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)部是獨(dú)立的，可對(duì)本企業(yè)進(jìn)行定制化服務(wù)。它可以在托管服務(wù)的基礎(chǔ)上與電信公司合作，也可以完全由企業(yè)自己運(yùn)行。

數(shù)據(jù)顯示，5G專(zhuān)網(wǎng)在中國(guó)、美國(guó)、日本和德國(guó)頗受歡迎，因?yàn)檫@4個(gè)國(guó)家的制造業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)所占份額較高。據(jù)2020年2月18日美國(guó)媒體報(bào)道，依據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)司發(fā)布的數(shù)據(jù)，中國(guó)、美國(guó)、日本、德國(guó)制造業(yè)總產(chǎn)值占世界的58%，而中國(guó)占全球制造業(yè)總產(chǎn)值的28%，因此中國(guó)也被稱(chēng)為世界制造業(yè)超級(jí)大國(guó)，但是中國(guó)在高端制造業(yè)方面與美國(guó)、日本、德國(guó)相比，還存在不少短板。

5G專(zhuān)網(wǎng)在美國(guó)前景廣闊

美國(guó)LTE和5G專(zhuān)網(wǎng)使用3種頻譜，分別是授權(quán)頻譜、非授權(quán)頻譜和共享頻譜。這些頻譜涵蓋了公民寬帶無(wú)線(xiàn)電服務(wù)頻譜中5 GHz的無(wú)執(zhí)照頻譜和3.5 GHz頻譜。mmWave頻段可提供非常高的連接性，而延遲卻很短，這些頻段對(duì)于要求高可靠的公共安全和工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施連接非常有利，為此，F(xiàn)CC已發(fā)布了數(shù)個(gè)毫米波頻段，包括24.25～24.45GHz、24.75～25.25GHz、38.6～40 GHz和47.2～48.2GHz等。

據(jù)美媒報(bào)道，預(yù)計(jì)到2027年，美國(guó)LTE和5G專(zhuān)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到56.8億美元，從2020年到2027年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為17.0%。據(jù)了解，在美國(guó)有越來(lái)越多的汽車(chē)、工業(yè)制造和物流企業(yè)建立了本地LTE和5G專(zhuān)網(wǎng)。AT&T、T-Mobile和Verizon等電信運(yùn)營(yíng)商也與醫(yī)療、物流、機(jī)器制造領(lǐng)域的大型企業(yè)對(duì)5G專(zhuān)網(wǎng)開(kāi)展聯(lián)合投資，以期獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

WeWork是靈活空間解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者，是最早與Verizon簽訂合同向康寧公司提供室內(nèi)5G服務(wù)的公司之一。Verizon公司很早就與WeWork合作，大力推進(jìn)5G專(zhuān)網(wǎng)。根據(jù)協(xié)議，Verizon公司計(jì)劃在WeWork的10個(gè)地點(diǎn)安裝5G室內(nèi)基站，部署5G專(zhuān)網(wǎng)。Verizon公司的5G專(zhuān)網(wǎng)解決方案與WeWork的空間出租方案完美結(jié)合，為中小企業(yè)用戶(hù)提供不錯(cuò)的選擇。2021年1月20日，Verizon與康寧公司聯(lián)合推出5G專(zhuān)網(wǎng)服務(wù)。隨著第一個(gè)室內(nèi)5G基站的部署，開(kāi)啟了從概念驗(yàn)證到可擴(kuò)展商業(yè)解決方案的進(jìn)程。專(zhuān)用5G基站擴(kuò)大了Verizon 5G超寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，這是為企業(yè)客戶(hù)提供專(zhuān)用5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵一步。其實(shí)早在2020年9月，Verizon公司就和康寧公司進(jìn)行了5G專(zhuān)網(wǎng)演示實(shí)驗(yàn)，并取得成功?，F(xiàn)在Verizon為了向企業(yè)及其員工提供最快的5G超寬帶體驗(yàn)，特意在康寧公司的零售商店部署了5G專(zhuān)網(wǎng)演示平臺(tái)。Verizon公司提供的康寧室內(nèi)5G毫米波服務(wù)解決方案，為醫(yī)院、制造業(yè)、倉(cāng)庫(kù)、學(xué)校、港口、商業(yè)辦公場(chǎng)所、零售商店等提供了借鑒，以便管理和優(yōu)化企業(yè)的數(shù)據(jù)應(yīng)用。這些室內(nèi)基站的部署，將加快推進(jìn)具有邊緣計(jì)算(MEC)功能的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)普及。

Verizon公司推出的5G專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，由室內(nèi)5G超寬帶、私有MEC、私有核心網(wǎng)絡(luò)等3個(gè)部分組成，它將基帶單元、無(wú)線(xiàn)設(shè)施和天線(xiàn)完全集成到一個(gè)包裝中。通過(guò)整合，可以改善網(wǎng)絡(luò)性能和效率。這種室內(nèi)5G解決方案，還利用了康寧公司創(chuàng)新的復(fù)合材料和光纖，以提升5G性能。

日本“產(chǎn)、學(xué)、政”一體推動(dòng)5G專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展

在日本的5G網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)，電信運(yùn)營(yíng)商獨(dú)占總務(wù)省許可使用的頻段，在全國(guó)范圍開(kāi)展服務(wù)。但是在5G專(zhuān)網(wǎng)市場(chǎng)，企業(yè)和自治體等組織共享頻帶，服務(wù)區(qū)域也限定自家管轄的范圍內(nèi)。2019年12月，日本總務(wù)省發(fā)布了《5G專(zhuān)網(wǎng)引入指南》，并將其制度化。日本5G商業(yè)服務(wù)在服務(wù)范圍逐漸擴(kuò)大的情況下，企業(yè)、自治體等正式啟動(dòng)了使用“5G專(zhuān)網(wǎng)”的策劃，自此日本企業(yè)集群發(fā)力5G專(zhuān)網(wǎng)。

2019年10月，NTT東日本公司與東京大學(xué)、東京都政府簽署了一項(xiàng)合作協(xié)議，旨在通過(guò)“產(chǎn)、學(xué)、政”合作模式，促進(jìn)5G專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展。2020年，在東京都產(chǎn)業(yè)技術(shù)中心內(nèi)，開(kāi)設(shè)了“DX推廣中心”，以此作為5G專(zhuān)網(wǎng)示范基地。與此同時(shí)，一個(gè)名為“Local5G-In A Box”的項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。“Local 5G-In A Box”是面向無(wú)線(xiàn)通信工程師的產(chǎn)品，具有基于標(biāo)準(zhǔn)的算法和參考設(shè)計(jì)，可用于對(duì)5G通信系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和驗(yàn)證。在普通PC上配置5G專(zhuān)網(wǎng)獨(dú)立(SA)基站，通過(guò)將無(wú)線(xiàn)設(shè)備連接到PC，能夠進(jìn)行5G通信。此舉便于降低成本，也可對(duì)使用者的使用方法進(jìn)行定制。

值得注意的是，雖然大型運(yùn)營(yíng)商以提供下載服務(wù)為主，但是在5G專(zhuān)網(wǎng)中，很多情況下需要上傳服務(wù)，NTT docomo為此展開(kāi)了上傳的實(shí)驗(yàn)。此外，docomo還嘗試將運(yùn)營(yíng)商的公共5G和5G專(zhuān)網(wǎng)連接在一起。為了解決勞動(dòng)力短缺和勞動(dòng)者負(fù)擔(dān)過(guò)重的問(wèn)題，docomo正在致力于將5G用于水產(chǎn)養(yǎng)殖和一般漁業(yè)。例如，在廣島縣江島市的一個(gè)牡蠣養(yǎng)殖場(chǎng)，通過(guò)水下無(wú)人機(jī)頂端的攝像頭，遠(yuǎn)程監(jiān)控牡蠣的生長(zhǎng)，以解決手動(dòng)檢查牡蠣繁殖狀態(tài)負(fù)擔(dān)沉重的問(wèn)題。

除電信運(yùn)營(yíng)商外，制造業(yè)廠商也關(guān)注5G專(zhuān)網(wǎng)。例如，松下公司于2021年1月13日，從日本內(nèi)務(wù)省通信總局取得了利用Sub6頻帶(4.6GHz～4.9GHz)的5G專(zhuān)網(wǎng) SA實(shí)驗(yàn)許可證，并開(kāi)始5G專(zhuān)網(wǎng)演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括“5G專(zhuān)網(wǎng)性能驗(yàn)證和應(yīng)用演示”以及“對(duì)無(wú)線(xiàn)電波傳播的加深了解”。對(duì)于前者，將評(píng)估5G專(zhuān)網(wǎng)覆蓋范圍、驗(yàn)證高速和大容量性能，并演示利用無(wú)線(xiàn)視頻(例如4K和8K)的高清視頻傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控等應(yīng)用。還將驗(yàn)證使用機(jī)器人等新設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制時(shí)的通信延遲和連接控制。關(guān)于后者，公司在佐江戶(hù)事業(yè)場(chǎng)南區(qū)的一個(gè)核心區(qū)域里，安裝了3個(gè)基站，以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用的形式進(jìn)行電波干擾驗(yàn)證，加深對(duì)電波傳播的認(rèn)識(shí)，以便向用戶(hù)提供更好的5G專(zhuān)網(wǎng) SA設(shè)施。

再如，富士通有限公司于2020年3月27日獲得了日本首個(gè)商業(yè)專(zhuān)用5G許可證，開(kāi)始運(yùn)營(yíng)5G專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)。富士通利用其私有5G技術(shù)，傳輸由多點(diǎn)相機(jī)收集的高清圖像數(shù)據(jù)，從而增強(qiáng)建筑物內(nèi)的安全監(jiān)控措施，并創(chuàng)建了一個(gè)AI驅(qū)動(dòng)的安全系統(tǒng)，該系統(tǒng)可通過(guò)動(dòng)態(tài)分析，快速檢測(cè)可疑行為。富士通還通過(guò)其新建立的私有5G共創(chuàng)空間“FUJITSU協(xié)作實(shí)驗(yàn)室”，為客戶(hù)和合作伙伴提供私有5G。富士通的大山工廠(網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的制造基地)獲得了私有5G許可證，并借此創(chuàng)建智能工廠。關(guān)于富士通的5G專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框架如圖1所示，該系統(tǒng)配置5G NSA網(wǎng)絡(luò)用于數(shù)據(jù)傳輸，LTE用于基站與陸地移動(dòng)臺(tái)之間的連接控制，5G頻率采用28.2 GHz～28.3 GHz，LTE頻率采用2575 MHz～2595 MHz。

圖1 富士通的5G專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框架

據(jù)悉，通過(guò)與電信運(yùn)營(yíng)商、系統(tǒng)構(gòu)建商和服務(wù)提供商合作，利用5G SA方式構(gòu)建和運(yùn)行虛擬化網(wǎng)絡(luò)已成為行業(yè)共識(shí)。KDDI、日立、NEC和OKI 4家公司于2021年2月9日宣布，將針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的故障，開(kāi)展使用AI技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)恢復(fù)的實(shí)驗(yàn)，目標(biāo)是在2023年后，該技術(shù)可以在實(shí)際環(huán)境中實(shí)施。這些公司希望在5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，使用“AI網(wǎng)絡(luò)集成平臺(tái)”，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)故障響應(yīng)、動(dòng)態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)配置，從而實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用程序的穩(wěn)定使用。

例如，當(dāng)聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，AI就會(huì)立即檢測(cè)到，通過(guò)多路訪(fǎng)問(wèn)邊緣計(jì)算(MEC)中布置和優(yōu)化所連接汽車(chē)的通信控制單元，來(lái)自動(dòng)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

德國(guó)對(duì)推廣5G專(zhuān)網(wǎng)非常積極

德國(guó)電信監(jiān)管機(jī)構(gòu)Bundesnetzagentur(德國(guó)負(fù)責(zé)頻率分配的監(jiān)管機(jī)構(gòu))和BNetzA(德國(guó)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管局)宣布，在5G專(zhuān)網(wǎng)(在德國(guó)稱(chēng)為“校園或本地網(wǎng)絡(luò)”)開(kāi)放3.7GHz～3.8 GHz頻譜申請(qǐng)之后的一年中，已經(jīng)收到了93份申請(qǐng)書(shū)，迄今已頒發(fā)了88個(gè)5G專(zhuān)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)許可證，預(yù)計(jì)今后還會(huì)更多。監(jiān)管機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)5G專(zhuān)網(wǎng)頻譜將主要用于工業(yè)領(lǐng)域，同時(shí)也用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域。許多公司表示已購(gòu)買(mǎi)了5G專(zhuān)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)頻譜，包括汽車(chē)制造商寶馬及大眾、工業(yè)集團(tuán)羅伯特·博世、化學(xué)公司巴斯夫和漢莎航空公司等。目前，沃達(dá)豐德國(guó)公司已與德國(guó)漢莎航空公司合作，在漢堡機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)機(jī)庫(kù)內(nèi)建立5G網(wǎng)絡(luò)。