5G 智慧园区 组网方案与案例

5G网络为一汽工业园区各生产线的智能化生产提供强有力的 网络支撑，探讨通过边缘云（MEC）建设为其打造一个安全、稳定、可靠的 5G 虚 拟企业专网。探讨了 MEC 网络建设方案、工业边缘云平台建设方案和 5G 无线 专网组网及承载网支撑方案，讨论了如何利用 5G 的低时延、高带宽特性结合 MEC 对远程控制指令、设备数据采集、视频监控码流的近端处理等进行支撑、 赋能工业互联网。 Abstract： It expounds c）结合 5G 的低时延、高带宽特性和 MEC 平台的 分流功能，可实现企业生产和管理数据的本地分流， 保障企业数据的低时延和安全私密性。5G+MEC构建 虚拟企业专网组网如图1所示。 图1 5G+MEC构建虚拟企业专网组网图 公有云 行业云 5G核心网 回传 5G NR 服务注册 ME-ICT-IaaS融合资源池 分流策略 DNS/NAT 安全管理 API网关 转译适配器 服务注册 b）企业不同类型、不同隔离要求的业务流，如视 频类、工控类、办公类等业务可以划分为不同切片，享 受虚拟专网不同等级、带宽的承载服务，在不同的逻 辑管道进行隔离承载。 5G+MEC+切片构建虚拟企业专网组网如图 2 所 示。 综合考虑项目建设进度要求、技术成熟度等因 素，在一汽园区内采用“5G+MEC+切片”的方式为其构 建5G虚拟企业专网。 3 网络部署方案 3.1 MEC建设方案 3

靠性为50 ms@99.9%。 2.3.3 组网方案 目前港口场桥等港机设备采用 L2/L3 协议混传 （控制信号采用 Profinet/S7等协议，视频信号采用 TCP/ UDP/IP 协议），采用 5G 专网来承载远控信号时，需要 在 5G 接入的 CPE 前端新增 AR 路由器建立层二或层 三隧道。同时还需从信号传输、时延以及可靠性等维 度来考虑组网方案。 a）信号传输考虑：为降低控制信号时延，避免影 a）信号传输考虑：为降低控制信号时延，避免影 响港机远控效果，组网方案中监控视频和控制信号通 过不同的隧道进行分离传输。 b）时延考虑：5G 场吊远控方案通过 UPF 下沉到 港区进行部署，降低 PLC 控制信号端到端时延。同 时 ，无 线 空 口 采 用 RB（Resource Block）预 留 及 低 IBLER（Initial Block Error Rate）方案，以优化时延及提 升低时延稳定性。 c）可靠性考虑：龙门吊业务为港口核心作业流程 之一，对 5G 网络可靠性要求很高，可部署终端双发选 收方案来保证5G链路传输可靠性及低时延稳定性。 5G龙门吊远控组网方案如图4所示。 3 网络解决方案 3.1 总体组网方案 基于运营商省级集中部署的 5GC 进行 5G 核心网 信令承载，港区内远控数据通过 CPE 上联到 5G 基站， 港区下沉UPF进行港区数据就近分流卸载，通过N6接

Phase1 Phase2 Rel-15 NSA 部分的协议在 2017 年 12 月完成，聚焦 eMBB, 使能 5G 的快速引入和部署 5 5G 目标网频谱分布 5G 的目标网将是多层次组网结构，包括 Sub3G ， C-band 和毫米波 Dense Urban Urban Suburban Rural mmWave(T DD) 2.6GHz (T+F) 1.8GHz / level @ CN Option3x 对存量站点影响小，又支持灵活的分流方式，成为客户普遍选择。 11 语音： NSA 优选 VoLTE ， SA 优选 VoNR NSA 组网（ Option 3x/7x ） SA 组网 (Option 2/4)  VoLTE 承载语音： VoLTE 体验好， LTE 网 络全覆盖，接入时长 ~2s  VoLTE 承载语音：不支持 VoNR ， EPS SRS still carried in NR Sub3G spectrum 19 5G 特性— DC 双连接 LTE 与 5G 联合组网 (Non-standalone ，简称 NSA), 5G 18B 支持 NSA 组网的 Option3/Option3X ， LTE eNB 为主站， NR gNB 为辅站。 5G 基站没有 S1-C ，信令面承载在 LTE ，用户面分流走

增长，使得相干长距传输场景下的相干光模块出货量持续增加，这将导致光层系统的复杂度 问题进一步加剧。具有 12THz C+L 全波段任意调谐、调度能力的 C+L 一体化光网络解决 方案可以简化 C+L 系统的组网结构，最大程度上发挥 ROADM 全光交换能力。 1.3 一体化器件产业链逐步成熟 C+L 一体化系统的商用与产业链的技术创新密切相关。根据一体化系统关键器件的实 现难度和发展现状，400G C+L 度的能力。对于下一阶段的 OTU 一体化系统，可支持现网平滑扩容和升级。 图 1.4 C+L 二阶段系统组网示意图 2. C+L 三阶段： C+L 三阶段在已具备一体化 WSS 的基础上，引入一体化 OTU 器件，仅有 EDFA 仍处 于分立状态。从光层来看，C+L 三阶段与二阶段的组网结构基本一致，但 OTU 的一体化可 以使光网络实现完全的 C+L 全波段自由波长调配。 目前一体化 OTU 一体化光网络解决方案技术白皮书 第 5 页 将进入合理区间，光系统整体成本进一步降低。 图 1.5 C+L 三阶段系统组网示意图 3. C+L 四阶段： C+L 四阶段为 C+L 一体化的最终形态，通过一体化 WSS、一体化 OTU 和一体化 EDFA 器件的全面应用，去除 C/L 波段合分波器件，简化光层组网结构，减少合分波器件对跨段 损耗等的影响，进一步提升光系统的传输能力。但目前一体化 EDFA 技术与量产尚存在诸

 WIFI 抗干扰差、时延不可 控  IGV 小车容易掉 线  IGV 小车运输速度慢、路线固 定  长丝品控靠人工巡检  人工成本高  质检容易出现纰漏  传统有线组网部署周期长  线缆走线要求大，灵活性差  部署成本高、维护难度大 MEC MEP MEC IaaS UPF 园区机房 / 汇聚机 房 接入环 新凤鸣园区机房 专线 / 裸纤互 AMF SMF PCF UDM MANO EMS 5GC Backha ul Internet CPE 园区网 gN 新凤鸣园区 B 5G 站 点 gNB gNB 5G SA 组网，结合 MEC 打造企业专属私 网 5G 基站 + 边缘计 算  5G 基站 3 个，小区 6 个  5G 核心网中的 UPF 网元下沉至园区和汇聚机 房  园区机房内部署 MEC 边缘计算服务器 gNB 回传网 Interne t NEF … AMF PCF UDM UPF NRF SMF 5GC 专线 / 裸纤互联 企业内网 CPE 浙江移动 XX 分公司通过 5G SA 组网并部署 MEC ，为新凤鸣集团搭建 企 业 5G 专网。 5G 代替企业传统网络，赋能 IGV 机器人、 8K 高清监控：  数据仅在内网交互，保护商业秘密，满足企业数据不出厂区的需求； 

核心网等专建专享 为企业构建专用 网络 提供高安全性 高隔离度的尊享定制化网络服务 公专网融合 5G 基站 专用 UPF 或 MEC 本地分 流 低时延、 客户数据物理隔离 5G 智慧工业园区组网方 案 专用 UPF 企业 IDC 5GC 分流低时延、 客户数据和信令物理隔 离 本地专用核心网或行业接入引擎 本地 公专网融合 5G 基站 专用核心网 / 行业接入引擎 协议封闭， 导致工业数据链路结构复杂， 成本极高 • 产品描述： 通过利用边缘网关的透传、 协议解析、 灵活分组接入、 提供 “ 5G 蜂窝 + 工业有线 /wifi” 融合组网能力， 实现内外网穿透、 分权分域、 SLA 自调整、 自监控等功能， 实现对工业现场异构信息、 分散设备的数据汇集， 数据信息标 准化 转换， 为工业互联网云 平台提供足够的数据支撑。 工厂外网络是构建工业互联网体系的基础， 是工业企业实现厂外泛在互联的载体， 相较传统网络， 工厂外网络对快速组网、 精 细管理、 低时延、 低成本、 高安全等方面要求更高； • 企业面临数字化、 网络化、 智能化转型， 但是内部专职 IT 人员不多， 需要低成本、 易部署、 灵活组网的产品。 • 产品描述： 由集中管理平台和 SD-WAN 网关组 成 ， 集中管理平台可对全网运行的

）独立组网功能冻结！ 5G 技术标准的成熟进一步夯实了产业基础， 5G 产业已步入向商用 化冲刺的新阶段。 R15 标准适用场景 主要性能指标 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 2016 2017 2018 5G 研究阶段 5G Rel-15 NR 非独立组网 ASN ASN.1 5G Rel-15 完整标准（包括 NR 独立组网） ASN.1 5G Rel-16 演进技术研究 5G Rel-16 Release 15 Release 16 3 5G 技术发展及融合创新应用方案 中国移动全面对 5G 标准的贡献 中国移动排名运营商第一 美国 AT&T 和日本 NTT DOCOMO 分列二、三 华为超过爱立信，排名全球第一 海思超过高通，排名芯片领域第一 7 5G 技术发展及融合创新应用方案 智慧的 5G ：以用户为中心的 5G 网络，亟待智慧使能 人工智能为 5G 网络注入新动能，催生更大价值 服务灵活，手段丰富，业务配置挑战多 场景多样，组网复杂，运维投入大 海量数据，价值闲置，应用创新受阻 网络运营更高效 业务服务更灵活 数据价值更凸显 5G AI + 端到端网络 核心能力 9 5G 技术发展及融合创新应用方案 中国移动

提升网络敏捷拓展能力，保持基础网络的稳定性：随着3GPP标准的不 断更新，许多新业务拓展常需多个基础网元升级，业务发展不敏捷，也 波及已商用业务的在线体验和基础网络的稳定运行。 1.2.2 容灾管理启示 容灾组网的完善程度直接决定了网络在面对灾难或突发故障时的恢复能力。 当前许多网络在面临大规模故障时，无法保证服务的连续性，恢复过程缓慢。  做好基础容灾备份，避免二次危机：部分运营商因缺少冗余设计，导致 响智能功能运行。这 6 些挑战要求 6G 网络在 AI 模型鲁棒性、决策透明性、系统安全性及算力可靠性 等方面强化设计，平衡智能化与可靠性的技术演进。 1.3.2 智能体通信，新型模型和实时组网需要动态保障 在6G 网络中，AI Agent 将随着技术的快速发展而得到广泛应用，带来全新 可靠性挑战。智能体基于环境自主学习的特性，使其行为模式难以预测，导致网 络设备动态调度结果的不确定 行通信），颠覆了传统人类通信的流量模式，对网络带宽动态适配与话务冲击应 对提出更高要求；机器人集群、自动驾驶车队等场景依赖 P2P 动态组网，需实 时组建协作网络并共享环境信息，现有网络的静态子网管理与路由机制难以满足 动态协同需求，亟需提升网络动态组网与智能调度能力以保障业务可靠性。 1.3.3 超大规模连接，瞬时信令冲击加倍 6G 超大规模连接场景下，海量物联设备接入（每平方千米可达百万至亿级）

频段单一制式的接入网技术已难以满足 6G 多样化的应用场景。6G 网络必然基于多维度 组网技术，采用多种制式、多个频段、多种架构，根据具体应用场景选择最为合理的方 案，这必然带来无线资源管理的日益复杂，以及相应软件、硬件多个维度的需求变化。 这一趋势要求网络能够更加动态灵活，实现动态调度资源，满足多维度组网所需软硬件 资源的按需分配。而云化技术通过对将底层硬件的虚拟化以及相应的通信协议体系设计， 无线网络形态：6G 无线接入网的基带单元将进一步向更大规模的集中化方向发展，通过 大量集中部署的基带单元，实现池化效应，为平台云化提供必要基础，构建开放云化无 线网络。而传统的射频单元由于多维度组网的新趋势，将会根据具体场景与需求，覆盖 从低到高的多个频段，并涵盖从通信到感知的多个功能，构成多频段收发单元。  异构硬件虚拟化：硬件虚拟化是云计算技术的基础，也是无线网络实现云化的关键技术。 使用量，提高资 源利用率。同时， 由于硬件型号繁多，接口和部署方式也各存差异，为了使应用调用资源接 口统一，一般在虚拟化时需要增加一个中间层，屏蔽底层差异，以一个通用资源接口供业务 应用使用。组网架构如图 3.1，硬件资源池为云平台物理硬件，虚拟资源池为在硬件资源基础 上虚拟出来供业务直接调用的资源。 14 图 3.1 资源虚拟化 其中 CPU、内存、存储等在云平台上已有成熟的方案进，这里不在累述。