专网标准,助力5G和行业的双向奔赴

2022-04-25 作者:王欣晖 中兴通讯副总裁 阅读量:
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专网标准,助力5G和行业的双向奔赴

发布时间:2022-04-25  作者:王欣晖 中兴通讯副总裁  阅读量:

标准先行,是通信行业ToC市场发展到今天万亿级的关键。在面对需求多样的ToB市场,标准首先直面“灵魂拷问”:5G专网需要有哪些特性?谁来制定5G专网行业标准?如何制定垂直行业认同的标准?

从标准通常的经验来讲,一种方式是通过3GPP、中国通信标准化协会(CCSA)等传统通信标准组织,根据行业的不同需求以定制化方式制定标准规范;另一种方式是建立公共技术平台,将行业的需求在平台上进行汇聚、创新和延伸,建立生态,形成行业用户认可的方案。5G与行业的融合是一个渐进的过程,我国的5G行业应用已从“试水试航”走向“扬帆远航”,在这一过程中,我国的5G专网标准发展走出了融合上述两种方式的创新路线。

 

打破“隔行如隔山”壁垒

 

中国通信标准化协会(CCSA)在2017年成立工业互联网特设任务组(ST8),针对完整的工业互联网产业链开展标准化工作,目标是构建良性工业生态体系,提升工业大数据自主创新能力,使制造管理更加便捷高效。2020年起,CCSA顺势而为,在ST8全面启动面向细分行业的“5G+工业互联网应用场景及技术要求”行业标准立项工作。此外,在2019年底,CCSA成立5G网络端到端切片特设标准项目组,填补5G端到端网络切片的标准空白,明确5G网络切片端到端总体架构及相关各领域的能力要求,确定切实推进5G切片在各垂直行业应用的标准化工作目标。

工业互联网产业联盟(AII)在2021年4月将“工业无线特设组”重组为“5G+工业互联网特设组”,致力于搭建产业桥梁,汇聚ICT企业、工业企业、科研机构等多方产业界专家,探求满足工业部署及使用需求的5G技术及网络解决方案,探索可复制可推广的应用模式及可持续发展的商业模式。截至2022年1月,工业互联网产业联盟(AII)成员单位已达2160家。

5G应用产业方阵(5G AIA),立足于搭建5G应用的融合创新平台,汇聚通信企业优势资源力量,解决共性技术产业问题,形成5G应用产业链协同。2020年7月,5G AIA发布了《5G行业虚拟专网网络架构》白皮书,聚焦5G网络在行业领域落地时面临的问题,针对行业不同应用和场景特点,梳理了行业降成本、多样性业务、高安全、自运维和系统融合发展五大特色需求,对广域、局域5G行业专网标准的制定具有指导意义。

 

团标和行标有机联动

 

工业互联网产业联盟(AII)和中国通信标准化协会(CCSA)在2020年分别启动细分行业的专网标准工作,当前在联盟和协会同步制定的5G行业专网标准覆盖工业园区网络、电力、矿山、港口、高端装备制造业、航空、水泥和钢铁等行业。工业互联网产业联盟(AII)标准制定节奏相对会更快,在核心内容基本达成一致后,AII标准可作为CCSA行业标准的重要参考。这种机制利用了工业互联网产业联盟(AII)汇集了最广泛最懂行的行业用户的优势,保证了行业对5G专网标准的认同,实现行业联盟和通信标准组织的有机联动,并在相当大程度上缩短CCSA 5G专网行业标准制定和发布时间。2022年将有更多细分行业标准在这种机制下启动推进,其中包括“5G网络与生产控制网络(OT)的融合”,5G行业专网标准将走深向实。

在《5G应用“扬帆”行动计划(2021—2023年)》的指导下,2021年5G行业专网在技术标准与产业推进方面取得了良好的效果。2021年底第四届“绽放杯”5G应用征集大赛共收到来自全国31个省市自治区直辖市及特别行政区的参数项目达到12281个,相比于上一届收到的4289个项目,参赛项目数量出现了井喷现象,其中工业互联网参赛项目数量位居第一。可以看到,5G和行业不再是“互相迁就”,而正实现双向奔赴。

 

国际标准专网项目的演进趋势

 

以3GPP工作为例,从Rel-16开始,3GPP针对工业数字化、工厂自动化等多样化需求,启动面向垂直行业的5G网络系统架构课题项目“Vertical_LAN(垂直局域网)”,实施相应的标准规范制定工作。“Vertical_LAN”项目包含3个独立的5G网络特性:TSN(Time Sensitive Networking)、NPN(Non-public networks)、5G局域网类型服务(5G-LAN type services)。针对这3个特性,3GPP在Rel-17完成了对相关标准方案的阶段性增强,并且已确定在Rel-18开始的5G-Adavanced演进阶段,进一步研究和制定基于这3个特性的课题项目(见图1)。

 

        图1  3GPP垂直行业标准项目的演进

TSN时间敏感网络

IEEE TSN规范将在未来的工厂中实现确定性和低延迟通信的技术融合。5G时间敏感通信是一种支持确定性和同步通信的服务,具有高可靠性和可用性。经过Rel-16 TSN和Rel-17 IIoT(Industrial IoT)项目的演进增强,5G系统可支持集成IEEE 802.1时间敏感网络(TSN),支持作为TSN中的网桥提供时间敏感型通信,通过开放网络功能和UE-UE时间敏感型通信的优化支持,实现确定性应用增强支持。

Rel-18 TSN特性将继续在DetNet项目和5TRS_ URLLC项目中展开。从IETF DetNet工作组和IEEE TSN之间关联基础出发,DetNet项目研究将5G系统置于DetNet IP数据平面网络内,通过重用Rel-17定义的TSC框架来实现确定性QoS和时间同步服务支持。5TRS_URLLC(5G Timing Resiliency and TSC&URLLC enhancements)项目旨在研究如何向UE和第三方应用(AF)报告5G系统网络时间同步状态(例如UTC和5G系统网络时序源的偏差)、使AF能够在特定的覆盖区域请求时间同步服务、如何使AF能够请求高可靠性支持以及与TSN传输网络互通的研究机制。

 

NPN非公共网络

NPN提供一种专为行业用户使用的5G网络方案,包含独立非公共网络(Stand-alone Non-Public Network,SNPN)和公网融合网络(Public network integrated NPN,PNI-NPN)。Rel-17 eNPN项目,对SNPN进行进一步增强,通过对不同网络/不同实体之间的合作实现支持更多的NPN应用场景,如对无本地凭证或签约的UE提供访问权限,对IMS、VIAPA(Video, Imaging and Audio for Professional Applications)应用场景的支持等。

Rel-18 eNPN_Ph2项目进一步研究SNPN之间的移动性支持,non-3GPP接入SNPN,通过本地托管NPN启用本地化服务以及是否支持NPN 5G近距离服务等。

 

5G局域网类型服务

5G局域网类型服务通过对5G能力(如高性能、长距接入、移动性和安全性)的改进,使得5G网络可提供与局域网和VPN功能类似的服务。5G局域网类型服务可管理5G虚拟网络(VN)组标识、成员和组数据。5G VN组管理可由网络管理员配置,也可由第三方应用(AF)动态管理,进而要求NEF能够开放一组服务来管理5G VN组和5G VN成员。此外,5G系统支持5G局域网类型服务场景下的优化路由,当两个UE使用相同的UPF时,无需经过数据网络,而是直接启用UPF本地数据交换实现UE-UE通信。

Rel-18 GMEC(generic group management, exposure and communication enhancements,通用组管理、开放和通信增强)是5G局域网类型服务特性的增强项目,旨在研究组属性管理和组状态事件上报、面向特定组UE成员的流量特征和性能监控的NEF开放架构的增强、5G VN组通信增强、支持UE同时向不同的5G VN发送数据等功能以满足未来工厂组通信场景需求。

 

结束语

 

标准是国际经济、科技竞争的制高点,是企业、产业、装备“走出去”的先手棋。2022年,我国将进一步加快统筹和完善5G行业专网标准。中兴通讯也将继续与业界同行伙伴一起,依托行业标准化组织及联盟,对更多行业需求特点进行精细化分析,找到5G网络的通用性和满足各行业特定需求的平衡点,让标准成为5G赋能行业的“快速科学指南”和“提质增效法典”,助力5G推动全球工业互联网生态体系建设。

 

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