随着5G网络应用推广，5G开始服务于千行百业。不同的应用场景产生了差异化的需求挑战，尤其是进入工业领域之后，工业制造对5G网络提出了更高的要求，超低时延、超小抖动、高可靠等工业通信特色，需要5G网络采用全新的技术来应对。
确定性技术是5G向工业智造领域拓展的基础
工业互联网中，最核心的是同步、实时控制类业务，其广泛存在于机器人操控、自动化控制、视觉检错、赛事和演出直播等应用中。在当前工业通信网络中，传统自动化厂商均定义了工业以太网协议来实现该类通信，导致工业以太网协议种类繁多，且各自演进，无法融合，这给构建统一、融合的工业互联网带来了阻碍。
时间敏感通信（TSN）网络技术的出现，为解决传统工业网络困境带来了曙光。TSN技术迅速成为工业4.0体系中的关键网络技术，也被3GPP接收，作为5G向工业智造领域拓展的核心能力。以TSN为起点，伴随着各类新标准的融入，确定性网络开始了快速演进。确定性网络能够促成IT网络和OT工业网络融合，为运营商网络全面进入万物智联时代提供有力支撑。
确定性网络在带宽、时延、抖动及可靠性指标上提供承诺和严格保障。在IT网络技术的基础上，确定性网络技术通过采用开辟专属通道，提供准时调度、全域接力赛模式的转发，辅以多路数据并发等措施，确保完成对关键业务的SLA承诺。确定性网络技术是现有通信网络的能力扩展和补充，也是未来新型通信网络的演进目标之一。
5G确定性网络技术演进分析
从3GPP R16版标准开始，5G在确定性网络技术上开启了演进，标准的演进包含三个阶段（见图1）：
- 阶段1：5G可对接工业TSN网络（R16引入），5G TSN在园区范围内，协助移动化终端接入工业TSN网络，使终端摆脱线缆束缚，灵活移动。目前，TSN技术和产业都已成熟，5G TSN标准已成熟，产品正在发展中。
- 阶段2：5G网支持TSC（Time Sensitive Communication）技术（R17引入）。TSC完善了5G网络自身的确定性服务能力，包括时钟同步、报文传输等各方面。TSC可独立提供5G工业TSN专网，使专网部署更简便、更灵活。目前，5G TSC标准尚未成熟。
- 阶段3：5G融合DetNet（Deterministic Network）技术（R18引入）。DetNet支持广域网范围的确定性传输保障，引入DetNet后，5G工业专网能够和分布在各地的工业网络互联互通，完成产业链协同。目前DetNet标准尚未成熟。
除了TSN、TSC和DetNet三个主要的确定性技术之外，要构建完整的5G确定性网络，还需要将其他通信技术整合在一起，如URLLC、5G LAN、切片、QoS保障技术，以及承载网的Flex-E、专线、MPLS TE、SRv6等技术。这些技术需要实现融合协同，并最终形成端到端整体服务能力。图1也从技术角度展现了一个完整的5G确定性网络的最终形态。
图1 5G确定性网络技术演进和目标网络
确定性网络业务分析
根据时延、确定性满足率（网络可用性）等指标，可将确定性网络的业务分为三类（见图2）：
- 大众类确定性保障：时延>20ms，传输确定性>99.9%；
- 关键任务类确定性保障：时延10ms~ 20ms，传输确定性>99.99%；
- 精准类确定性保障：时延<10ms，传输确定性>99.999%。
图2 5G确定性网络业务能力等级
不同类型应用对具体的技术和产业生态有着不同的要求。大众类确定性保障依赖全网络整体能力优化提升，对网络整体优化有着很高的要求。关键任务类确定性保障，主要面向局部地域的网络构建确定性能力，对无线时延、抖动指标有较高要求。而精准类确定性保障，要求在局域网内优化端到端确定性能力，对无线URLLC以及传输路径的每个节点都做强效提升。细分业务，理解业务，并有针对性地选择技术来打造网络产品，是网络向确定性演进的关键点之一，也是构建精品网络的必由之路。
在三类业务中，关键任务类确定性保障业务将在园区局域网中率先成熟。之后，随着无线超低时延技术的进步，将推动精准类确定性保障业务成熟可用；随着确定性网络管理系统的完善，大众类确定性保障业务将在广域范围内逐步成熟。
构建全域确定性网络，开启行业移动化应用新时代
根据产业进展及标准进展，中兴通讯将首先在园区专网中引入5G+TSN+URLLC技术。通过为园区应用提供无线确定性网络，为各类型的行业终端、行业应用接入5G网络提供可行性和便利性。5G确定性专网将替代部分有线网络，为企业和园区带来敏捷性，为流程注入柔性，为业务添加智能辅助。
为了加速推动园区确定性专网的能力成熟度，中兴通讯已展开对R17 TSC的研究和开发。实现5G TSC原生确定性能力，5G网络将能够独立提供确定性服务。原生确定性能够降低使用网络的成本，扩大覆盖区域，拓展可服务的业务领域，催熟应用和生态，在自动驾驶辅助、赛事采编转播、全息投影、XR/VR应用、实景导览/导游、野外设备巡检、农业自动化管理中，都将发挥巨大的作用。原生确定性也能够促进TSN网络跨园区协同，提供跨园区业务能力和资源共享，促进产业协同和新兴产业的孵化。
随着技术研究及行业推广的进展，中兴通讯将进一步发展广域网络确定性能力，通过构建无所不在的全域确定性网络，使得应用获得跨越园区网、跨5G网、跨运营商网多接入类型融合的、可漫游的全域端到端确定性网络服务。
中兴通讯在构建网络能力的同时，为推动行业发展，形成端到端的应用服务能力，还基于网络拓展高效管理、灵活开放的能力，提供全面的确定性服务能力。全面的确定性服务能力包括三个层面：应用接口层、网络管理层、转发层。
- 灵活开放的应用接口层：接口层对接应用系统，支持业务对网络的服务请求，并对业务流进行标记。中兴通讯将支持两类部署方式，一类是离散的园区专用接口，一类是集中的云化共享接口；集中式和离散式部署两者共存、协同，以适应各类行业应用的要求。
- 综合高效的网络管理层：管理层提供端到端路径优选，并配置资源预留、调度算法等关键参数。中兴通讯首先建立本网内设备、路径、流和算法及服务能力的高效管理，其次将打通网络边界，建立跨域协同，优化端到端服务综合评测和调整机制，最终形成5G全域以及跨域的综合网络管理能力。
- 持续拓展的转发层：转发层提供高效、精准、极低时延的数据转发功能。中兴通讯将持续关注URLLC和5QI能力，持续提升转发层性能。同时，分阶段引入TSN、3GPP TSC和DetNet转发机制，引入多种时钟同步机制，逐步打通不同协议、不同网络间的转发边界，形成端到端全程确定性转发能力。
基于行业确定性应用探索和技术的演进，中兴通讯将持续为运营商、行业客户提供灵活按需匹配的确定性网络解决方案，推动工业互联网快速发展、蜕变，开启行业移动应用的新时代。
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