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向運營商宣戰(zhàn),5G私網(wǎng)會成為主流形態(tài)嗎?

2019-08-09 09:37 物聯(lián)網(wǎng)智庫
關(guān)鍵詞:運營商5G基站

導(dǎo)讀:5G賦能千行百業(yè)首先在于能為行業(yè)用戶帶來其所需要的各類通信連接方案,不論是行業(yè)用戶速率、移動性、流量密度的需求,還是可靠性、時延、容量的需求,5G都可以通過各種方式來滿足。

由于頻譜政策、行業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求等因素的驅(qū)動,5G私網(wǎng)很有可能呈現(xiàn)出一種主流服務(wù)形態(tài)的趨勢,行業(yè)用戶也將成為自身私有網(wǎng)絡(luò)的運營商,開創(chuàng)新的業(yè)務(wù)模式。

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圖片來自“東方IC”

5G賦能千行百業(yè)首先在于能為行業(yè)用戶帶來其所需要的各類通信連接方案,不論是行業(yè)用戶速率、移動性、流量密度的需求,還是可靠性、時延、容量的需求,5G都可以通過各種方式來滿足。筆者曾在《5G時代,電信運營商竟可讓千行百業(yè)的企業(yè)成為“運營商”》一文中總結(jié)了自建私網(wǎng)、租用核心網(wǎng)自建接入網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)切片三類網(wǎng)絡(luò)服務(wù)形態(tài),三類均是為保障行業(yè)用戶高優(yōu)先級需求而提供的定制化網(wǎng)絡(luò)方案。其中,自建5G私網(wǎng)是成本最高但也是可靠性最高的方案。在4G時代,曾經(jīng)出現(xiàn)一些行業(yè)客戶自建的LTE私網(wǎng),但僅是一種非常少的現(xiàn)象。不過,當(dāng)前由于頻譜政策、行業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求等因素的驅(qū)動,5G私網(wǎng)很有可能呈現(xiàn)出一種主流服務(wù)形態(tài)的趨勢。

多種頻譜使用方式成熟,催生5G私網(wǎng)發(fā)展

私有網(wǎng)絡(luò)也是采用3GPP的標(biāo)準(zhǔn)部署的蜂窩網(wǎng)絡(luò),目前已有多種形式,包括私有的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(LPWAN)、基于LTE的寬帶無線專網(wǎng)和5G專網(wǎng),這些網(wǎng)絡(luò)與公網(wǎng)在物理上隔離,專網(wǎng)專用能夠做到安全性和服務(wù)保障。雖然網(wǎng)絡(luò)切片也能提供類似專網(wǎng)的體驗,但一些行業(yè)用戶依然愿意自建私網(wǎng)。相對于私有LPWAN和私有LTE網(wǎng)絡(luò),目前已有大量廠商在規(guī)劃建設(shè)私有5G網(wǎng)絡(luò),業(yè)界對5G私網(wǎng)也寄予厚望,有很多專家認(rèn)為5G私網(wǎng)將成為5G時代的一種主流網(wǎng)絡(luò)部署方式。5G私網(wǎng)的發(fā)展,頻譜政策和技術(shù)的發(fā)展是其中最重要因素之一。

私有網(wǎng)絡(luò)的頻譜使用方式一般有三種類型:專用頻譜、共享頻譜和非授權(quán)頻譜。

專用頻譜一般包括兩種形式:第一種是私網(wǎng)運營商自己獲得監(jiān)管機(jī)構(gòu)頒發(fā)的專用頻譜牌照,第二種是在一些特殊的地理范圍內(nèi)使用公網(wǎng)運營商的頻譜。第二種方式在操作中有一定的復(fù)雜性,因為首先要保證這些地域沒有公網(wǎng)客戶的接入,其次是公網(wǎng)運營商頻譜牌照的二次授權(quán),不過,這樣的形式可能給公網(wǎng)運營商帶來一些新的收入,例如幫私網(wǎng)運營商部署、運營、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò),畢竟公網(wǎng)運營商這方面經(jīng)驗非常豐富。

采用專用頻譜,尤其是第一種形式的專用頻譜已有很多實踐,電力、民航、鐵路、公安等很多行業(yè)都采用專用頻率自行部署過行業(yè)專網(wǎng)。未來更多企業(yè)若想部署5G私網(wǎng)的最大難點是專用頻譜獲取難度太大,目前很多國家在這方面開始出臺一些政策,增加私網(wǎng)專用頻譜的可用數(shù)量。當(dāng)然,專用頻譜畢竟非常稀缺,因此共享頻譜和非授權(quán)頻譜也派上用場。

共享頻譜是一種“輕授權(quán)”的頻譜使用方式,一些國家監(jiān)管機(jī)構(gòu)會出臺一些共享使用的頻譜使用制度,行業(yè)用戶可以采用共享頻譜部署其私有網(wǎng)絡(luò)。全球多個國家都出臺了共享頻譜政策,一些廠商也開始了實踐,這方面并非從零開始。

蜂窩網(wǎng)絡(luò)很早將頻譜使用規(guī)劃延伸至非授權(quán)頻譜。早在4G階段,業(yè)界就對LTE-U進(jìn)行過探討和實踐,讓LTE網(wǎng)絡(luò)部署在非授權(quán)頻譜上。3GPP在5G標(biāo)準(zhǔn)制定中也考慮到了充分利用非授權(quán)頻譜的技術(shù)。在專用頻譜、共享頻譜獲取困難的情況下,5G私網(wǎng)運營商也會將目光投向非授權(quán)頻譜,當(dāng)然非授權(quán)頻譜作為公共資源,更多機(jī)構(gòu)可以公平接入,需要更精細(xì)的頻譜規(guī)劃技術(shù),減少互相之間的干擾。

采用不同頻譜接入方式部署的私網(wǎng),其功能可能會有一定的差異。舉例來說,采用非授權(quán)頻譜部署的私網(wǎng),其應(yīng)用場景一般是無需支持uRLLC(低時延高可靠)的場景,而采用專用頻譜部署的私網(wǎng),其應(yīng)用場景包含了5G的所有場景,而uRLLC可能是其最為看重的場景。

頻譜政策加持,5G私網(wǎng)蠢蠢欲動

各種頻譜使用方式僅僅在技術(shù)上的成熟,不能驅(qū)動私網(wǎng)的大規(guī)模部署,更需要政策的支持。目前一些國家面對5G商用的前景,在頻譜政策上較以往更為創(chuàng)新和開放,給5G私網(wǎng)的快速發(fā)展提供了政策保障。

7月25日,英國通信管理機(jī)構(gòu)Ofcom官方網(wǎng)站正式發(fā)布公告《通過本地許可使能無線創(chuàng)新》,開放了兩類無線電頻譜接入許可:

(1)共享接入許可:該許可方式將4段頻譜作為本地私有網(wǎng)絡(luò)和共享網(wǎng)絡(luò)頻段,企業(yè)可以申請專用頻段,這些頻段將不會作為全國性公眾網(wǎng)絡(luò)頻段進(jìn)行拍賣;

(2)本地接入許可:該許可方式允許其他用戶可以使用運營商已獲得牌照的頻段,當(dāng)然前提是運營商還未使用該頻段。

第一種許可方式包括4段不同的頻段:

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來源:Ofcom,物聯(lián)網(wǎng)智庫制表

在這一許可方式下,企業(yè)可以申請專用頻譜,包括中小企業(yè)和創(chuàng)業(yè)企業(yè)。在這一頻譜政策下,企業(yè)和其他機(jī)構(gòu)可以自建本地私有網(wǎng)絡(luò),比如制造業(yè)、物流、農(nóng)業(yè)、礦業(yè)、醫(yī)療健康等。

第二種許可方式涉及到公網(wǎng)運營商已獲得授權(quán)的頻譜,私網(wǎng)運營商申請這些頻譜的前提是公網(wǎng)運營商在特定區(qū)域尚未使用或者還未規(guī)劃使用這些頻譜。這一政策影響到了英國運營商多個頻段,包括800 MHz、900 MHz、1400 MHz、1800 MHz、1900 MHz、2100 MHz、2300 MHz、2600 MH和3.4 GHz中空閑的部分。

這種二次授權(quán)的方式仍然由Ofcom來組織,當(dāng)然需要在頻譜牌照持有者許可的前提下進(jìn)行,私網(wǎng)運營商需要證明其本地網(wǎng)絡(luò)不會對公網(wǎng)以及公網(wǎng)未來規(guī)劃造成干擾。這種頻譜許可方式主要適用于特定區(qū)域,如人口稀少的農(nóng)村地區(qū)、獨立的工業(yè)場景,包括采礦、海上作業(yè)等,這些場景本身是公網(wǎng)運營商很少提供服務(wù)的區(qū)域。

除了英國外,其他多個國家在私網(wǎng)頻譜上也有支持政策。早在今年年初,德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)局就發(fā)布了供本地使用的5G頻率框架條款,決定將3700-3800 MHz頻段內(nèi)的頻譜預(yù)留給工業(yè)自動化、農(nóng)業(yè)和林業(yè)等應(yīng)用,并將根據(jù)申請進(jìn)行分配,無需進(jìn)行拍賣。此政策發(fā)布后,大眾汽車、戴姆勒、西門子、巴斯夫等工業(yè)巨頭都表示對私有5G網(wǎng)絡(luò)感興趣。該段頻譜的申請將于2019年下半年開始。目前,大眾、奔馳、西門子、博世等廠商已經(jīng)開始了5G私網(wǎng)的測試和部署。

德國這一政策壓縮了公網(wǎng)運營商可獲得5G頻譜的空間,在此后舉行的5G頻譜拍賣中,5G頻譜拍出65億歐元的高價,遠(yuǎn)高于預(yù)期的30-50億歐元。德國電信的一位高管層表示:“此次拍賣留下了苦澀的余味,結(jié)果是我們的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)會受到了抑制”。可以看出,5G私網(wǎng)已經(jīng)開始對公網(wǎng)運營商造成很大壓力。

美國市場也不例外,比較典型的是美國對CBRS(公民寬帶無線電服務(wù))的政策。美國聯(lián)邦通訊委員會已經(jīng)建立了一個三級頻譜共享接入的框架來分配3550-3700MHz頻段,即已有業(yè)務(wù)、優(yōu)先接入(PAL)和普通授權(quán)接入(GAA)。

在該體系中,第一等級是指該頻段已存在的業(yè)務(wù)擁有最高優(yōu)先級,將獲得CBRS最高等級的保護(hù),包括海軍、生物保護(hù)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)商等,保障其使用中不會受到干擾;第二等級是優(yōu)先接入(PA),將獲得普通授權(quán)接入(GAA)級別用戶的無條件保護(hù);第三等級是普通授權(quán)接入(GAA),不受任何干擾保護(hù)。FCC引入新的第二級和第三級頻譜規(guī)劃架構(gòu),目的就是為了在共享接入條款下,讓非授權(quán)的CBRS頻譜可用于企業(yè)和私有網(wǎng)絡(luò)接入。此前,美國通用電氣(GE)曾向FCC施壓,希望該頻段用于公用互聯(lián)網(wǎng)。

國內(nèi)在私網(wǎng)頻譜方面似乎動靜不大,但在一些領(lǐng)域可以看到端倪。2018年5月,工信部發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃(2018-2020年)》和《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項工作組2018年工作計劃》,其中也有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專門頻譜方面的規(guī)劃內(nèi)容。具體來說包括:

行動計劃中提出加大工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域無線電頻譜等關(guān)鍵資源保障力度,研究工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)用頻場景和頻率需求,制定完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)頻率規(guī)劃和使用政策。

具體的年度目標(biāo)中提出加快5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)頻率使用規(guī)劃研究,制定5G系統(tǒng)中頻段頻率使用許可方案;提出5G毫米波部分頻段頻率使用規(guī)劃方案;調(diào)整完善800MHz等專網(wǎng)頻率使用政策。

雖然沒有提及5G私有網(wǎng)絡(luò),但這一文件的發(fā)布,業(yè)界對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專用頻譜開展討論,有觀點認(rèn)為為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)分配專用頻譜是大勢所趨。

5G賦能行業(yè),私網(wǎng)能夠帶來最高優(yōu)先級、最高安全性和可控性的定制化網(wǎng)絡(luò)解決方案。愛立信發(fā)布的2019移動報告中指出,由于產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和無線技術(shù)現(xiàn)代化的驅(qū)動,到2023年制造業(yè)、物流倉儲、園區(qū)等行業(yè)中將出現(xiàn)大量的私有網(wǎng)絡(luò)。5G時代,行業(yè)用戶也將成為自身私有網(wǎng)絡(luò)的運營商,開創(chuàng)新的業(yè)務(wù)模式。