西门子公司提出4种混合模式的行业专网参考部署模式

5G 不仅仅是通信行业的 5G，也是千行百业的 5G，在 5G 标准制定、生态建设等各个环节推进中，不少垂直行业也积极参与其中。垂直行业是未来 5G 的应用场所，不少垂直行业领军企业很早就向 5G 相关工作渗透，在很大程度上给 5G 生态注入了需求的力量，给 5G 研发带来新的方向，使 5G 发展形成了需求驱动的路径。这些需求力量中，工业是其中典型的代表，但需求驱动的力量并不仅限于工业。

近日，在工业巨头西门子举办的“数字化企业峰会”上，西门子多位高管对于 5G 在工业中的作用给予高度评价。西门子工业无线产品主管 Sander Rotmensen 表示，工业 5G 将是建设“未来工厂”的重要助力，而西门子 SIMATIC 自动化业务主管 Markus Weinländer 则引用西门子过程自动化首席执行官 Eckard Eberle 的话，认为5G 将成为工业的“游戏规则改变者”。

各行业龙头已经切身感受到了 5G 给行业发展注入的新的活力，也在不断向着 5G 通信标准和产业生态中渗透。

工业巨头的 5G 探索

“在接下来的几年里，5G 专网将建立在工业场景中。在那里，企业需要强大的、超高速的高带宽网络，从自动化货架系统和生产线到增强现实和机器人，新的移动通信标准将实时控制每平方公里数十万台设备。工业 5G 网络预计将于 2023 年在德国、英国、美国和其他国家投入使用。仅仅几年后，许多公司将能够完全无线联网，由于本地 5G 网络，他们的生产比以往任何时候都更加高效、自主和灵活。”这是西门子在一篇博文中所描述的未来工厂使用 5G 的场景。

西门子公司管理委员会成员何睿祺指出：“通过工业 5G，无线方式将生产、维护和物流领域全面联网。高数据传输速率、可靠而强大的宽带传输以及超短延迟大大提高了工业价值创造的效率和灵活性。西门子从一开始就采用了这种全新通信标准，并通过开发相应产品线来支持其标准化和工业实施。”

早在 2019 年 11 月，西门子就和高通在德国纽伦堡西门子汽车测试中心开展联合概念验证项目，演示在真实工业环境中基于 3.7-3.8GHz 频段的首个 5G 独立模式（SA）企业专网。

西门子汽车测试中心 5G SA 专网

本次验证项目，能够支持西门子和高通针对未来工业环境中的 5G 专网无线连接应用，进行技术测试、解决潜在问题、提供最佳解决方案。高通搭建的 5G SA 测试网络包括 5G 核心网和带有射频拉远的 5G 基站，同时提供了 5G 工业测试终端；西门子提供了实际工业设施，包括 Simatic 控制系统和 IO 设备。

实际上，除了西门子以外，奥迪、梅赛德斯 - 奔驰、巴斯夫、博世等工业领军企业也在积极部署 5G 工业专网。5G 专网的快速发展，在很大程度上得益于德国针对 5G 专网出台的频谱政策。

早在 2018 年，德国联邦网络管理局（BNetzA）就发布了规划 3700-3800MHz 频段用于提供区域无线网络接入业务的征求意见稿，2019 年 11 月正式将 3700-3800MHz 频段许可用于工业、农业、林业等行业 5G 专网使用，同时接受该频段的申请。

较低的频谱使用费也是促进 5G 专网快速落地的重要因素。德国 5G 专网频率使用费的计算公式为：

1000+B*t*5*（6a1+ a2）

其中 1000 欧元是基本费用，B 是带宽（10 到 100 MHz 之间），t 是持续时间（年），a1 和 a2 是面积（平方公里），按定居区和交通基础设施面积（a1）和其他区域（a2）予以区分。

与德国运营商拍卖 100MHz 公网频率需要花费数十亿欧元相比，这一费率非常低廉。根据德国专网频率许可费率，西门子在巴伐利亚州安伯格工厂约 20 万平方米的区域部署 5G 专网，仅需支付 5500 欧元，就获得了 3700-3800MHz 频段上 100MHz 频率 10 年的使用权。西门子工业无线产品主管 Sander Rotmensen 对此非常满意，他说“每年只要支付 550 欧元就能获得 100MHz 频率使用权，低廉到就像手机套餐一样，但这 550 欧元却能让我们这张专网连接足够多的工业设备”。

在西门子看来，相对于传统的局域网技术（如以太网、WiFi）只能应用于局部、单个应用，5G 可以扩大到更大范畴，支持多个应用，实现生产柔性化。

当然，工业巨头们看中的 5G 网络，很大程度上还是自己可控的 5G 专网，而不是基于运营商公网的网络切片，更不可能直接使用公网。随着时间推移，会涌现出大量工业 5G 专网。我国通信和无线电监管机构也正在研究对于 5G 专网的频谱政策，若像德国、英国、日本等国一样 5G 专网频谱政策落地后，相信国内也会涌现出一批龙头企业基于 5G 专网的探索。

垂直行业主动渗透，需求驱动 5G 新方向

5G 不仅仅是通信行业的 5G，也是千行百业的 5G，在 5G 标准制定、生态建设等各个环节推进中，不少垂直行业也积极参与其中。垂直行业是未来 5G 的应用场所，不少垂直行业领军企业很早就向 5G 相关工作渗透，在很大程度上给 5G 生态注入了需求的力量，给 5G 研发带来新的方向，使 5G 发展形成了需求驱动的路径。这些需求力量中，工业是其中典型的代表，但需求驱动的力量并不仅限于工业。

以 5G 标准为例，3GPP 在 5G 标准制定中，就广泛吸纳了多个不同行业相关组织和他们的成果。3GPP 成员中，有专门的“市场代表伙伴”成员，虽然这些成员不能否决、发布和设立 3GPP 范畴的标准，但他们有权限向 3GPP 提供市场需求的一致性观点和意见，包括对通信服务、功能、特征等方面的观点和意见，不少也得到了 3GPP 的采纳。“市场代表伙伴”成员包括：

3GPP 市场代表伙伴成员

可以看出，这些组织包括了工业、汽车、公共安全、卫星、小基站等垂直行业组成的国际或区域性组织，也包括其他通信系统协会联盟类组织，体现出 5G 的包容性。其中，比较典型的几个垂直行业组织值得关注。

（1）5G 产业自动化联盟（5G-ACIA）

该组织是在德国电气和电子制造商协会（ZVEI）的基础上正式成立，旨在推动 5G 在工业生产领域的落地，确保 5G 从运用之初即具备相应产业能力。5G-ACIA 有大量全球工业自动化领域领军企业和研究机构加入，立足工业领域，识别分析 5G 潜在用例，以及各用例对网络性能的要求。

举例来说，在对工业需求的基础上，5G-ACIA 在 2019 年 7 月就发布了工业场景下 5G 非公共网络（NPN）白皮书，提出了独立模式、混合模式 2 大类、4 种具体模式的行业专网参考部署模式，模式一是完全独立的行业专网；模式二是无线共用，其他部分专用；模式三是无线和控制面共用，其他专用；模式四是基于公网的虚拟专网。在本月初 3GPP 冻结的 5G R16 标准中，非公共网络（NPN）给出了独立部署和非独立部署两种方式，与 5G-ACIA 此前给出的参考架构基本类似。可以看出，3GPP 5G 标准制定也在充分参考行业需求。

（2）5G 汽车联盟（5GAA）

该组织是 2016 年 9 月成立，是通信行业与汽车行业的全球跨行业产业联盟，发起方包括奥迪、宝马和戴姆勒以及爱立信、华为、英特尔、诺基亚、高通，此后越来越多的汽车整车厂、运营商、通信设备商、芯片商、汽车零配件商等纷纷加入。该联盟的使命在于研发、实验和推动智能车联、智慧交通等万物互联所需的通信解决方案和应用，包括相关的标准化推进、商业机会挖掘，以及全球市场的拓展。

众所周知，V2X 相关标准是 3GPP 5G 标准的核心部分之一，而 5GAA 是 3GPP 制定 V2X 标准的一个重要的需求来源。可以说，汽车行业主动与通信行业加强沟通，不断向通信行业提供汽车对于未来通信的需求。

除了 5GAA 外，还有包括中国汽车工程学会、Automotive Edge Computing Consortium 等组织也作为 3GPP 合作伙伴成员，为 5G 标准制定提供网联汽车、交通边缘智能等需求信息。

当然，也有大量垂直行业领军企业直接加入 3GPP 成员中，参与到一些具体的工作组中，基于自身研究提交了不少提案。

电力行业领域，中国的南方电网很早就成立 5G 专项工作组，并于 2018 年 2 月份加入 CCSA/3GPP 组织中，致力于将智能电网需求纳入 5G 标准中。过去两年里，南方电网联合华为、运营商等伙伴，向 3GPP 提交了 14 篇电力需求提案，其中 9 篇已被采纳。今年 4 月，国网能源互联网技术研究院也加入了 3GPP，相信未来有更多基于电力需求的提案会纳入 3GPP 5G 标准中。

在汽车行业，德国奔驰公司 56 号工厂作为最早的 5G 专网试验田，业界提起 5G 在工业领域中应用时必然会提到该典型案例。一方面，作为汽车制造业的标杆企业，奔驰的自动化程度本身比较高，它对网络连接的需求也比较高；另一方面，奔驰也是 3GPP 的成员，这意味着奔驰在 5G 这方面有非常严谨的考虑，会进行全面的评估，因此它所采用的 5G 专网技术架构搭建的 56 号工厂对整个行业以及对其他行业的参考价值都比较大。

垂直行业的深度参与，正在不断给 5G 供给者提供需求参考，也在不断塑造 5G 的最佳实践，目前，工业、汽车、电力等先导行业显得更为积极。随着 5G 商用范围的扩大，未来一定会有更多的行业主动向 5G 技术和产业生态渗透，为 5G 提供更多行业需求的支撑。
责任编辑:pj