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向運營商宣戰,5G私網會成爲主流形態嗎?

2019-08-09 09:37 物聯網智庫
關鍵詞:運營商5G基站

導讀:5G賦能千行百業首先在于能爲行業用戶帶來其所需要的各類通信連接方案,不論是行業用戶速率、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、行業轉型升級需求等因素的驅動,5G私網很有可能呈現出一種主流服務形態的趨勢,行業用戶也將成爲自身私有網絡的運營商,開創新的業務模式。

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圖片來自“東方IC”

5G賦能千行百業首先在于能爲行業用戶帶來其所需要的各類通信連接方案,不論是行業用戶速率、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的企業成爲“運營商”》一文中總結了自建私網、租用核心網自建接入網和網絡切片三類網絡服務形態,三類均是爲保障行業用戶高優先級需求而提供的定制化網絡方案。其中,自建5G私網是成本最高但也是可靠性最高的方案。在4G時代,曾經出現一些行業客戶自建的LTE私網,但僅是一種非常少的現象。不過,當前由于頻譜政策、行業轉型升級需求等因素的驅動,5G私網很有可能呈現出一種主流服務形態的趨勢。

多種頻譜使用方式成熟,催生5G私網發展

私有網絡也是采用3GPP的標准部署的蜂窩網絡,目前已有多種形式,包括私有的低功耗廣域網絡(LPWAN)、基于LTE的寬帶無線專網和5G專網,這些網絡與公網在物理上隔離,專網專用能夠做到安全性和服務保障。雖然網絡切片也能提供類似專網的體驗,但一些行業用戶依然願意自建私網。相對于私有LPWAN和私有LTE網絡,目前已有大量廠商在規劃建設私有5G網絡,業界對5G私網也寄予厚望,有很多專家認爲5G私網將成爲5G時代的一種主流網絡部署方式。5G私網的發展,頻譜政策和技術的發展是其中最重要因素之一。

私有網絡的頻譜使用方式一般有三種類型:專用頻譜、共享頻譜和非授權頻譜。

專用頻譜一般包括兩種形式:第一種是私網運營商自己獲得監管機構頒發的專用頻譜牌照,第二種是在一些特殊的地理範圍內使用公網運營商的頻譜。第二種方式在操作中有一定的複雜性,因爲首先要保證這些地域沒有公網客戶的接入,其次是公網運營商頻譜牌照的二次授權,不過,這樣的形式可能給公網運營商帶來一些新的收入,例如幫私網運營商部署、運營、優化網絡,畢竟公網運營商這方面經驗非常豐富。

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、公安等很多行業都采用專用頻率自行部署過行業專網。未來更多企業若想部署5G私網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台一些政策,增加私網專用頻譜的可用數量。當然,專用頻譜畢竟非常稀缺,因此共享頻譜和非授權頻譜也派上用場。

共享頻譜是一種“輕授權”的頻譜使用方式,一些國家監管機構會出台一些共享使用的頻譜使用制度,行業用戶可以采用共享頻譜部署其私有網絡。全球多個國家都出台了共享頻譜政策,一些廠商也開始了實踐,這方面並非從零開始。

蜂窩網絡很早將頻譜使用規劃延伸至非授權頻譜。早在4G階段,業界就對LTE-U進行過探討和實踐,讓LTE網絡部署在非授權頻譜上。3GPP在5G標准制定中也考慮到了充分利用非授權頻譜的技術。在專用頻譜、共享頻譜獲取困難的情況下,5G私網運營商也會將目光投向非授權頻譜,當然非授權頻譜作爲公共資源,更多機構可以公平接入,需要更精細的頻譜規劃技術,減少互相之間的幹擾。

采用不同頻譜接入方式部署的私網,其功能可能會有一定的差異。舉例來說,采用非授權頻譜部署的私網,其應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,其應用場景包含了5G的所有場景,而uRLLC可能是其最爲看重的場景。

頻譜政策加持,5G私網蠢蠢欲動

各種頻譜使用方式僅僅在技術上的成熟,不能驅動私網的大規模部署,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爲創新和開放,給5G私網的快速發展提供了政策保障。

7月25日,英國通信管理機構Ofcom官方網站正式發布公告《通過本地許可使能無線創新》,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段頻譜作爲本地私有網絡和共享網絡頻段,企業可以申請專用頻段,這些頻段將不會作爲全國性公衆網絡頻段進行拍賣;

(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,物聯網智庫制表

在這一許可方式下,企業可以申請專用頻譜,包括中小企業和創業企業。在這一頻譜政策下,企業和其他機構可以自建本地私有網絡,比如制造業、物流、農業、礦業、醫療健康等。

第二種許可方式涉及到公網運營商已獲得授權的頻譜,私網運營商申請這些頻譜的前提是公網運營商在特定區域尚未使用或者還未規劃使用這些頻譜。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。

這種二次授權的方式仍然由Ofcom來組織,當然需要在頻譜牌照持有者許可的前提下進行,私網運營商需要證明其本地網絡不會對公網以及公網未來規劃造成幹擾。這種頻譜許可方式主要適用于特定區域,如人口稀少的農村地區、獨立的工業場景,包括采礦、海上作業等,這些場景本身是公網運營商很少提供服務的區域。

除了英國外,其他多個國家在私網頻譜上也有支持政策。早在今年年初,德國聯邦網絡局就發布了供本地使用的5G頻率框架條款,決定將3700-3800 MHz頻段內的頻譜預留給工業自動化、農業和林業等應用,並將根據申請進行分配,無需進行拍賣。此政策發布後,大衆汽車、戴姆勒、西門子、巴斯夫等工業巨頭都表示對私有5G網絡感興趣。該段頻譜的申請將于2019年下半年開始。目前,大衆、奔馳、西門子、博世等廠商已經開始了5G私網的測試和部署。

德國這一政策壓縮了公網運營商可獲得5G頻譜的空間,在此後舉行的5G頻譜拍賣中,5G頻譜拍出65億歐元的高價,遠高于預期的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,結果是我們的網絡建設會受到了抑制”。可以看出,5G私網已經開始對公網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)的政策。美國聯邦通訊委員會已經建立了一個三級頻譜共享接入的框架來分配3550-3700MHz頻段,即已有業務、優先接入(PAL)和普通授權接入(GAA)。

在該體系中,第一等級是指該頻段已存在的業務擁有最高優先級,將獲得CBRS最高等級的保護,包括海軍、生物保護、衛星互聯網供應商等,保障其使用中不會受到幹擾;第二等級是優先接入(PA),將獲得普通授權接入(GAA)級別用戶的無條件保護;第三等級是普通授權接入(GAA),不受任何幹擾保護。FCC引入新的第二級和第三級頻譜規劃架構,目的就是爲了在共享接入條款下,讓非授權的CBRS頻譜可用于企業和私有網絡接入。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網。

國內在私網頻譜方面似乎動靜不大,但在一些領域可以看到端倪。2018年5月,工信部發布了《工業互聯網發展行動計劃(2018-2020年)》和《工業互聯網專項工作組2018年工作計劃》,其中也有工業互聯網專門頻譜方面的規劃內容。具體來說包括:

行動計劃中提出加大工業互聯網領域無線電頻譜等關鍵資源保障力度,研究工業互聯網用頻場景和頻率需求,制定完善工業互聯網頻率規劃和使用政策。

具體的年度目標中提出加快5G工業互聯網頻率使用規劃研究,制定5G系統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劃方案;調整完善800MHz等專網頻率使用政策。

雖然沒有提及5G私有網絡,但這一文件的發布,業界對于工業互聯網專用頻譜開展討論,有觀點認爲爲工業互聯網分配專用頻譜是大勢所趨。

5G賦能行業,私網能夠帶來最高優先級、最高安全性和可控性的定制化網絡解決方案。愛立信發布的2019移動報告中指出,由于産業數字化和無線技術現代化的驅動,到2023年制造業、物流倉儲、園區等行業中將出現大量的私有網絡。5G時代,行業用戶也將成爲自身私有網絡的運營商,開創新的業務模式。