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向运营商宣战,5G私网会成为主流形态吗?

2019-08-09 09:37 一级黄色录像影片网智库
关键词:运营商5G基站

导读:5G赋能千行百业首先在于能为行业用户带来其所需要的各类通信连接方案,不论是行业用户速率、移动性、流量密度的需求,还是可靠性、时延、容量的需求,5G都可以通过各种方式来满足。

由于频谱政策、行业转型升级需求等因素的驱动,5G私网很有可能呈现出一种主流服务形态的趋势,行业用户也将成为自身私有网络的运营商,开创新的业务模式。

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图片来自“东方IC”

5G赋能千行百业首先在于能为行业用户带来其所需要的各类通信连接方案,不论是行业用户速率、移动性、流量密度的需求,还是可靠性、时延、容量的需求,5G都可以通过各种方式来满足。笔者曾在《5G时代,电信运营商竟可让千行百业的企业成为“运营商”》一文中总结了自建私网、租用核心网自建接入网和网络切片三类网络服务形态,三类均是为保障行业用户高优先级需求而提供的定制化网络方案。其中,自建5G私网是成本最高但也是可靠性最高的方案。在4G时代,曾经出现一些行业客户自建的LTE私网,但仅是一种非常少的现象。不过,当前由于频谱政策、行业转型升级需求等因素的驱动,5G私网很有可能呈现出一种主流服务形态的趋势。

多种频谱使用方式成熟,催生5G私网发展

私有网络也是采用3GPP的标准部署的蜂窝网络,目前已有多种形式,包括私有的低功耗广域网络(LPWAN)、基于LTE的宽带无线专网和5G专网,这些网络与公网在物理上隔离,专网专用能够做到安全性和服务保障。虽然网络切片也能提供类似专网的体验,但一些行业用户依然愿意自建私网。相对于私有LPWAN和私有LTE网络,目前已有大量厂商在规划建设私有5G网络,业界对5G私网也寄予厚望,有很多专家认为5G私网将成为5G时代的一种主流网络部署方式。5G私网的发展,频谱政策和技术的发展是其中最重要因素之一。

私有网络的频谱使用方式一般有三种类型:专用频谱、共享频谱和非授权频谱。

专用频谱一般包括两种形式:第一种是私网运营商自己获得监管机构颁发的专用频谱牌照,第二种是在一些特殊的地理范围内使用公网运营商的频谱。第二种方式在操作中有一定的复杂性,因为首先要保证这些地域没有公网客户的接入,其次是公网运营商频谱牌照的二次授权,不过,这样的形式可能给公网运营商带来一些新的收入,例如帮私网运营商部署、运营、优化网络,毕竟公网运营商这方面经验非常丰富。

采用专用频谱,尤其是第一种形式的专用频谱已有很多实践,电力、民航、铁路、公安等很多行业都采用专用频率自行部署过行业专网。未来更多企业若想部署5G私网的最大难点是专用频谱获取难度太大,目前很多国家在这方面开始出台一些政策,增加私网专用频谱的可用数量。当然,专用频谱毕竟非常稀缺,因此共享频谱和非授权频谱也派上用场。

共享频谱是一种“轻授权”的频谱使用方式,一些国家监管机构会出台一些共享使用的频谱使用制度,行业用户可以采用共享频谱部署其私有网络。全球多个国家都出台了共享频谱政策,一些厂商也开始了实践,这方面并非从零开始。

蜂窝网络很早将频谱使用规划延伸至非授权频谱。早在4G阶段,业界就对LTE-U进行过探讨和实践,让LTE网络部署在非授权频谱上。3GPP在5G标准制定中也考虑到了充分利用非授权频谱的技术。在专用频谱、共享频谱获取困难的情况下,5G私网运营商也会将目光投向非授权频谱,当然非授权频谱作为公共资源,更多机构可以公平接入,需要更精细的频谱规划技术,减少互相之间的干扰。

采用不同频谱接入方式部署的私网,其功能可能会有一定的差异。举例来说,采用非授权频谱部署的私网,其应用场景一般是无需支持uRLLC(低时延高可靠)的场景,而采用专用频谱部署的私网,其应用场景包含了5G的所有场景,而uRLLC可能是其最为看重的场景。

频谱政策加持,5G私网蠢蠢欲动

各种频谱使用方式仅仅在技术上的成熟,不能驱动私网的大规模部署,更需要政策的支持。目前一些国家面对5G商用的前景,在频谱政策上较以往更为创新和开放,给5G私网的快速发展提供了政策保障。

7月25日,英国通信管理机构Ofcom官方网站正式发布公告《通过本地许可使能无线创新》,开放了两类无线电频谱接入许可:

(1)共享接入许可:该许可方式将4段频谱作为本地私有网络和共享网络频段,企业可以申请专用频段,这些频段将不会作为全国性公众网络频段进行拍卖;

(2)本地接入许可:该许可方式允许其他用户可以使用运营商已获得牌照的频段,当然前提是运营商还未使用该频段。

第一种许可方式包括4段不同的频段:

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来源:Ofcom,一级黄色录像影片网智库制表

在这一许可方式下,企业可以申请专用频谱,包括中小企业和创业企业。在这一频谱政策下,企业和其他机构可以自建本地私有网络,比如制造业、物流、农业、矿业、医疗健康等。

第二种许可方式涉及到公网运营商已获得授权的频谱,私网运营商申请这些频谱的前提是公网运营商在特定区域尚未使用或者还未规划使用这些频谱。这一政策影响到了英国运营商多个频段,包括800 MHz、900 MHz、1400 MHz、1800 MHz、1900 MHz、2100 MHz、2300 MHz、2600 MH和3.4 GHz中空闲的部分。

这种二次授权的方式仍然由Ofcom来组织,当然需要在频谱牌照持有者许可的前提下进行,私网运营商需要证明其本地网络不会对公网以及公网未来规划造成干扰。这种频谱许可方式主要适用于特定区域,如人口稀少的农村地区、独立的工业场景,包括采矿、海上作业等,这些场景本身是公网运营商很少提供服务的区域。

除了英国外,其他多个国家在私网频谱上也有支持政策。早在今年年初,德国联邦网络局就发布了供本地使用的5G频率框架条款,决定将3700-3800 MHz频段内的频谱预留给工业自动化、农业和林业等应用,并将根据申请进行分配,无需进行拍卖。此政策发布后,大众汽车、戴姆勒、西门子、巴斯夫等工业巨头都表示对私有5G网络感兴趣。该段频谱的申请将于2019年下半年开始。目前,大众、奔驰、西门子、博世等厂商已经开始了5G私网的测试和部署。

德国这一政策压缩了公网运营商可获得5G频谱的空间,在此后举行的5G频谱拍卖中,5G频谱拍出65亿欧元的高价,远高于预期的30-50亿欧元。德国电信的一位高管层表示:“此次拍卖留下了苦涩的余味,结果是我们的网络建设会受到了抑制”。可以看出,5G私网已经开始对公网运营商造成很大压力。

美国市场也不例外,比较典型的是美国对CBRS(公民宽带无线电服务)的政策。美国联邦通讯委员会已经建立了一个三级频谱共享接入的框架来分配3550-3700MHz频段,即已有业务、优先接入(PAL)和普通授权接入(GAA)。

在该体系中,第一等级是指该频段已存在的业务拥有最高优先级,将获得CBRS最高等级的保护,包括海军、生物保护、卫星互联网供应商等,保障其使用中不会受到干扰;第二等级是优先接入(PA),将获得普通授权接入(GAA)级别用户的无条件保护;第三等级是普通授权接入(GAA),不受任何干扰保护。FCC引入新的第二级和第三级频谱规划架构,目的就是为了在共享接入条款下,让非授权的CBRS频谱可用于企业和私有网络接入。此前,美国通用电气(GE)曾向FCC施压,希望该频段用于公用互联网。

国内在私网频谱方面似乎动静不大,但在一些领域可以看到端倪。2018年5月,工信部发布了《工业互联网发展行动计划(2018-2020年)》和《工业互联网专项工作组2018年工作计划》,其中也有工业互联网专门频谱方面的规划内容。具体来说包括:

行动计划中提出加大工业互联网领域无线电频谱等关键资源保障力度,研究工业互联网用频场景和频率需求,制定完善工业互联网频率规划和使用政策。

具体的年度目标中提出加快5G工业互联网频率使用规划研究,制定5G免费在线观看中频段频率使用许可方案;提出5G毫米波部分频段频率使用规划方案;调整完善800MHz等专网频率使用政策。

虽然没有提及5G私有网络,但这一文件的发布,业界对于工业互联网专用频谱开展讨论,有观点认为为工业互联网分配专用频谱是大势所趋。

5G赋能行业,私网能够带来最高优先级、最高安全性和可控性的定制化网络解决方案。爱立信发布的2019移动报告中指出,由于产业数字化和无线技术现代化的驱动,到2023年制造业、物流仓储、园区等行业中将出现大量的私有网络。5G时代,行业用户也将成为自身私有网络的运营商,开创新的业务模式。