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加速破解5G专网难题:把握客户痛点、完善网络覆盖、降低价格成本

信息技术 物联网技术
物联网智库    2024-04-02    438
作者:梁张华
物联网智库 原创

专网,是指在特定区域实现网络信号覆盖,为特定用户在组织、指挥、管理、生产、调度等环节提供通信服务的专用网络,这样称呼也是为了与运营商为公众提供的公网相区别。

5G专网是指使用5G技术创建的,具有统一连接性、优化服务和特定区域内安全通信特点的专用网络。在应急通信、港口、工厂、矿山等对信息安全性、高可靠性、低时延及抗干扰性有较高要求的特殊区域,公网以及5G之前的专网,不论从传输质量还是网络安全和私密性上来说,都不能完全满足客户的定制化需求。5G专网对于强调传输质量、网络安全和获取网络控制权的企业,是一种更优的选择。

5G专网发展态势

全球:5G专网市场仍处于探索发展初期,服务供给主体日益多元化,预计未来几年市场将保持快速增长

诸多场景对专网的技术水平和服务能力均有较高要求,5G专网正快速被市场接受,已成为面向企业用户提供服务的关键基础设施。2018年以来采用5G技术的专网数量不断增长。

根据GSA数据,截至2022年底,全球5G专网数量达到467个,2022年新增5G专网181个,占新增专网数量的56%。制造、采矿、港口、物流、医疗保健、公用事业等多个领域的企业已开始部署5G专网应用。尽管数量增长较快,但5G专网目前仍处于广泛探索的阶段,在众多案例中,测试床和实验室即服务类(Device Testing&Lab as a service)案例占到11%,为测试、验证和加速5G专网设备、技术成熟提供试验基础设施。制造业是最活跃的专网应用行业,应用案例占比达26%(122个),其中离散制造业应用案例达到96个。

图表1 全球5G专网应用行业分布


来源:GSA、中国信通院、通信世界

在市场规模方面,根据华经产业研究院数据,2022年,全球5G专网市场规模为17亿美元,预计2027年将达到87亿美元,CAGR为38.6%,5G专网需求将迎来爆发式增长。

图表2 2020-2027年全球5G专网市场规模(亿美元)


来源:华经产业研究院,智次方研究院整理

5G专网建设和运维需要深厚的专业技术背景,在5G专网发展初期,移动运营商凭借网络部署和运营经验,以及与设备商的议价能力,在一定程度上主导专网市场,全球主要国家的移动运营商均推出了面向行业用户的5G专网解决方案,针对不同规模的企业灵活定制;设备商的专业能力受到行业企业的信任,其一体化解决方案也吸引了大量的用户。因此,终端用户中只有少数有能力的大型行业企业用户自行建设和运维5G专网,绝大多数行业企业用户则采用托管方式,由专网提供商进行专网规划、部署和运维。

近年来,随着技术和市场发展,5G专网的发展前景吸引了各类市场主体进入,新兴5G设备供应商也在逐渐增多,系统集成商、云提供商、有线电视公司、新兴设备商等纷纷进入到5G专网市场,推出5G专网解决方案和产品,从需求确定、供应商及设备选择、申请许可证、部署到运维,提供全流程服务支持。全球为5G专网提供设备的厂商已经超过50家,5G专网生态逐渐形成。

目前,各国产业界均在积极申请5G专网频率许可,主体多样化特征明显,涵盖电信运营商等行业企业、IT服务提供商/集成商、科研机构、大学、政府机构等,其充分发挥各自在CT、IT、OT领域的优势,探索专网服务模式和应用创新。

  • 德国

经过4年的推进,德国5G专网市场已形成移动运营商、系统集成商、传统设备供应商“三足鼎立”的态势。移动运营商利用公网频谱资源,可以提供多种方式的组网服务;设备供应商通过完备的核心网、无线接入设备及基于云的管理平台,为终端用户提供一站式服务;系统集成商则优先使用中小型核心网和基站设备,为制造商产品推出“交钥匙”方案,降低专网部署难度和成本。

图表3 德国市场5G专网提供商专网解决方案


来源:中国信通院、通信世界

一些大型工业企业选择与设备商合作的方式自行建设5G专网,利用专网特定频率,实现与运营商网络物理隔离。如博世位于雷特林根的半导体工厂的5G专网由博世自己建设和运营,博世位于斯图加特的工厂5G专网则由博世和设备商共同建设运营,工业机器人制造商库卡在奥斯堡的生产中心由设备商支持建设5G专网。从应用情况看,德国大型工业企业积极开发5G新产品。西门子、博世、施耐德、奔驰等工业巨头已经开展了AGV、工业机械的远程访问、装配线产品实时定位等多类应用,应用场景逐渐从外围向核心深入,渗透到研发设计、生产制造、仓储物流等各个环节。

  • 日本

从供给侧来看,日本本土设备厂商众多,可自主研发本土5G设备,并以低价供应日本市场;从需求侧来看,为解决人力短缺问题、提高生产力,日本企业特别是制造业企业大都在进行生产自动化和数字化转型。

5G专网的推广普及面临部署和运营成本高、技术难度大等问题,日本多家系统集成商和本土设备商进入到5G专网市场,推出一体化本地5G解决方案,创新运营服务模式,打开中小企业市场。如NEC、富士通、三菱等设备供应商提供从规划到设计、部署的端到端服务,对接入网和核心网设备进行轻量级打包和低成本促销,推出购买设备或订购服务的方式,降低专网建设和运维成本;爱媛CATV、秋田CATV等多家有线电视公司合作,统一采购本地5G设备,降低单价,并建设共享5G核心网,推出订阅式本地5G服务。

日本政府着力推动、产业界积极响应,营造了一个相对活跃的日本5G专网产业,但整体来看,日本5G专网仍处于广泛探索阶段,投入商用有限。据总务省统计,截至2023年1月底,日本用于本地5G网络的基站仅565个。

  • 韩国

韩国使用专网频谱的5G专网应用尚处于试点示范中,为推动融合应用发展,从2022年6月开始韩国政府相继启动了11个示范项目,项目承担者既有自建自用的企业,也有电信业务经营者5G设备和解决方案供应商多数为三星电子和本土系统集成商,爱立信和诺基亚也获得一些份额。除推动应用示范外,韩国还在大力推动专网设备的研发生产,2023年2月,韩国第一款毫米波5G专网终端设备通过电波认证,截至目前共有35个5G专网终端设备(模块、调制解调器)获得认证,大多数为韩国本地企业产品。

  • 美国

从产业发展来看,美国大多数行业企业用户利用共享频段部署的专用移动网络都是基于4G,5G专网多处于测试阶段,一旦5G专网生态系统成熟,这些网络可以升级到5G。Verizon、AT&T等移动通信运营商利用CBRS频谱向制造、金融等领域企业提供专网服务。如AT&T与微软合作,基于微软Aure云结合其5G MEC解决方案,为福特电动汽车生产基地部署5G专网,利用AR改善检测等工作效率、提高机器人等自动化设备的安全性等。美国云巨头企业不仅与本国运营商合作提供专网服务,也推出了一揽子解决方案,基于云提供核心网功能和应用服务,在企业内安装MEC,处理核心网部分功能(用户数据处理等)和无线接入网功能。云巨头的5G专网服务借助云基础设施,可以迅速在全球扩大市场,2023年3月,AWS发布最新5G专网解决方案,与德国电信、KDDI、Orange等国际运营商合作,基于运营商频谱、利用云基础设施和5G网络运营管理工具,可快速、经济地提供灵活的专用5G网络,目标市场从本土中小企业用户转向全球大型园区、工业企业、港口和智慧城市等。

中国:5G专网服务已成为驱动专网市场快速发展的重要动力,三大运营商作为提供5G专网服务的主要力量,2023年发展迅猛

根据头豹研究院数据,2020年,我国专网通信设备及服务市场规模分别为220.7亿元和123.4亿元,预计到2025年,将分别增至353.8亿元和247亿元,CAGR分别为10%和15%,市场对专网服务的需求将较设备领域实现更快的增长。5G专网服务的面世无疑已成为推动我专网市场快速增长的重要动力。

一方面,我国5G专网的建设规模快速壮大。随着政府大力推动企业向数字化转型, 5G专网在中国市场的发展潜力巨大,增长速度十分迅猛。我国的5G专网发展主要以虚拟专网为主。根据工信部数据,截至2023年底,行业共发展5G虚拟专网数量3.16万个,达上年末数量的2.2倍。已初步构建起服务行业“一张底网”,已覆盖工业、港口、能源、医疗等多个领域,初步实现了与行业原有设施的融合,为行业构建了稳定、可靠、安全的新型信息化基础设施。

另一方面,5G专网服务的价值更高,对行业增长的贡献更大。天翼物联专网业务负责人向颜昕在接受物联网智库采访时指出,“目前在国内市场,4G专网服务的市场规模与5G的相比,大概介于3:1到4:1之间;从连接规模看,4G专网的连接规模大概是5G的10倍”。显然,5G专网服务对行业的价值增长贡献更大,随着5G网络覆盖进一步完善,5G专网服务占整体专网服务的市场份额将持续提升。

图表4 2016-2025年中国专网通信设备及服务市场规模(亿元)


来源:头豹研究院

在我国,5G虚拟专网网络的运营模式主要以运营商搭建部署,企业方支付使用费用的模式为主,也有少部分无线通信解决方案提供商提供5G专网一体化解决方案等其它模式。三大运营商的5G专网业务根据不同客户的需求,采取不同的服务模式。三家运营商分别推出三种5G专网服务模式:

中国电信推出5G专网致远模式、比邻模式、如翼模式,实现网随云动、云网一体。细分用户场景化的需求,形成了“五库一图”的解决方案知识库,推出“5G定制网能力魔方”,促进5G规模复制和商业闭环。据《通信世界》统计,截至2023年12月,中国电信已在制造、能源、医疗、教育、智慧城市、交通、文旅等领域打造5G专网8000余个。

图表5 中国电信5G专网模式及特点


来源:C114

中国移动5G专网有优享模式、专享模式、尊享模式。针对行业用户的多样化需求,移动建设了5G专网运营平台(OneCyber),为用户提供“自服务、自运维、自开发”的网络服务。紧接着,移动又发布“5G专网2.0”,持续深化“优专尊”的内核,推动“优享+”“专享+”“尊享+”三大产品升级,结合MEC边缘算力、5G芯片模组、5G专网运营平台等能力,打造5G+数智底座,赋能行业用户。其中5G专网包含了“BAF多量纲”基础功能和增值功能,支持按照流量、带宽、基站、速率、服务等级等多维度收费,用户可享受多量纲、多维度、多模式的计费方案。据《通信产业报》统计,截至2023年6月,中国移动5G专网项目落地超1.8万个,5G精品专网充分融入行业办公生产环节,5G专网项目实现5倍增长,收入突破50亿元。

图表6 中国移动5G专网模式及特点


来源:C114

中国联通提出“虚拟专网、混合专网、独立专网”3种5G专网部署产品,重点结合边缘计算实现网边协同。2021年12月,中国联通发布了“5G行业专网产品体系2.0暨5G专网PLUS”,专网PLUS具有网络定制化、云边协同化、终端智能化、运营集约化、安全体系化和服务一体化的特点。联通面向行业细分应用场景,进行网络方案基线化、网络配置模板化,增强了行业定制网络切片能力、多级算力调度能力和网端协同能力,支持5G专网规模化交付。据中国联通在港交所发布的公告,截至2023年12月,中国联通5G行业虚拟专网服务客户数达到8563个,较2022年底增加4758个。

图表7 中国联通5G专网模式及特点


来源:C114

运营商之外的5G专网方案服务商主要包括亚信科技、新华三、京信通信等,相关企业主要基于自身的软硬件产品及技术优势打造5G专网解决方案。

5G专网的优势

从专网行业发展方面分析,传统专网拥有性能较为可靠、成本较低和定制化等特点,可满足垂直行业对网络覆盖区域、性能指标、安全隔离等的要求。5G专网在此基础上,兼具部署模式灵活、性能卓越,以及与云计算、AI等新技术匹配度更高等优点,成为专网市场新的主力军。

图表8 公网、传统专网以及5G专网对比


来源:中国通信标准化协会

总的来说,可配置性和掌控性是使用专网的最大优势。企业可以决定覆盖范围、服务质量、各安全层,以及是在现场维护运营还是远程维护运营。可以决定谁有访问权限,哪些数据存储在现场,哪些数据发送到云端。甚至可以选择在专用频谱上运行来获得更大的稳定性,因为不必与他人共享频谱。可以将覆盖范围扩展到公共服务有限或公共服务不可用的地方,并可以根据特定场所用例和事件的数量定制运营网络。

其次,安全优势是5G专网的另一大优势。安全保障是行业引入5G的前提,5G行业虚拟专网可根据行业用户的安全需求,将终端、网络、应用等多层次安全保障技术进行整合,在5G网络完备的安全基础之上,给企业提供定制化的安全保障,同时由于5G行业虚拟专网基于运营商公网改进而来,可完全借鉴电信级大规模通信网络安全运营经验,让行业/企业获得来自运营商的电信级安全保障服务。

三是网络性能优势突出。一方面,现有行业无线专网的实现方式主要基于窄带物联网、Wi-Fi网络、专有频段LTE局域网。其中,窄带物联网设备移动性受限,不方便实际应用;工业级Wi-Fi由于技术原理的限制,导致稳定性和安全性较差,无法满足实际行业需求;LTE专有频段终端模组在实际应用中需要定制开发,无规模化优势,会导致成本非常高;此外,部分无线专网使用非3GPP标准,限制颇多、技术更新缓慢,跟不上行业应用的演进。5G专网具有大带宽、广连接、低时延、安全性高等诸多优势,5G专网中的网络切片、边缘计算、NFV/SDN等技术支持实现网络灵活部署。此外,5G专网可与现有IT网络实现兼容互通,网络能力、网络技术也将不断演进升级。

另一方面,5G行业虚拟专网由公网衍生而来,运营商负责行业内5G网络的规划、建设、维护和优化等工作,运营商同时作为5G公网及5G行业虚拟专网规划与优化的责任主体,可以有效减少5G网络自于扰导致的业务性能下降问题。同时运营商在网络性能优化等方面有丰富的经验,可以根据行业企业的业务类型(如数据采集、高清视频、AR/VR等)、业务分布、业务传输需求等优化5G网络,能够保障行业业务稳定、可靠的传输。对于多数企业来说,如果选择5G公网与专网融合部署,还可缩短建设周期,进而大大降低成本。

当然,具体到每种不同部署方式的5G专网,其优势也有所差异:

独立部署的5G专网(物理专网),其根据行业企业需求量身定制,包括独立的无线网、承载网、核心网,这个专网与运营商的网络是完全隔离的。这种专网的安全性很好,企业内部网络部署方式也更加灵活。

部分共享的5G专网(混合专网),可以实现数据本地卸载和功能定制优化,一部分网络功能是采用了运营商的设备,而另一部分网络功能是企业独占,并通过用户面部署到企业端,可以保证用户数据的安全性,数据不出企业园区。

完全共享的5G专网(虚拟专网),基于公网的灵活切片配置来提供专网服务,采用切片技术实现,即把无线切片、承载网络切片、核心网切片组成一个逻辑上独立的网络。这种专网部署快、成本低。

图表9 5G专网3种部署方式的主要特征及优点


来源:中国通信标准化协会

我国5G专网发展面临的难点

虽然5G专网的潜在市场空间巨大,而且我国5G专网近年来取得的成绩斐然,部署的案例数量在持续大幅增加,但我们仍需清醒地看到,5G专网的发展仍面临着众多障碍,亟待突破。

事实上,5G专网能为运营商带来收益的前提,是要为所服务企业带来增值。作为一种专属网络服务,5G专网的建设需要根据企业的不同业务场景、不同连接规模“量体裁衣”。大部分5G专网客户都是基于自身数字化转型需求,把5G专网作为企业整体数字化解决方案的一部分。对于To B场景,考虑到安全性和灵活性,行业客户可以灵活选择适合自身应用场景的5G专网建设模式。5G专网对企业来说本身不能独立地产生价值,而是需要和客户的企业应用集成在一起,才能真正为企业带来价值。所以5G专网方案不应该是单一的5G网络方案,而是应该将5G专网技术融入企业数字化应用的5G+X方案。因此,5G To B是“价值”如何落到实处应该重点从5G专网客户的角度考虑。多位来自运营商一线5G专网服务的人士表示,解决痛点是行业企业导入5G专网的关键。只有行业企业内生的“5G+”动力,才能带来运营行水到渠成的5G行业应用。而这个痛点的把握,目前仍存在不少难点:

一是项目差异性大,产品标准化不足,使得项目周期较长。在拓展行业时,项目需求差异性较大,尽管三大运营商均提出了能力体系——产品体系的组合,但针对具体项目,难以快速构建解决方案并快速开通。

二是产品能力不足,基于公网的架构和产品在面向行业时匹配度不高。当前阶段的专网体系架构和产品均以公网标准和集采产品为主,而行业由于其部署环境、成本要求等,如矿山井下特有的部署场景,工业高可靠高安全要求等,需要如小型化核心网、本安型设备、云网业一体化产品等。

三是缺少行业标准,即使技术上可行,商用部署仍存在障碍。由于现有业务系统规划建设的惯性,部分5G应用尽管证明了技术上的可行性,但由于缺少对应的行业规划、建设、部署、维护、安全标准,也缺少升级支持5G的装备,使得行业部署的积极性不足。

四是行业对5G专网的认识和需求度仍偏低。一方面,目前只有行业头部企业选择用5G专网打造数字化底座,中小企业受资金、技术、人才等的限制,更多更关注的是传统信息化项目,对5G专网仍持观望态度,5G专网走向普及仍道阻且长;另一方面,不少企业认为,5G专网技术的可靠性、安全性仍需大规模的商业落地验证,因此对网络安全性、可靠性要求高的企业,不愿轻易用5G专网替换现有的网络专线。

除此以外,天翼物联向颜昕认为,“5G网络覆盖有待进一步完善,5G专网服务价格仍偏高,是5G专网目前商用规模仍偏小的另外两个重要原因”。

一方面,5G网络覆盖仍有巨大完善空间。尤其是,在与完善的4G网络覆盖情况进行比较后,专网客户升级为5G的意愿不高。

另一方面,5G专网服务的价格偏高。这个可以从网络和终端两方面去看。网络方面,建设5G专网需要企业付出一定的建设成本和维护成本,参与各方合理的投入很重要。目前的5G专网系统从网络容量到功能特性,都有一定程度的过剩,也造成了额外的成本;而且,引入5G专网无疑会增加企业运营成本。终端方面,5G行业终端的特点是定制化和高可靠性,目前其商用规模较小、产品成本较高;终端模组价格普遍比较高;5G终端与网络和业务的匹配协同仍有不足。

写在最后

5G专网面临的众多难题,并非单独一方可以克服,需要政府和产业界通力合作予以解决。

一是需要积极推动垂直行业深度参与5G专网的标准化工作。5G专网业务不是移动通信的单领域问题,而是一个端到端的系统工程,其中涉及不同垂直行业相关的终端、平台、应用等与5G网络的融合,需要垂直行业和电信行业积极开展行业融合探索,加深双方对需求和技术的理解。因此,5G专网标准从需求到方案的制定都需要各个垂直行业专业人员的深度参与。

二是促进行业终端模组成熟,降低模组成本。建议加强对于终端产业的引导,推动5G模组规模化商用,构建模组分级分类产业化体系,面向差异化场景需求开展精准化产品研发,提升行业模组定制化能力,降低模组成本和行业应用的准入门槛。

三是继续坚持适度超前的5G网络建设原则。这将为包括5G专网在内的5G创新应用发展提供重要支撑。

面向未来,天翼物联向颜昕建议,提前将低轨道高密度卫星通信能力纳入专网体系,进行前期技术探索和商业布局,有望满足更广阔场景的需求、创造出更大的商机。

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