近日，在工業(yè)巨頭西門子舉辦的“數(shù)字化企業(yè)峰會(huì)”上，西門子多位高管對(duì)于5G在工業(yè)中的作用給予高度評(píng)價(jià)。西門子工業(yè)無(wú)線產(chǎn)品主管Sander Rotmensen表示，工業(yè)5G將是建設(shè)“未來(lái)工廠”的重要助力，而西門子SIMATIC自動(dòng)化業(yè)務(wù)主管Markus Weinl?nder則引用西門子過(guò)程自動(dòng)化首席執(zhí)行官Eckard Eberle的話，認(rèn)為5G將成為工業(yè)的“游戲規(guī)則改變者”。
各行業(yè)龍頭已經(jīng)切身感受到了5G給行業(yè)發(fā)展注入的新的活力，也在不斷向著5G通信標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)中滲透。
工業(yè)巨頭的5G探索
“在接下來(lái)的幾年里，5G專網(wǎng)將建立在工業(yè)場(chǎng)景中。在那里，企業(yè)需要強(qiáng)大的、超高速的高帶寬網(wǎng)絡(luò)，從自動(dòng)化貨架系統(tǒng)和生產(chǎn)線到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和機(jī)器人，新的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)將實(shí)時(shí)控制每平方公里數(shù)十萬(wàn)臺(tái)設(shè)備。工業(yè)5G網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)將于2023年在德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)和其他國(guó)家投入使用。僅僅幾年后，許多公司將能夠完全無(wú)線聯(lián)網(wǎng)，由于本地5G網(wǎng)絡(luò)，他們的生產(chǎn)比以往任何時(shí)候都更加高效、自主和靈活。”這是西門子在一篇博文中所描述的未來(lái)工廠使用5G的場(chǎng)景。
西門子公司管理委員會(huì)成員何睿祺指出：“通過(guò)工業(yè)5G，無(wú)線方式將生產(chǎn)、維護(hù)和物流領(lǐng)域全面聯(lián)網(wǎng)。高數(shù)據(jù)傳輸速率、可靠而強(qiáng)大的寬帶傳輸以及超短延遲大大提高了工業(yè)價(jià)值創(chuàng)造的效率和靈活性。西門子從一開始就采用了這種全新通信標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)開發(fā)相應(yīng)產(chǎn)品線來(lái)支持其標(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)實(shí)施。”
早在2019年11月，西門子就和高通在德國(guó)紐倫堡西門子汽車測(cè)試中心開展聯(lián)合概念驗(yàn)證項(xiàng)目，演示在真實(shí)工業(yè)環(huán)境中基于3.7-3.8GHz頻段的首個(gè)5G獨(dú)立模式（SA）企業(yè)專網(wǎng)。
西門子汽車測(cè)試中心5G SA專網(wǎng)（來(lái)源：高通）
本次驗(yàn)證項(xiàng)目，能夠支持西門子和高通針對(duì)未來(lái)工業(yè)環(huán)境中的5G專網(wǎng)無(wú)線連接應(yīng)用，進(jìn)行技術(shù)測(cè)試、解決潛在問題、提供最佳解決方案。高通搭建的5G SA測(cè)試網(wǎng)絡(luò)包括5G核心網(wǎng)和帶有射頻拉遠(yuǎn)的5G基站，同時(shí)提供了5G工業(yè)測(cè)試終端；西門子提供了實(shí)際工業(yè)設(shè)施，包括Simatic控制系統(tǒng)和IO設(shè)備。
實(shí)際上，除了西門子以外，奧迪、梅賽德斯-奔馳、巴斯夫、博世等工業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)也在積極部署5G工業(yè)專網(wǎng)。5G專網(wǎng)的快速發(fā)展，在很大程度上得益于德國(guó)針對(duì)5G專網(wǎng)出臺(tái)的頻譜政策。
早在2018年，德國(guó)聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)管理局（BNetzA）就發(fā)布了規(guī)劃3700-3800MHz頻段用于提供區(qū)域無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入業(yè)務(wù)的征求意見稿，2019年11月正式將3700-3800MHz頻段許可用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等行業(yè)5G專網(wǎng)使用，同時(shí)接受該頻段的申請(qǐng)。
較低的頻譜使用費(fèi)也是促進(jìn)5G專網(wǎng)快速落地的重要因素。德國(guó)5G專網(wǎng)頻率使用費(fèi)的計(jì)算公式為：
1000+B*t*5*（6a1+ a2）
其中1000歐元是基本費(fèi)用，B是帶寬（10到100 MHz之間），t是持續(xù)時(shí)間（年），a1和a2是面積（平方公里），按定居區(qū)和交通基礎(chǔ)設(shè)施面積（a1）和其他區(qū)域（a2）予以區(qū)分。
與德國(guó)運(yùn)營(yíng)商拍賣100MHz公網(wǎng)頻率需要花費(fèi)數(shù)十億歐元相比，這一費(fèi)率非常低廉。根據(jù)德國(guó)專網(wǎng)頻率許可費(fèi)率，西門子在巴伐利亞州安伯格工廠約20萬(wàn)平方米的區(qū)域部署5G專網(wǎng)，僅需支付5500歐元，就獲得了3700-3800MHz頻段上100MHz頻率10年的使用權(quán)。西門子工業(yè)無(wú)線產(chǎn)品主管Sander Rotmensen對(duì)此非常滿意，他說(shuō)“每年只要支付550歐元就能獲得100MHz頻率使用權(quán)，低廉到就像手機(jī)套餐一樣，但這550歐元卻能讓我們這張專網(wǎng)連接足夠多的工業(yè)設(shè)備”。
在西門子看來(lái)，相對(duì)于傳統(tǒng)的局域網(wǎng)技術(shù)（如以太網(wǎng)、WiFi）只能應(yīng)用于局部、單個(gè)應(yīng)用，5G可以擴(kuò)大到更大范疇，支持多個(gè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)柔性化。
當(dāng)然，工業(yè)巨頭們看中的5G網(wǎng)絡(luò)，很大程度上還是自己可控的5G專網(wǎng)，而不是基于運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)切片，更不可能直接使用公網(wǎng)。隨著時(shí)間推移，會(huì)涌現(xiàn)出大量工業(yè)5G專網(wǎng)。我國(guó)通信和無(wú)線電監(jiān)管機(jī)構(gòu)也正在研究對(duì)于5G專網(wǎng)的頻譜政策，若像德國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)一樣5G專網(wǎng)頻譜政策落地后，相信國(guó)內(nèi)也會(huì)涌現(xiàn)出一批龍頭企業(yè)基于5G專網(wǎng)的探索。
垂直行業(yè)主動(dòng)滲透，需求驅(qū)動(dòng)5G新方向
5G不僅僅是通信行業(yè)的5G，也是千行百業(yè)的5G，在5G標(biāo)準(zhǔn)制定、生態(tài)建設(shè)等各個(gè)環(huán)節(jié)推進(jìn)中，不少垂直行業(yè)也積極參與其中。垂直行業(yè)是未來(lái)5G的應(yīng)用場(chǎng)所，不少垂直行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)很早就向5G相關(guān)工作滲透，在很大程度上給5G生態(tài)注入了需求的力量，給5G研發(fā)帶來(lái)新的方向，使5G發(fā)展形成了需求驅(qū)動(dòng)的路徑。這些需求力量中，工業(yè)是其中典型的代表，但需求驅(qū)動(dòng)的力量并不僅限于工業(yè)。
以5G標(biāo)準(zhǔn)為例，3GPP在5G標(biāo)準(zhǔn)制定中，就廣泛吸納了多個(gè)不同行業(yè)相關(guān)組織和他們的成果。3GPP成員中，有專門的“市場(chǎng)代表伙伴”成員，雖然這些成員不能否決、發(fā)布和設(shè)立3GPP范疇的標(biāo)準(zhǔn)，但他們有權(quán)限向3GPP提供市場(chǎng)需求的一致性觀點(diǎn)和意見，包括對(duì)通信服務(wù)、功能、特征等方面的觀點(diǎn)和意見，不少也得到了3GPP的采納。“市場(chǎng)代表伙伴”成員包括：
3GPP市場(chǎng)代表伙伴成員（來(lái)源：3GPP）
可以看出，這些組織包括了工業(yè)、汽車、公共安全、衛(wèi)星、小基站等垂直行業(yè)組成的國(guó)際或區(qū)域性組織，也包括其他通信系統(tǒng)協(xié)會(huì)聯(lián)盟類組織，體現(xiàn)出5G的包容性。其中，比較典型的幾個(gè)垂直行業(yè)組織值得關(guān)注。
（1）5G產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化聯(lián)盟（5G-ACIA）
該組織是在德國(guó)電氣和電子制造商協(xié)會(huì)（ZVEI）的基礎(chǔ)上正式成立，旨在推動(dòng)5G在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的落地，確保5G從運(yùn)用之初即具備相應(yīng)產(chǎn)業(yè)能力。5G-ACIA有大量全球工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)加入，立足工業(yè)領(lǐng)域，識(shí)別分析5G潛在用例，以及各用例對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的要求。
舉例來(lái)說(shuō)，在對(duì)工業(yè)需求的基礎(chǔ)上，5G-ACIA在2019年7月就發(fā)布了工業(yè)場(chǎng)景下5G非公共網(wǎng)絡(luò)（NPN）白皮書，提出了獨(dú)立模式、混合模式2大類、4種具體模式的行業(yè)專網(wǎng)參考部署模式，模式一是完全獨(dú)立的行業(yè)專網(wǎng)；模式二是無(wú)線共用，其他部分專用；模式三是無(wú)線和控制面共用，其他專用；模式四是基于公網(wǎng)的虛擬專網(wǎng)。在本月初3GPP凍結(jié)的5G R16標(biāo)準(zhǔn)中，非公共網(wǎng)絡(luò)（NPN）給出了獨(dú)立部署和非獨(dú)立部署兩種方式，與5G-ACIA此前給出的參考架構(gòu)基本類似。可以看出，3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)制定也在充分參考行業(yè)需求。
（2）5G汽車聯(lián)盟（5GAA）
該組織是2016年9月成立，是通信行業(yè)與汽車行業(yè)的全球跨行業(yè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，發(fā)起方包括奧迪、寶馬和戴姆勒以及愛立信、華為、英特爾、諾基亞、高通，此后越來(lái)越多的汽車整車廠、運(yùn)營(yíng)商、通信設(shè)備商、芯片商、汽車零配件商等紛紛加入。該聯(lián)盟的使命在于研發(fā)、實(shí)驗(yàn)和推動(dòng)智能車聯(lián)、智慧交通等萬(wàn)物互聯(lián)所需的通信解決方案和應(yīng)用，包括相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)、商業(yè)機(jī)會(huì)挖掘，以及全球市場(chǎng)的拓展。
眾所周知，V2X相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)的核心部分之一，而5GAA是3GPP制定V2X標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)重要的需求來(lái)源?？梢哉f(shuō)，汽車行業(yè)主動(dòng)與通信行業(yè)加強(qiáng)溝通，不斷向通信行業(yè)提供汽車對(duì)于未來(lái)通信的需求。
除了5GAA外，還有包括中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)、Automotive Edge Computing Consortium等組織也作為3GPP合作伙伴成員，為5G標(biāo)準(zhǔn)制定提供網(wǎng)聯(lián)汽車、交通邊緣智能等需求信息。
當(dāng)然，也有大量垂直行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)直接加入3GPP成員中，參與到一些具體的工作組中，基于自身研究提交了不少提案。
電力行業(yè)領(lǐng)域，中國(guó)的南方電網(wǎng)很早就成立5G專項(xiàng)工作組，并于2018年2月份加入CCSA/3GPP組織中，致力于將智能電網(wǎng)需求納入5G標(biāo)準(zhǔn)中。過(guò)去兩年里，南方電網(wǎng)聯(lián)合華為、運(yùn)營(yíng)商等伙伴，向3GPP提交了14篇電力需求提案，其中9篇已被采納。今年4月，國(guó)網(wǎng)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究院也加入了3GPP，相信未來(lái)有更多基于電力需求的提案會(huì)納入3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)中。
在汽車行業(yè)，德國(guó)奔馳公司56號(hào)工廠作為最早的5G專網(wǎng)試驗(yàn)田，業(yè)界提起5G在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用時(shí)必然會(huì)提到該典型案例。一方面，作為汽車制造業(yè)的標(biāo)桿企業(yè)，奔馳的自動(dòng)化程度本身比較高，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接的需求也比較高；另一方面，奔馳也是3GPP的成員，這意味著奔馳在5G這方面有非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目紤]，會(huì)進(jìn)行全面的評(píng)估，因此它所采用的5G專網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)搭建的56號(hào)工廠對(duì)整個(gè)行業(yè)以及對(duì)其他行業(yè)的參考價(jià)值都比較大。
垂直行業(yè)的深度參與，正在不斷給5G供給者提供需求參考，也在不斷塑造5G的最佳實(shí)踐，目前，工業(yè)、汽車、電力等先導(dǎo)行業(yè)顯得更為積極。隨著5G商用范圍的擴(kuò)大，未來(lái)一定會(huì)有更多的行業(yè)主動(dòng)向5G技術(shù)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)滲透，為5G提供更多行業(yè)需求的支撐。
