本文來自中國電子報，作者丨劉晶，編輯丨徐恒，美編丨馬利亞，監(jiān)制丨連曉東。
“根據(jù)定位，故障點應在2號和3號環(huán)網(wǎng)柜間的電纜線路上。請立即派人檢查現(xiàn)場設備。”2月20日，眉山電網(wǎng)調度控制中心配網(wǎng)調度班員工黃雷根據(jù)5G配網(wǎng)差動保護裝置傳回的電氣量比對信息，確認了10千伏金島線出現(xiàn)故障的位置，并向運檢人員發(fā)出相關指令。眉山電網(wǎng)是川西水電匯集送至成都負荷中心的重要樞紐，隨著水電、風電、光伏電源等多種新能源分散性地接入國家電網(wǎng)，配電網(wǎng)絡的穩(wěn)定性受到考驗。
5G為何用在配電網(wǎng)絡中？專家告訴記者，配網(wǎng)差動保護業(yè)務通過比較同一時刻相鄰配電柜的電流值，判斷輸電線路是否正常運行，并能實現(xiàn)故障的快速定位和隔離，以保證配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定性。差動保護裝置對于網(wǎng)絡時延及時間同步精度要求很高，以前只有光纖能夠滿足需求，而敷設光纖成本高、難度大、靈活性低；相較來說，5G方案更理想，低時延、高可靠、廣覆蓋，而且5G基站能夠實現(xiàn)微秒級的時間同步，可以滿足規(guī)模部署差動保護業(yè)務的需求。
“電網(wǎng)公司不必沿著自己的輸電線再建一個專用網(wǎng)絡，可以利用現(xiàn)成的5G網(wǎng)，通過網(wǎng)絡切片技術，按照電網(wǎng)的需求分配相應的網(wǎng)絡資源，達到和專網(wǎng)同樣的效果，而且明顯降低電力系統(tǒng)的投資。”3GPP CT4工作組副主席、中國移動研究院5G專家宋月告訴《中國電子報》記者，“這也是我們當初在國際標準組織3GPP中提出5G SA服務化網(wǎng)絡架構的初衷。”
根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，截至2022年4月底，有5000多個5G行業(yè)項目在落地和規(guī)模商用，一個個工廠、港口、電網(wǎng)、礦山正在被5G改變，眉山電網(wǎng)僅是其中一例。這些行業(yè)應用的基礎是中國161.5萬個5G基站，占全球5G基站的60%以上；是4.1億5G網(wǎng)絡用戶，占全球5G用戶70%以上。
數(shù)據(jù)來源：工信部
運營商提交5G架構方案
5G網(wǎng)絡與4G網(wǎng)絡最大的不同在于5G在設計之初目標就定為深耕To B市場，實現(xiàn)萬物互聯(lián)。To B市場的業(yè)務模式跟之前運營商熟悉的To C市場是完全不同的。在電信消費市場，運營商來決定服務的特點，而To B市場玩法就完全反轉，每一個垂直行業(yè)，甚至同一個垂直行業(yè)不同企業(yè)的內部生產(chǎn)流程也不盡相同，對于行業(yè)和企業(yè)的需求、痛點，運營商欠缺了解。所以5G網(wǎng)絡所要提供的通信服務要具備靈活性，可以根據(jù)不同的行業(yè)甚至不同的企業(yè)而有所變化。
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基于這種認識，2015年10月，中國移動研究院孫滔代表中國移動向國際標準組織3GPP提交了一整套5G架構提案，包括概要設計原則、思路、計劃、組織方式，是當時最具系統(tǒng)性的網(wǎng)絡方案，這也是5G SA架構的開始。此后，宋月繼續(xù)代表中國移動在3GPP牽頭SA架構的詳細設計工作，確保服務化架構真正落地實現(xiàn)。5G服務化架構這一概念開始只有少量國內公司支持，國外公司都在觀望，在國際標準會議的間隙，中國移動的代表穿梭在各公司代表間展開游說。經(jīng)過長期焦灼的討論，最后中國移動的立項獲得通過。
在5G標準中，中國移動提出的服務化網(wǎng)絡架構，是3GPP中首次由一家運營商提出的網(wǎng)絡系統(tǒng)架構并牽頭詳細設計，而此前相關工作都是由通信設備大廠來完成的。
中國在3GPP上提出的第一個標準，是由電信設備商原大唐電信集團提出的3G TD-SCDMA標準。在4G LTE時期,華為、中興、大唐、烽火等企業(yè)都參與了國際標準的制定。在通信領域，設備商的技術能力一直強于運營商。而中國移動一直有清醒的認識，強調運營商也要深耕技術、掌握技術的發(fā)展趨勢。在推動和使用TDD技術提供運營服務中，中國移動從運營TD-SCDMA的“全球唯一”到運營TD-LTE進入主流，更迫使中國移動必須深入了解技術，以掌握發(fā)展主動權。
同時，經(jīng)過3G和4G時期在國際標準組織的學習和淬煉，中國逐步形成了從標準化到產(chǎn)業(yè)化的系統(tǒng)性的發(fā)展思路，因此從運營商、設備商到終端企業(yè)，在參與國際標準的制定中越來越有自信。
5G新架構顛覆傳統(tǒng)網(wǎng)絡
中國移動提出的5G服務化架構提供的能力，如切片網(wǎng)絡、邊緣計算等，今天看來已經(jīng)比較普遍，但在當時對通信行業(yè)的震動是很大的。從2G到4G，網(wǎng)絡架構整體結構比較固化、不靈活，其中任何一個模塊跟周邊模塊的通信流程都是嚴格定義的，任何一個模塊進行某一種功能的升級，不可避免都會涉及周邊網(wǎng)元（Network Element）的聯(lián)動性升級。要把這樣固定的網(wǎng)絡轉變?yōu)榭梢愿鶕?jù)不同的垂直行業(yè)需求，能夠做靈活調整的網(wǎng)絡，就必須在網(wǎng)絡的構架上進行顛覆性變革。
“在這種情況下，5G要求網(wǎng)元之間的耦合性不能那么高，甚至一個網(wǎng)元內部不同的功能模塊之間，也不要有太強的耦合關系。”宋月說。“新的架構把大家從很熟悉的網(wǎng)絡架構帶到一種‘打散’的架構中，把熟悉的網(wǎng)元切成很多服務，網(wǎng)元之間的接口也不做綁定的設計，這些都是讓業(yè)內同行感到顧慮的地方，IT圈的東西能不能在電信圈用起來，大家在網(wǎng)絡架構上討論了很長時間。”
如果用玩具來比喻，以前的網(wǎng)絡，像是拼七巧板，七塊板的形狀是固定的，七塊板拼成長方形的拼合方式也是相對固定的。而5G網(wǎng)絡的目標則是把網(wǎng)絡功能的每一部分分得更小一些，類似于樂高玩具那樣，形成“原子化”的模塊。這些解藕分離出來的“原子化”模塊有一個共同的特點，就是可以當作獨立的服務并靈活組合給To B用戶提供業(yè)務。這也是5G服務型架構的要義所在，行業(yè)用戶可以在這些服務中挑選自己需要的“原子化”的服務,靈活定制自己的網(wǎng)絡。
熟悉亞馬遜AWS的人會看到這種5G核心網(wǎng)架構與AWS微服務的相似之處。沒錯，5G核心網(wǎng)正是借鑒互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)做云服務的經(jīng)驗，向微服務的方向發(fā)展。通信技術與IT技術融合正是大勢所趨，利用IT技術，運營商也可以在統(tǒng)一的服務器上，通過軟件搭建出一個個靈活多變的業(yè)務，與傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡架構相比，5G SA的架構更加簡單、靈活，能夠支持更多的服務類型。
中國移動5G標準化團隊一方面反復分析、仿真，并把結果分享給業(yè)界伙伴；另一方面，他們也和多個設備商的產(chǎn)品開發(fā)團隊探討產(chǎn)品實現(xiàn)。經(jīng)過半年多的拉鋸，在2017年5月的3GPP會議上，服務化架構作為5G核心網(wǎng)的唯一基礎架構，獲得現(xiàn)場全體國際運營商和主流設備商的支持。
2018年6月，5G第一個完整的標準版本制定工作完成后的現(xiàn)場大合影
從一紙標準到落地生根
服務化架構雖然不是技術原創(chuàng)性的架構，但是以IT技術思想對CT網(wǎng)絡進行再造，卻是一個艱苦的過程。
在5G SA架構確定之后，一些更具體的技術細節(jié)涌現(xiàn)出來，例如核心網(wǎng)的接口協(xié)議用哪一種。在“打散”的架構中，接口協(xié)議變得更重要了，用傳統(tǒng)的通信協(xié)議還是采用IT協(xié)議?“IT技術采用的是HTTP協(xié)議，這種方式靈活，所以中國移動也在推動適合服務化架構的HTTP協(xié)議作為5G核心網(wǎng)的接口協(xié)議。”宋月所在的CT4組正是負責核心網(wǎng)的接口協(xié)議。運營商Orange則提出希望仍然用原來熟悉的電信協(xié)議，甚至通過GSMA向3GPP發(fā)函溝通。
把原來大家熟悉的構架改成服務化架構，越是細節(jié)的地方遇到的困難越多。“在選定了服務化架構、確定了HTTP協(xié)議之后，我們在后續(xù)具體的API(應用編程接口)設計過程中，很多人還是會按照傳統(tǒng)的電信模式在設計架構，這又是與HTTP的設計方法是違背的。”宋月說，“這個過程其實很痛苦的，因為大家原來都是電信的思維，現(xiàn)在要大家重新按照IT的思維做，需要一個轉變思想的過程。”
“我覺得中國在5G獨立組網(wǎng)上最大的貢獻，一個是標準的立項者、牽頭者,或者說主要的推動者、引領者，另一個最大的貢獻是我們的確在網(wǎng)絡中實現(xiàn)了獨立組網(wǎng)的服務化架構，這就像當年驗證3G標準TD-SCDMA可以組大網(wǎng)一樣，是具有產(chǎn)業(yè)化推動意義的。我們再次證明了服務化的組網(wǎng)架構是可以用在電信網(wǎng)絡中的。”中國信通院移動通信創(chuàng)新中心副主任徐菲對《中國電子報》說。
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這種轉變在中國信通院牽頭組織的5G測試中也能夠感受到。在5G SA開始測試時，企業(yè)都帶著自己的服務器進行功能和性能的驗證，因為長期以來，通信設備的軟件和硬件都是集成于一體的。而5G SA云化后，可以在通用的服務器上，實現(xiàn)多樣、靈活的服務能力。“后來的測試中，我們要求參與測試的企業(yè)只能帶一張光盤來，由信通院提供統(tǒng)一的服務器機架做功能和性能的測試。”徐菲說。
隨著SA架構一步步從標準向網(wǎng)絡落地，證明能夠用在電信大網(wǎng)上，也得到全球運營商的逐步認同。
“適度超前”實現(xiàn)5G引領
中國的移動通信產(chǎn)業(yè)，十多年一直處于與時間賽跑的狀態(tài)。移動通信，十年一代。但對處于全面追趕的中國移動通信產(chǎn)業(yè)來說，這個時間被大大壓縮了。2009年3G發(fā)牌照、2013年年底4G發(fā)牌照、2019年年中5G發(fā)牌照，十年中，3G、4G、5G先后發(fā)牌商用。
做5G時，行業(yè)整體的感覺是時間很緊。2018年6月，5G網(wǎng)絡的第一個標準版本R15發(fā)布，2020年，我國運營商按照5G SA（獨立組網(wǎng)）的標準規(guī)模建網(wǎng)，年底各大城市已經(jīng)具備了5G SA的商用條件。其實，在5G SA標準之前還有NSA（非獨立組網(wǎng)）標準，國外運營商大多先采用NSA的方式建設5G網(wǎng)絡。專家將5G SA網(wǎng)絡形容為5G的大腦指揮5G的身體，而5G NSA網(wǎng)絡則是用4G的大腦指揮5G的身體。中國選擇直接從5G SA開始大規(guī)模建網(wǎng)，則是看上了它對垂直類應用的支撐能力。因為60%以上的行業(yè)應用需要5G SA。
然而，5G SA是端到端全新設計，從標準完成時間到產(chǎn)業(yè)研發(fā)進度，客觀上都要晚于NSA。2020年，時任中國移動研究院副院長、現(xiàn)任院長黃宇紅表示，由于中國對SA應用需求比較迫切，因此我國全方位強力拉動SA成熟，經(jīng)過一年多標準打磨、三輪的測試驗證拉動以及兩極應用帶動，2020年SA具備了商用可能。
原本的節(jié)奏應該是這樣的，在標準出來之后，先進行測試，然后運營商做網(wǎng)絡的試點和試商用，這大約需要一年半到兩年的時間，然后進入規(guī)模建網(wǎng)，網(wǎng)絡覆蓋達到一定水平再推進商用。所以，真正的進度比這個提前約一年的時間。
“從現(xiàn)在的建網(wǎng)結果看，當初選擇直接上SA是很正確的，因為SA網(wǎng)絡的結構更簡單。”徐菲說，“如果用NSA的方式建網(wǎng)，每建一個新的5G基站，同時也要配套建一個4G核心網(wǎng)，后期不僅建設成本高，網(wǎng)絡更加復雜，與5G SA相比，支持能力也有限。”
在5G建設上，中國還采用了“適度超前”的策略，寧可網(wǎng)等人，不要人等網(wǎng)。當垂直行業(yè)想用5G網(wǎng)絡做通信網(wǎng)絡或者做數(shù)字化轉型的底層支撐時，5G因為強覆蓋已經(jīng)到位，網(wǎng)絡資源唾手可得，這也使行業(yè)用戶想用5G網(wǎng)絡時是很方便的。
“2G跟隨、3G突破、4G同步”，中國正在達成“5G引領”的目標。引領不僅體現(xiàn)在5G建網(wǎng)速度規(guī)模和發(fā)展5G用戶的總量上，更希望體現(xiàn)在行業(yè)應用中。
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標準制定“眾人拾柴火焰高”
2020年之前，中國向3GPP提供了8700多份文稿，占整個文稿數(shù)的32%，而如今，中國牽頭的5G標準化項目占到了40%。
中國企業(yè)全面參與了5G標準的制定。在5G上提出的文案量上，華為在所有廠商中名列前茅，并且系統(tǒng)化地提出了5G新空口的理念和關鍵使能技術，全面覆蓋基礎波形、多址方式、信道編碼、接入?yún)f(xié)議和幀結構等領域，并攜手5G先鋒運營商進行了外場驗證。其中，Polar碼成為5G四種編碼標準之一，躋身5G最基礎的物理層中。
中興通訊在3GPP 5G新空口方面累計提交了4000篇國際提案，獲得3個5G關鍵規(guī)范的編輯席位。中國信科旗下的信科移動參與了3GPP中多天線技術、TDD空口設計、節(jié)能技術、高精度定位技術等的標準制定工作。
手機企業(yè)如OPPO、vivo，包括小米也開始積極投入3GPP標準的制定中。目前在3GPP SA1、SA2中有一些項目，是由中國的終端企業(yè)牽頭成立的，這是一個比較可喜的現(xiàn)象。
在中國企業(yè)全面參與5G標準制定的同時，合作共贏也成為大家的共識。“這幾年標準做下來，我現(xiàn)在更多考慮的是責任。”宋月說。在SA標準討論期間，SA概要設計部分的文稿大約有12000篇，CT部分的文稿大概有9000-10000篇。作為擁有話語權的CT4副主席，更多的是考慮是否把握準了技術方向，因為這涉及整個產(chǎn)業(yè)的未來興衰大家齊心協(xié)力通力合作才能實現(xiàn)共贏。
