5G行业无线专网技术与业务需求模型

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021194

摘要/Abstract

摘要：

5G行业无线专网已成为运营商基于5G技术赋能垂直行业的最重要产品服务之一。虚拟化、多接入边缘计算、网络切片等技术的逐渐成熟为5G行业无线专网的发展提供了关键技术保障。介绍了5G行业无线专网的发展现状、关键技术、需求模型、面临挑战和发展建议。对5G行业无线专网的概念和分类进行归纳，对实现5G行业无线专网的关键技术进行分析，并针对业务需求模型提出了设计思路和主要参考指标，最后对运营商开展5G行业无线专网类业务当前面临的挑战进行了总结并给出发展建议。

关键词: 专网, 网络切片, 虚拟化, MEC

Abstract:

5G industry wireless private network has become one of the most important services for operators enabling the vertical industry.The gradual maturity of virtualization, multi-access edge computing, network slicing and other technologies have provided a key technical guarantee for the development of 5G industry wireless private network.The development status, key technology, requirement model, challenges and development recommendations of 5G industry wireless private network were introduced.The concept and classification of 5G industry wireless private network were introduced, the key technologies were generalized, and the design ideas and the main reference index were put forward aiming at business requirement.Finally, the challenges faced by operators when developing 5G wireless private network services were summarized and development suggestions were given.

Key words: private network, network slicing, virtualization, MEC

中图分类号:

TP393

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图/表 3

图1

表1

表2

业务模型指标参考示例"

									必要指标
典型业务模型库	典型业务模型序号	典型业务模型名称	主要指标（必选）						次要指标（必选）
			资源型指标			资源型指标						增值型指标
上行高速长连接	（1)	4K临控摄像机（固定）	上行速率／（kbit·s^-1）	下行速率／（kbit·s^-1）	单扇区并发用户数	端到端时延／mS	丢包率	移动速度／（km·h^-1）	切片类型	连接时长	本地分流带宽／（Mbit·s^-1)
			30	1	1	15	0.001%	0	软切片	永远在线	30
	(2)	4KVR摄像机（移动）	端到端时延／mS	上行速率／（kbit·s^-1）	单扇区并发用户数	下行速率／（kbit·s^-1）	丢包率	边缘上行速率／(kbit·s^-1）	边缘下行速率／(kbit·s^-1）	切换时延／mS	移动速度（km·h^-1）	切片类型	连接时长
			20	12	1	1	0.001%	12	1	100	15	软切片	永远在线
上行高速短连接	（3)	8K机器视觉检测（固定）	丢包率	上行速率／（kbit·s^-1）	单扇区并发用户数	下行速率／（kbit·s^-1）	端到端时延（ms）	边缘上行速率／(kbit·s^-1）	边缘下行速率／(kbit·s^-1）	切换时延／mS	移动速度／（km·h^-1）	切片类型	连接时长／s	本地分流带宽／（Mbit·s^-1)
			0.001%	100	10	1	100	30	1	100	0	硬切片	0.5	100
下行高速长连接	（4)	4K直播（移动）	下行速率／（kbit·s^-1）	上行速率／（kbit·s^-1）	单扇区并发用户数	端到端时延／mS	丢包率	边缘上行速率／(kbit·s^-1）	边缘下行速率／(kbit·s^-1）	切换时延／mS	移动速度／（km·h^-1）	切片类型	连接时长
			30	1	3	30	0.001%	1	30	100	15	软切片	4 h
	(5)	4K VR直播（移动）	端到端时延／mS	下行速率／（kbit·s^-1）	单扇区并发用户数	上行速率／（kbit·s^-1）	丢包率	边缘上行速率／(kbit·s^-1）	边缘下行速率／(kbit·s^-1）	切换时延／mS	移动速度／（km·h^-1）	切片类型	连接时长
			20	12	8	1	0.001%	1	12	100	15	软切片	2 h
下行高速短连接	（6）	高精度定位地图（移动）	移动速度／（km·h^-1）	下行速率／（kbit·s^-1）	单扇区并发用户数	上行速率／（kbit·s^-1）	丢包率	边缘上行速率／(kbit·s^-1）	边缘下行速率／(kbit·s^-1）	切换时延／mS	端到端时延／mS	切片类型	连接时／S	定位精度
			200	100	3	1	0.100%	1	5	100	100	软切片	1	1m
对称低速短连接	（7）	云化AGV （移动）	端到端时延／mS	上行速率／（kbit·s^-1）	单扇区并发用户数	下行速率／（kbit·s^-1）	丢包率	单扇区用户数	边缘上行速率／(kbit·s^-1）	边缘下行速率／(kbit·s^-1）	切片类型	切换时延／mS	移动速度／（km·h^-1）	连接时长／S	本地分流带宽／(Mbit·s^-1)
			10	200	100	200	0.001%	1 000	200	200	硬切片	1	30	0.5	20

表2

参考文献 9

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业务需求参数（可选择性收集）	举例
解决的问题	问题具体描述，当前解决办法，预期达到效果等
设备类型	传感器、模组（含CPU和存储）、电路板（含存储）、摄像机、网关、手机等
设备是否冗余和可靠性机制	间隔重发两次、无响应时重发、不接收响应信息、保存2 h内数据等
现有的网络连接模式	无网络连接能力、Wi-Fi、蓝牙、UWB、2G、4G、Lora、有线等
设备运行区域	仓库内、仓库外、某角落、地面、半空有遮挡、低空等
设备运行高度	地面、10 m、10～120 m、120～300 m等
设备移动速度	15 km/h、100 km/h等
设备在线时长	永远在线、每次2 h、每次5 min等
同时运行的同类设备数量	1台、100台、1 000台等
每个消息数据包大小	32 bit、8 KB、1 MB等
每个消息数据包所需上行速率	1 Mbit/s、10 Mbit/s、100 Mbit/s、500 Mbit/s等或1 080 P、4K视频等标准业务
每个消息数据包所需下行速率	1 Mbit/s、10 Mbit/s、100 Mbit/s、500 Mbit/s等或1 080 P、4K视频等标准业务
每个消息数据包发送频率	不确定触发式、3次/s、1次/min等
消息数据包接收上行时延	5 ms、20 ms等
消息数据包接收下行时延	1 s、10 s等
消息数据包允许丢包率	1%、0.001%等
消息数据包误码率	1%、0.001%等
独享资源需求	软切片、硬切片
应用平台部署位置	边缘云、私有云、公有云

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