5G专网在工业领域应用的探索与实践.pdf
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1、Telecom Power Technology 196 Aug.10,2023,Vol.40 No.15 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期通信网络技术DOI:10.19399/ki.tpt.2023.15.0635G 专网在工业领域应用的探索与实践陈维炜(中国电信股份有限公司海南分公司,海南 海口 570206)摘要:依托 5G 技术特性,5G 专网能为垂直行业提供多样化的应用场景方案支持。对于工业企业数字化转型,灵活、快速、成本较低的网络服务定制能力尤为重要。首先介绍 5G 专网的关键技术和组网架构,通过 5G 专网组网提供更高的安全隔离等级、更低时延传输、云计算以及
2、网络融合等网络能力,解决企业网络隔离、数据传送与管理等问题。其次,以工业企业采用公网集成非公共网络(Non-Public Network,NPN)技术作为组网的实践项目案例,从网元性能和工程实施等角度进行详细阐述。最后,为工业企业通过5G专网进行控制管理升级和流程优化提出建议。关键词:5G 专网;非公共网络(NPN);用户面功能(UPF);多接入边缘计算(MEC)Exploration and Practice of 5G Private Network Application in the Industrial FieldCHEN Weiwei(China Telecom Corporati
3、on Hainan Branch,Haikou 570206,China)Abstract:Relying on the characteristics of 5G technology,5G private networks can provide diversified application scenario solutions for vertical industries.For Digital transformation of industrial enterprises,flexible,fast and low-cost network service customizati
4、on capability is particularly important.The article first introduces the key technologies and networking architecture of 5G private network,and elaborates on the use of 5G private network networking to provide higher security isolation levels,lower latency transmission,cloud computing,and network in
5、tegration network capabilities,solving problems such as enterprise network isolation,data transmission,and management.Secondly,a practical project case of industrial enterprises using Public Integrated Non Public Network(NPN)technology for networking is presented in detail from the perspectives of n
6、etwork element performance and engineering implementation.Finally,suggestions were made for industrial enterprises to upgrade control management and optimize processes through 5G technology.Keywords:5G private networks;Non-Public Network(NPN);User Plane Function(UPF);Multi-access Edge Computing(MEC)
7、0 引 言随着“数字中国”战略持续推进,工业领域的转型升级需要新技术和新场景的应用,未来独立、灵活且自主的网络架构具有更高的安全等级要求、更大的带宽以及更低的时延,成为工业企业普遍追求的目标。5G 移动通信技术在专用网络的应用,为工业企业的信息化拓展和数字化转型提供了新选择。1 工业企业网络升级部署难点及生产转型痛点1.1 网络定制化与封闭性管理难实现由于工业企业厂区网络普遍采用电信运营企业大网覆盖,数据依托电信运营企业的公网网络进行流转,网络管理机制与公共网络同步,无法根据需求定制网络,难以满足定制化及封闭性的管理需求,数据流转安全性不足。1.2 网络升级部署受限工业企业严格按照生产作业空间
8、的安全管理要求,不易实施传统的有线网络覆盖方式,且建成后若需要延伸覆盖,施工难度较大。目前,工业企业无线环境较多采用 Wi-Fi 无线覆盖,受限于 Wi-Fi 的技术机制,在连接设备数量、跨厂房、跨楼层的设备连接、时延控制以及定制化管理能力方面均有较多不足。1.3 海量生产数据的采集与分析能力有限生产数据作为企业的重要生产要素,采集和留存难度较大,进而影响数据的分析和利用,因此需要提高效率并改进工艺,实现生产、数字化、柔性生产等方面的升级转型,创造更高的价值。1.4 数字化升级成本投入高目前,数字化转型对工业企业的重要性不言而喻,然而转型所需投入的成本成为企业管理者需要考量的主要因素。因此,需
9、要考虑如何以科学合理的建设模式和运营模式平衡网络改造或数字化升级投入与产出价值之间的关系,使得企业效益最大化。数字化转型是工业企业普遍面临的战略问题。随着 5G 标准协议的完善,5G 关键技术特性在垂直行业的应用价值凸显。以 5G 专网为技术底座,融合大数据、边缘计算、人工智能等技术,能够为工业企业的数字化升级 提供支持1。收稿日期:2023-07-05作者简介:陈维炜(1985),男,海南海口人,本科,工程师,主要从事光网络规划维护优化管理工作。2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期 197 Telecom Power TechnologyAug.10,2023,Vol.40
10、 No.15 陈维炜:5G 专网在工业领域应用的 探索与实践2 5G 专网的原理与实现第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)定义了 5G 专网架构,即非公共网络(Non-Public Network,NPN),并详细说明了安全、网络隔离、数据流程等问题,凭借 5G 技术支持海量大连接、大带宽低时延、增强宽带等特性,提供技术控制手段。基于 5G 技术的 NPN 通过独立组网的非公共网络(Stand-alone Non-Public Network,SNPN)和公网集成非公共网络(Public Network Integrated No
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