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5G 确定性网络产业白皮书5G确定性网络产业白皮书5GDN Industry White Paper合作单位：CONTENTS | 目录10 60 第一章 行业数字化浪潮加速到来第二章 5G确定性网络的定义及实现要素10 030560 80 10 11 141115 16 17 第三章 5G确定性网络的全球实践1. 5GDN智慧港口2. 5GDN智能电网3. 5GDN智能制造4. 5GDNAR/VR1. 以“CORE”为核心价值构建5G确定性网络2. 5G确定性网络在3GPP中的进展3. 5G确定性网络按四步走的节奏进行网络规划与部署1. 5G面向消费者的应用快速发展，万亿规模的行业数字化浪潮加速到来2. 5G使能的行业数字化逐步构建3+4+X应用体系3. 行业数字化要求差异化、专属和可自定义的3D网络服务第四章 总结18 第五章 缩略语表图表1 - 2025年全球ICT投资市场规模预测2019 年作为 5G 商用元年，全球有 348 家运营商投资 5G 网络。其中 61 家运营商已商用发布 VR/AR、FWA 等面向消费者的 5G 服务，推动了 5G 消费者应用的快速发展。而 5G 网络不仅能够丰富个人生活，也作为平台技术为行业数字化带来广阔的空间，加速推动各行业的数字化转型。据 Keystone Strategy & Huawei SPO Lab 的研究分析，行业数字化领域投资逐年稳步增长。预计 2025 年全球与ICT 相关的行业数字化收入将达到 4.7 万亿美元，所涉及的 10 个主要行业是：制造 / 供应链、智慧城市、能源 / 公用事业、AR/VR、智慧家庭、医疗健康、智慧农业、智慧零售、车联网和无人机。其中，5G 相关的市场总空间超过 1.6 万亿美元，而运营商可参与的部分占比超过 50% 达到 8400 亿美元。在 5G 产业链中，运营商以先进的通信及联接技术为锚点，并根据自己的战略和资源禀赋承担各种不同的角色和更多的责任。运营商可提供的服务从联接基础设施与联接服务，到数字化平台，甚至是行业应用相关的服务。到 2025 年，运营商5G 消费者市场空间将平缓增长至 2380 亿美元。而 5G 2B 行业数字化的总规模则将超过 6000 亿美元，其中包含行业联接机会 2320 亿美元，及非联接的应用部分市场空间 3700 亿美元。第一章 行业数字化浪潮加速到来与消费者市场不同，行业市场中的产业链合作伙伴基于不同的分工和角色，其价值获取的范围各不相同。以无人机行业为例，网络联接部分作为基础及使能创新的关键部件，市场空间占比为11%。而其所支撑的数据收集、数据管理、安全存储和分析服务等这些联接之上的平台与服务，价值空间占比达到53%，远超联接部分。行业数字化浪潮加速到来 012025年ICT总投资4.7万亿，运营商可参与5G空间占比18%（单位：亿美金）$47,000$16,230$2,380$30,770$7,830$8,400 $2,320$3,7005G空间5G 2B非联接5G 2B联接5G 2C数据来源：Keystone Strategy & Huawei SPO Lab运营商参与空间行业ICT总空间$6,020 “5G Market Snapshot” GSA Jan 20205G面向消费者的应用快速发展，万亿规模的行业数字化浪潮加速到来1基于这个参考模型，运营商可选择不同的活动范围参与价值链的分配。联合调研数据显示，智能管道运营商的资本回报率普遍高于业界均值12.7%，达到15%；营业利润率同样高于业界均值15.6%，达到16.4%。图表3 & 无人机市场中不同角色运营商的价值获取范围行业数字化浪潮加速到来 02传统运营商：提供无差别的联接基础设施，重点参与11%的联接市场；智能管道运营商：提供差异化联接、特定数字化产品及服务，参与比例14%27%；综合服务提供商：全面提供基础设施、网络联接、及相关数字化服务，参与范围从23%到34%不等。：Optional可选项 数据来源：KeyStone Strategy & Huawei SPO Lab & CAICT传统玩家智能管道综合服务提供商数据分析数据平台基础设施服务联接数据采集服务飞行计划与管理图表2 & 无人机市场价值链分析数据来源：Keystone Strategy & Huawei SPO Lab全球无人机潜在市场机会 216683 亿美金3%11%2%13%6%11%16%20%17% $26130 亿数据分析数据平台基础设施服务联接无人机应用市场数据采集服务飞行计划与管理硬件保险及其他$40140 亿$40140 亿$2080 亿$1040 亿$4070 亿$520 亿$3065 亿$818 亿通讯网络运营商可以从“ 联接 ”机会开始，向上扩展提供更多的能力或服务。$216 683 亿 123在行业数字化浪潮中，千行百业都在积极探索 5G，并将 5G 作为行业数字化的重要工具。其中，中国运营商及产业合作伙伴对 5G 行业的探索走在了世界前列。2019 年由中国工业和信息化部指导的“ 绽放杯 ”5G 应用大赛中，参赛作品覆盖10 多个行业总计 3731 个，涉及智慧化生活、数字化治理、产业数字化 3 类应用方向 。智慧化生活方面，集中在沉浸式体验以及新的生活和工作方式的创新；数字化治理类应用关注社会治理能力和效率的提升；产业数字化的焦点是各行业如何与5G 深度融合发挥裂变效应，如何完成行业数字化转型实现企业的新增长。图表4 - “绽放杯”三类5G创新应用在这3类应用方向中，5G行业场景逐步收敛为4+X，即四类通用场景及其衍生出的X类创新行业应用。“5G+行业”创新率先发生在具有“大带宽/低时延+环境恶劣/户外+移动性要求+部署快捷”特点的典型场景。4K/8K超高清视频、VR/AR、机器人、无人机/车/船四大类通用应用正逐步成为各个行业应用的重要组件。其中，4K/8K超高清视频场景可进一步分解为超高清视频娱乐场景和超高清视频监控场景；机器人包括AGV场景；无人机/车/船可进一步分解为无人机场景和远程控制场景（含车、船等各类远程控制载体）。行业数字化浪潮加速到来 03数据来源：CAICT智 慧 电 网车 联 网智 慧 城 市工 业 互 联 网智 慧 教 育信 息 娱 乐 类自 动 驾 驶安 全 类效 率 类安 防城 管智 慧 社 区智 能 教 学沉 浸 式 课 堂远 程 教 学个 性 化 定 制服 务 化 延 伸智 能 化 生 产电 网 控 制 类信 息 采 集 类移 动 应 用 类环 保网 络 化 协 同 多 模 交 互高 精 地 图信 息 娱 乐VR模 拟驾驶AR导 航全 路 况 自动行驶编 队 行 驶远 程 操 控专 用 车 特定驾驶场景自动驾驶高 速 道 路巡检游 戏影 视直 播社 交宣 传智 慧 金 融证 券银 行保 险医 疗 健 康院 内院 外院 间远 程 监 护交 叉 路 口辅助碰 撞 预 警紧 急 制 动预警疲 劳 驾 驶提醒行 人 预 警停 车 管 理路 况 监 测流 量 疏 导交 通 故 障红 灯 预 警无 人 银 行精 准 风 控 AR/VR支付金 融 服 务动 产 融 资嵌 入 金 融服务产品全 方 位 数字化资产管理智 能 投 研优 化 IPO流程 智 能 风 控管理量 化 交 易工具车 辆 保 险智 能 查 勘定损网 点 智 慧化智 能 理 赔社 区 医养智 能 安 防智 慧 物 业智 慧 家庭应 急 救援远 程 巡 检智 能 感 知移 动 执法城 市 大脑无 人 机 编队飞行电 动 汽 车充电桩用 电 信 息采集移 动 作 业变 电 站 机器人巡检输 电 线 路无人机巡检配 电 房 综合视频监控电 力 应 急通信配 电 自 动化精 准 负 荷控制分 布 式 电源用 户 订 单可视化监 测管 线 巡 检远 程 设 备维护设 备 状 态监测VR/AR远程协同设计AR/VR远程培训AR/VR售后维修AR辅 助 装配预 测 性 维护远 程 器 械 /设备控制数 字 孪 生物 流 仓 储自动化产 品 质 量检测智 慧 导 诊智 慧 院 区管理移 动 查 房患 者 定 位远 程 手 术示教药 品 物 流远 程 实 时会诊远 程 机 器人超声 /手术VR心 理诊疗应 急 救 援远 程 教 学直播远 程 互 动陪练全 息 课 堂VR课 堂AI教 学 辅助个 性 化 教学无 人 车 现场直播VR/AR直播4K/8K直播VR/AR影视4K/8K影视VR/AR游戏4K/8K游戏VR/AR社交4K/8K社交智 能 终 端巡检超 高 清 视频监控无 人 机 巡查无 人 船 巡河 大 气 污染监 测媒 体 娱 乐4K/8K AR/VR机 器 人无 人 机/车 /船产 业 数 字 化智 慧 化 生 活 数 字 化 治 理5G“5G应用创新发展白皮书 & 2019年第二届绽放杯5G应用征集大赛洞察” 中国信通院 2019-105G使能的行业数字化逐步构建3+4+X应用体系2图表6 & 2025年5G使能的行业ICT投资预测5G应用到工业、医疗、教育、港口、电力等领域，还将产生X类创新型行业应用。5G正在越来越大的范围、愈来愈深的层次参与千行百业数字化转型实践。基于全球10个行业的调研和分析，5G作为平台技术给各个行业数字化转型带来广阔的市场空间。各行业中，联接服务的占比从10%到24%不等。且联接份额较高的智慧城市、能源与公用事业、汽车、制造/供应链等行业应用也均更为成熟，行业数字化转型的意愿更强烈。其中，每一个通用应用均可促进多类创新行业应用，如无人机可用于物流快递、农药喷洒、土地勘测、激光测绘、直播视频回传等多种场景。同时，一个行业也会调用多个通用应用，如智慧港口调用智能监控部署于港口园区、调用 VR 应用于设备维修、调用远端操作控制轮胎吊、调用 AGV 解决集装箱运输效率。共同推进通用型应用在技术、商业和生态方面的快速成熟，是运营商和合作伙伴优化创新投入、缩短创新周期，加快 5G 创新步伐的有效手段。行业数字化浪潮加速到来 042025年各行业5G ICT市场空间（单位：亿美金）数据来源：Huawei CLab & SPO Lab05001000150020002500300035004000智慧家庭AR/VR制造/ 供应链 智慧城市 能源 /公用事业 医疗健康 智慧农业 智慧零售 车联网 无人机5G联接空间 行业5 G ICT总空间图表5 &4+X行业应用场景数据来源：CAICT无人机. 测绘无人机. 直播无人机 .巡检.无人机 物流远程培训.视频会议4K/8K超高 清视频 VR/AR 机器人 无人机 /车 /船超高清视频 智能监控 VR/MR 机器人 远端操作 无人机AGV/智慧家庭 智慧零售 智慧农业 文体娱乐制造/供应链智慧城市智慧港口矿山 车联网医疗健康能源公用事业行业4 类通用应用X 类创新应用智能监控.港区 VR.设备维修 AGV.集装箱运输 远端操作. 轮胎吊综合10多个行业100+应用场景的解析和实践，行业数字化对5G网络的诉求可收敛为3个维度，即能力可编排的差异化（Differentiated）网络，数据安全有保障的专属（Dedicated）网络，以及自主管理可自助服务的DIY网络。差异化网络是行业数字化的关键诉求。不同于公众用户One-Size-Fits-All的普遍需求，行业应用的需求天然是千差万别、多维度的。比如远程抄表，需要的网络联接很多，对带宽和时延并不敏感；而远程医疗、自动驾驶等业务对网络的确定性低时延、安全可靠提出更高的要求，甚至要达到6个9，每年的故障时间只有几秒钟。5G为行业数字化打开想象空间，缘于5G可以提供多维度的有体验保证的网络能力。专属网络保证数据安全隔离和数据隐私的保护，是行业应用的普遍要求。对于工业互联网、智能电网等行业，网络安全、分权分域管理、资源的隔离、数据及信令的保护，是这类严苛类行业应用场景基本的要求。用户数据以及业务数据不出园区，要求做到公网专用，是行业应用的共性需求。可DIY的自助网络，是行业敏捷创新不可或缺的部分。响应快速变化的业务需求，行业用户希望自定义、按需设计、DIY自己的网络。以园区物联网场景为例，客户希望可以自主完成物联网络服务能力的编排/调度/管理，灵活的组网并部署创新应用，随时添加或删除设备。基于这三个维度构筑确定性能力的网络，就是运营商推动各行业在 5G 时代实现数字化转型的核心资产，也就是 5G 确定性网络（5GDN）。5GDN 所能够提供的差异化程度越高、越灵活，则 5G 网络就能够被应用于更多的潜在市场；5GDN可达到的 SLA 确定性越强，则可以进入更高端、潜在收入空间更大的细分市场（如工业自动化）。图表7- 行业数字化对网络SLA的3D要求行业数字化浪潮加速到来 05数据来源：Huawei Clab & CAICTDifferentiated差异化网络Dedicated专属网络DIY自助网络线上/线下购买网络自定义快速开通自管理/自维护网络自运营 “3GPP TS 22.104 v17.1.0”（2019-09）行业数字化要求差异化、专属和可自定义的3D网络服务3Level 0带宽 尽力而为上行：5Mbps下行：20Mbps上行：15Mbps下行：60Mbps上行：30Mbps下行：120Mbps尽力而为 3050ms 1530ms 15ms尽力而为*注释：对于不同的服务可用性能力进行折算，99.9%相当于每年可能业务中断8小时，99.95%则是4小时，99.99%对应1小时。99.9% 99.95% 99.99%时延服务可用性Level 1 Level 2 Level 3图表8 - 典型专线质量SLA5G之前的移动宽带MBB网络是一个尽力而为的网络。而相对应的，固定网络的专线则有明确的SLA要求。相同带宽的企业专线与个人或家庭套餐相比，除了带宽需要获得保障外，更重要的是其安全可靠、业务可用性、专业服务等必须具有明确的SLA等级保障。在更为严格的工业互联网中，IEEE定义了TSN标准，随后IETF成立与DetNet工作组来进一步研究工业自动化、场景下的确定性通信路径问题。移动网络与固定网络存在这样对SLA保障的差异的原因是由于移动通信网络整体由“无线接入网（RAN）+传输网（TN）+核心网（CN）”三部分组成。这三个环节中，无线接入网天然存在环境开放易干扰、资源稀缺性导致的部分不可预期性使实现确定性具有挑战。而核心网由于能够了解整个网络拓扑并对全局资源进行调度；能够提供网络服务的编排、调度和管理；能够基于业务感知提供业务应用与管道的确定性体验（含时延），因此可以从一定程度上辅助无线接入网提升确定性能力。因此可以说核心网是5GDN甚至整个5G时代真正的核心。运营商可以基于“CORE”四要素的能力来进行规划和建设，提升网络确定性。5G确定性网络（5GDN：5G Deterministic Networking），是指利用5G网络资源打造可预期、可规划、可验证，有确定性能力的移动专网，提供差异化的业务体验。第二章 5G确定性网络的定义及实现要素5G确定性网络的定义 06以“CORE”为核心价值构建5G确定性网络15G确定性网络的定义 07Cloud Native是所有方案的基石。与传统行业市场“专线专用”不同，Cloud Native的5G移动网络可以基于移动性“变专线为专网”，基于云化灵活的资源可编排性带来的“虚拟化专线网”。而Cloud Native所提供的微服务、容器等技术使得整个网络更具有可靠性、灵活性，业务部署更敏捷。例如，专线业务需要有具体的可靠性SLA保障。在传统网络中，可靠性极大的依赖于对硬件资源的独占。但在全云化的系统中，运营商可以通过“主机组硬件（HA）隔离”、“虚拟资源池（VDC或VPC）隔离”、“网络切片隔离”、“共享资源”等多级多种方式对SLA进行差异化的定义及动态的调整。其次，云化的基础设施也是5G确定性网络的重要组成部分。由于行业场景的部署环境可能比较复杂，对功能和性能也有行业独特的要求。因此传统的行业网络往往采用专用硬件和专用协议栈。但专用方案不具备通用和可扩展性，成本往往很高。因此5GDN需要采用云化的基础设施来应对部署环境及上层应用的多样性，实现5G网络一网多用。5G确定性网络中不可避免的会涉及到原有的234G终端和业务，5GDN必须是能够支持所有接入制式的全融合网络。此外，由于部分行业应用中对于话音及消息类业务有着很高的依赖性，因此全融合的话音网络以及高效的话音编解码能力也非常重要。动态网络切片作为5GDN的主要呈现方式之一需要整个网络的部署、开通、运维等具备极高的自动化能力。运营商在传统网络中的工单式流程模式已经不能满足行业业务的高效开展，因此必须通过portal方式将相应的自主权交给行业客户。每个行业用户通过网上商城模式定制并购买所需要的切片，随后通过一键式开通，远程监控运维的模式对切片网络自行管理。例如对重大事件的视频直播业务，媒体公司无需提前布线，只要提前在运营商门户网站对特定区域特定时间内购买切片资源，就可以在现场进行采访、拍摄，并通过5G网络高效的将视频传送到导播系统。最后，5GDN需要采用MEC边缘部署的能力为企业行业提供差异化联接及SLA保障。运营商还可以进一步在MEC的高性能联接能力基础上，针对各行业存在的差异化业务需求及SLA需求提供各类“联接+”的能力。例如针对媒体直播类提供“联接+视频渲染”能力，针对制造行业提供“联接+机器视觉”能力，针对智慧交通提供“联接+车队管理”能力等。为了实现“CORE”的架构与功能，需要从3GPP标准与运营商网络规划两方面入手。3GPP标准提供基本的确定性能力。而网络规划节奏与方案则是关键，需要按照场景逐步推进，并构建起灵活敏捷的5G确定性网络能力。全云化全融合全业务Cloud Native全融合全云化One core全行业Enterprise全自动Real-time operation全自动Cloud Native全融合全云化One core全业务Edge computing全自动Real-time operationR15 R16 R17支持eMBB，提供低时延和大带宽的基本能力支持典型2B场景，提供时延+可靠性的确定性通信拓宽确定性通信支持的2B的应用场景，向垂直行业开放5G网络的确定性通信能力3GPP在定义5G之前就对相关行业的需求进行了分析，引入若干关键技术与业务来补充5GS的参考架构，并在R16中明确提出支持TSC时延敏感通信，提供确定性通信能力。首先在架构上，5G提供了网络切片（R15定义架构，R16实现）将同一张移动网络隔离为不同的虚拟网络，并在各切片中提供不同业务所需的差异化SLA及各切片之间的安全隔离性。切片的逻辑框架由RAN+TN+CN共同构成，由NSMF进行端到端管理。但考虑到不同领域实现切片的难度和必要性各有不同，又可以由各领域NSSMF对切片进行分段设计。其中由于核心网是业务交互的集中点，更需要尽早部署网络切片。此外，贴近业务本地部署的MEC（R15）的引入，则进一步强化和保障了各切片中低时延的可获得性。图表9& 3GPP标准中确定性功能的阶段性定义图表10 - 网络切片架构5G确定性网络的定义 08NSMF/NSSMFNetwork Slice Management Function网络切片Network Slice Subnet Management FunctionCNTNRAN5G确定性网络在3GPP中的进展2