什么才是引爆5G应用的大杀器?

2021-08-06

7月23日,燕缘科创大讲堂第40期特邀易科奇创始人兼CEO、北京大学信科院2000级本科校友柳斯白,直播分享了《5G行业专网:一个潜在的新风口》。


柳斯白曾任华为企业无线产品经理、东北欧MKT,新华三移动通信产品系统部经理,他领导和参与了多项4G、5G运营商和行业网络国家标准和行业标准制定,完成了全球第一个5G云化基站空口测试,获得2020年中国移动5G扩展型皮站实验室测试第一名,2020年中国联通5G扩展型微站实验室测试前两名,在5G建设第一线积累了非常资深的经验。


本次直播柳斯白从5G建设的现状和存在问题,详细分享了5G行业专网的机会和趋势。柳斯白认为5G行业专网的建设刚刚开始,5G芯片、5G专用频率、国际化、5G和其他技术的融合是未来5G行业专网的技术方向也是创业的机会,未来随着5G行业专网在多场景的落地将真正引爆5G应用。




以下是直播内容整理:

很荣幸跟各位校友一起讨论5G行业网络未来的一些发展方向,今天我主要围绕行业很多专家目前都关注的三个问题来展开分享。


1.哪些行业真正需要5G专网?2.行业眼里的行业专网和运营商眼里的有什么不同?3.5G行业专网发展有哪些技术方向?


5G行业专网是一种趋势


5G定义了三种场景。第一是增强宽带,主要包括超高清视频、游戏、VR/AR等较高速的业务;第二是海量机器通信或叫物联网;第三是5G比较特殊的一块,叫超高可靠的低时延通信,更多是针对工业自动化、自动驾驶等。从市场增长看,5G行业市场的增长空间非常大。最开始大部分是to C网络,随后是to B。但to B的行业有一个惯性,需要一个比较长的周期进行演进和融合。所以我们也看到这两年5G行业应用并没有起来,一方面设备还不够成熟,另外一方面行业固有周期使得新技术没有那么快被接受。


这个月月初,工信部等十个部委联合印发了《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》,明确提出到2023年,垂直行业领域、大型工业企业的5G应用渗透率超过35%,电力、采矿等领域5G应用实现规模化复制推广,5G+车联网试点范围进一步扩大,促进农业水利等传统行业数字化转型升级。这个文件指引了十多个行业,明确指导哪些行业要用什么样的业务,要采用5G来扩展,是非常具体的一个中国的5G网络发展指导。


其他国家也有类似的策略,但是他们走的路线和中国略不一样。比如德国、日本、韩国都是5G网络建设非常领先的国家,他们更多希望除了to C网络外,用5G建设本地化的行业专网,像德国和日本都非常明确叫区域无线网络或者本地5G网络。他们的频率和中国略有不一样,韩国今年启动了频谱拍卖,会开放一部分频谱给行业。本地5G网进行建设总体的一个趋势



中国重点发展的5G行业有14个,可以从四个驱动力来归纳这些行业。


第一是行业资金强劲的领域,比如工业制造、车联网、医疗等领域的投资热度非常高,电力有一些行业内部资金,智慧城市是政府主导的投资领域。第二是符合国家中长期规划的领域,包括工业、电力、教育等这些国家有明显资金诱导或者政策支持的领域。第三是非常关键的人口结构驱动力,中国现在处在一个人口转型期,老龄化会越来越严重,很多行业面临人口结构变化,比如最典型的重体力劳动行业,像工业、采矿、仓储物流、港口这些行业,基本上全是60后,70后都很少,80后、90后在一线几乎看不到,导致这些行业必须要用机器来替代人,自动化就会引入像5G这样一些典型的技术。从上图可以看到行业很多应用都是因为人口结构导致,它是一个短期二三十年内不可逆的趋势。最后一块是行业需要生产率提升,但生产率提升没有那么快,需要一定的时间。


5G行业专网的需求、现状


中国目前只有运营商有5G频率,也只有运营商建设了5G网络,那运营商建设的网络是什么样?是不是符合了这些行业的需求?我们具体看看运营商网络以及各个行业的一些现状。



从运营商视角,建了两个核心网,一个是to C面向公众用户,一个是to B面向行业用户,底下包括三类网络,有公网、有为行业专门定制的网络、有混合专用网络。从运营商的角度,所有行业都在它的网络边缘,叫边缘计算。这里头所有设施的所有权都归运营商,企业得到一个专用使用权,比如工厂希望在设备上再加点新功能,不能自己加,需要通过运营商来进行网络维护和升级。运营商也针对行业做了很多能力开放,包括5G业务加速、隔离等。很多行业已经采用了运营商提供的专有网,像中移动提出的多量纲收费,企业可以定制化开通,运营商根据企业定制的服务多少和种类收费,这块现在发展挺快。但运营商视角看到的5G网络还是一个大网概念。

我们看一下几个典型行业的5G应用情况和行业真正需求,行业认为自己的业务是核心,网络才是边缘。



第一个是5G+工业互联网,工厂网络有严格的分层,每一个层次之间都有足够的安全保障才能保证最后的生产安全。我们做了一些提炼,工厂最主要的是本身生产线的很多需求,比如生产安全、高可靠性、自动化、要快速响应等等,但运营商的5G专网在这些生产内网其实用的比较少。仓储和IT网络这一块5G推广挺快,现在典型的一些5G工厂,像机器人应用、AGV应用、自动化信息采集,包括5G企业内部数据中心业务分流都用的比较多。我们也看到5G非常有希望切入生产内网给行业带来本质的效率提升。



电力领域,5G为电网各个环节都会提供网络支撑服务,早在2G/3G/4G时代,电网已经大量使用运营商网络。比如像输配电领域,要沿输电线路进行网络覆盖,原来都会采用运营商的4G或自建光纤,5G现在更多应用于高端场景,尤其对时间非常敏感,对可靠性要求非常高的一些场景。总体来看,中国电网(国家电网+南方电网)大概有7亿个电力终端,目前95%以上都采用2G/4G比较低速率的网络,如果都换成5G通信模式成本非常高,前期只会有一些高端业务会改到5G上去。

现在十四五讲碳达峰,会有一些新能源的领域,像储能、光伏充电,这些领域可能是5G一个新的增长点。电力强调的也是生产安全、输电安全,一些西电东送的超高压输电线路经过无人区,或者配用电所在的城中村、地下室等,这些场景运营商很难去专门做一个网络覆盖,好多地方都是电网用自己的小无线或者有线来覆盖,运营商在这块网络覆盖也存在一些不足。



智慧城市最上层是一大堆应用,最底层是一大堆终端和感知,中间是平台和通信。从最上层的综合管理平台和应用来看,更多是平台定制,需要根据业务部门需求频繁进行需求迭代和运维。一般国内采用投资换项目,这块运营商也拿到了不少顶层的服务,但大部分还是国企、阿里、腾讯、华为这样的大公司拿到,运营商虽然有5G网络,但平台能力相对比较弱。安防、环境监测等领域运营商网络用的非常多,但也以2G/4G为主,如果用5G终端同样也面临成本问题。



总体来看,运营商做了一张大网,把行业的诉求全部放到一个集合里,做整体的维护和运营,这个运营效率非常高。但从行业看,只需要用运营商5G大网的网络连接能力或者一部分传输能力,大量需求还是行业内的一些网络连接。所以行业看到的和运营商看到的很不一样。


5G行业专网建设痛点



目前,5G行业专网建设有很多痛点。


首先说高速数据连接这块,5G不能满足所有行业需求,行业有自己的WIFI、有线、短距无线网络等,需要做一个融合。运营商的重点是大网覆盖,成本比较贵,包括网络租用、网络特性服务都比较贵。而且运营商建设一个行业专网,需要协同政企部门、网络部、采购部等多个部门,涉及到核心网接入要先报到市里、省里、大区,响应速度不会特别快。另外很多行业都有一些定制需求依赖于设备厂商,如果开发一个新特性,怎么交付、维护都会带来一系列困难,整体的商业模式各家的分工现在并不是特别明确,比较混乱。


对物联网来说,运营商对园区、室内、地下这些网络覆盖不足,如果自建物联网又没有国产自主可控的芯片。现在物联网主要是LoRa协议,LoRa是美国独家拥有知识产权,在中美对抗下其实非常危险,尤其涉及到政府安全相关行业。另外物联网需要大覆盖,大连接,有很多低频频谱是碎片化的,目前并没有充分利用。现在物联网用的最多的是NB-IoT,使用运营商的频率大概在八九百兆。


最后,低时延高可靠是5G最特色的业务,也有大问题。运营商采用的是集中式网络覆盖,企业对边缘业务的安全可靠性有非常高的要求,怎么去达成一个协议?企业甚至认为这个设备必须是我的,所有权必须归我,这样才是安全可控的,这和运营商的根本利益有冲突。另外,要替代工业控制这些核心业务,有一个比较长的验证过程,至少这两年还没有真正能达到商用程度的验证。


5G行业专网发展的几个技术方向


针对以上痛点,未来5G行业专网发展有几个方向,有一些也是当前投资的热门。



第一个是芯片,现在非常火,不光是国产替代,实际上现在做的很多5G芯片,都进一步加强了协议演进和集成度,比如有的芯片加强了对国密安全、授时、低时延等行业的明确需求。现在做5G芯片的每一个领域快要投片的至少两家,还在孵化期的好多家,但真正做到成熟商用的还比较少,真正流片回来的可能每个领域也就一两家或者没有。


第二个是5G专用频率和Unlicense频率。比如电网的需求有很多是运营商覆盖不到的,公网覆盖比较差的地方,电网自己拥有一个230M的频率,这个低频的网络覆盖非常好,特别适合用来做补盲覆盖。像十四五要求建设多条西电东送的特高压输电线路,大量经过无人区没有运营商信号覆盖,采用专网频率就是一个很好的发展方向。


国外也类似,原来对讲机使用的400M、800M频谱,也可以进行标记用于智慧城市、工业互联网。之前广东省也发文要申请5.9-7.1GHZ频段,这个频段在美国全部给了WIFI来使用,但我们有可能会把一部分的频率分给5G专网使用。现在5G专网大概有十多个实验局,正在实验中,主要还是支持频率的终端比较少。


还有Unlicense频率,就是非授权频谱,用的时候不需要得到任何人批准,典型如WIFI。现在典型广域物联网用的是LoRa,问题是美国独有知识产权。2025年预计全球物联网连接数将达到3-7亿,易科奇和芯翼正在研发成本与LoRa相当、时延更短更稳定的专网NB-IoT网络和终端芯片。还有信通院和华为推出的星闪技术,在智能座舱、AR/VR领域应用,相比WIFI优势明显。这也是一个值得持续关注的领域,如果真的能够实现国产替代,那就是一个非常大的突破,这是在专用领域专用的频率,很有可能出现一个和运营商网络并行的自建专网市场。


第三,国际化趋势。近期沃达丰就ORAN(Open RAN)做了一个招标,招募了一些公司。


首先讲一下这个和O-RAN是什么关系,O-RAN是由中国移动、沃达丰等运营商联合发起的一个联盟,是有大量中国公司参与的联盟。Open RAN是去年由美国主导,完全排除了中国厂商的一个联盟,两者技术上可能类似,但是两个联盟的性质完全不一样。


Open RAN里到底有哪些公司?戴尔做服务器,三星做传统通讯软件,NEC做通信设备,风河做操作系统,是德科技做测试,凯捷工程做集成商,涵盖了整个5G建设的各个方面,相当于把原来华为一家能提供的东西拆解成好多份,从而希望降低成本或提高可替代性,这是Open RAN想干的事情。


中国厂商做这件事情会有什么问题?其实是机遇也是挑战,虽然沃达丰和美国都在搞Open RAN部署,和中国一毛钱关系没有,但是在中国友好的国家5G网络拓展是加速的,他们并不会拒绝中国厂商的参与。另外,中国拥有5G从标准、研发、生产、系统集成、本地服务在内的全产业链,当产业成熟,从产业趋势看势必会有利于向全球推广。大概八九月份,中国移动会针对5G小站进行一次集采测试,参与厂商有40多家,最终只会有6-8家入围,不能入围的这些厂商有可能会并购,有可能往海外推广。中国厂商之间激烈的竞争会导致成本降低,有非常大的一个成本优势做国际化,各个产业链都可以对国外进行输出。


第四个趋势是5G和其他技术的融合,这里主要有三点:


1.5G与行业通信系统的融合,这点其实比较困难,刚才也讲了运营商的商业模式其实是竞争大于合作的关系,运营商本身不卖WIFI也不卖本地有线网络,很多行业需要的特性,如5G LAN、URLLC、终端切片、5G+TSN等,由于标准协议复杂,和原有的通信系统集成非常困难。


2.5G和互联网、云的融合,这几年产业互联网发展的非常快,年复合增长率非常高,侵入了传统的电信设备市场。比如联通也在考虑要自建边缘计算,还要自建本地分流,但运营商更多是运营,就出现了很多垂直公司为运营商或行业提供专业云运维服务,这些公司其实是新兴生态。


3.5G与每个行业最核心内网——生产网络怎么融合,现在这一块融合的非常少。生产网络最核心的是安全,不管是数据安全、运行安全还是设备安全,如果没有办法满足安全要求,5G可能只是一个外网。这块有一些公司深入到生产网络里去做,可能开始规模比较小,但一旦经过验证以后就可以批量推广。


5G标准还在持续演进,但是5G标准演进仍需要综合考虑产业链成本,就像5G LAN、终端切片、5G+TSN这些技术为什么没有推广和成本有非常大的关系,部分技术成本过于昂贵,推广困难。现在的标准演进已经在考虑做简化,去满足行业的部分需求,而不是满足行业所有需求,我们看到有些公司在裁剪5G协议,这样就会把成本降得非常低。


最后介绍一下我们公司,易科奇通信技从成立起就是为了致力于提供行业5G专网和互联网解决方案,目前更多是针对电力和智慧城市.我们是除了华为在全球唯一拥有230M和400M频谱的商用行业专网公司,公司也跟紫光展锐、新华三、佰才邦、上海芯翼、南方电网数研院等上下游企业有深入的股权或战略合作,也欢迎和更多产业类公司进行深入合作。


Q&A

Q:目前没有频谱授权,所谓第三方5G专网如何来做的?是不是还是LTE/4G网络?


A:这个刚才讲的时候也提到了,实际上中国已经大概有十来个地方在用5.9-7.1G频谱做实验网,去年底工信部无线电管理局的负责人也去各个地方做了调研,包括上海商用飞机工厂、珠海格力工厂、华为南方工厂这些地方都在用5.9-7.1G频率做专网测试,这个频率目前没有授权给运营商,未来有可能会成为专网。

但是这个它不会特别快,因为运营商针对5G做了巨大的投资现在还没有收回成本,国家也要考虑运营商的投入以及整个行业的健康度,所以不可能会特别快的把这个频谱授权给行业使用。这和日本、德国、韩国不太一样,这些国家频谱都是公开卖的,要花钱去买,我们国家基本上免费给运营商。但也有一些频率,比如刚才我讲到230M的频率,它实际上可以使用类似于NB-IoT的5G技术来进行覆盖,这个频谱是明确授权给行业的。


Q:刚刚谈到5G切片可以切成三种不同的场景,我想了解5G最快应用的是哪个场景?现在切片的标准比较复杂,标准是不是已经弄完了?


A:切片在电力行业是用的最快的一个场景,现在国家电网和南方电网对5G切片都认为是电力业务必用的一个场景,就是它的切片可能不是按照刚才说的那三个场景来进行切片,而是按照电力本身的业务,按照安全大区来分,不同的安全大区理论上最好是物理隔离,如果不能做物理隔离,就要做逻辑隔离。

为什么切片现在用的不是很成熟?举个例子,一个配电房既有一区业务,也有二区业务、三区业务,想通过一个5G CPE设备承载三个分区业务回传到网络,它是不能支持的,一个端到端的切片只能支持一个区,这样子用途就非常受限,所以说这个技术还没有特别成熟。


电力行业对切片需求是最强烈的,而且也是走的最快的一个行业。电网天然就有要分区的概念,所以切片就特别适合做分区。


Q:请问5G和物联网的关系可否打个比喻,物联网的商用会从那里开始,落地节奏和次序(时间年)可否畅想一下?


A:5G是包括物联网的,但物联网又不只是5G。物联网很早以前就有,包括有线的。从无线互联网的角度看,既包括运营商网络,像刚才说的2G/3G/4G,也包括自建网,像LoRa是典型的自建网。2021年中国运营商市场的连接数大概是1亿左右,LoRa自建和其他自建网大概是大几千万,这个量肯定会每年往上涨。易科奇也会努力推动专网NB-IoT,对LoRa技术做国产替代。