智慧园区5G专网解决方案

智慧园区5G专网解决方案

齐海滨

山东中移通信技术有限公司

摘要：5 G通信具有大带宽、低延迟、高可靠性等特点，能够很好地满足园区内各种服务的需要，目前公共领域的5 G通信技术已经比较成熟，而针对智能园区的5G通信技术尚处于摸索中。因此，本文首先对智慧园区的内涵和5G面向园区的核心能力进行了阐述，然后着重对5 G+智慧园区的整体部署战略进行了探讨，将5 G的不同业务需求、无线设备的覆盖范围、容量能力和网络体系结构相融合，提出了一套针对5G的室内外无线覆盖方案，希望充分利用5G技术的优势，推动园区的智慧发展。

关键词：智慧园区；5G关键能力；5G面向园区；融合；能力提升

引言

园区产业涵盖各行各业，包括工业园区、办园区区、科研园区、特色小镇、旅游景区等，以上行业有着广阔的应用前景，并且有着共同的特点，因此，怎样将5 G技术与园区产业进行有效地结合，成为了业内共同面临的难点。在此背景下，针对目前园区产业的难点和用户的实际需要，提出了一种基于5 G的智能园区专用网络的建设方案。5 G工业专用网是可以为所有的工业用户提供专用网络覆盖、专用网络资源以及专用网络业务。

一、智慧园区内涵

智慧园区是构建数字世界的一个重要出发点，是当前发展数字经济的一种新的概念和模式。智慧园区属于一个多维度、多立体的综合系统，它涉及到了多种技术、应用于多个领域、服务于多个对象。智慧园区需要新一代信息与通信技术相结合，通过对其进行采集、监测、分析、控制，将园区中每一个重要的节点的资源进行整合，利用多维的智能分析，利用云计算、物联网和大数据等信息技术，对不同的要求作出明智的反应，从而在园区中达到及时、互动和整合的效果。

二、5G面向园区的关键能力

5 G的大带宽、低延迟和高可靠性为2 B级业务的发展奠定了基础，而新的体系结构和特征又为垂直工业领域的业务拓展带来了无限的可能性。在此基础上，本文提出了一种适用于公安、网络直播和机器视觉等多个应用的宽带接入方案。该系统具有较高的延迟，能够实现对 PLC控制、 AGV协作、差动保护等多种遥控与自动控制系统的基础服务要求。5 G可以实现对重要生产线的监控，精确遥控，自动化生产。5 G技术在园区内的应用包括：5 G+高清视频监控，5 G+ AGV调度，5 G+移动巡检，5 G+ AR/VR应用，5 G+机器视觉。将5 G的MEC与网络切片相结合，同时与行业数字转型相融合，从而揭开了产业数字转型的新篇章。

三、园区行业痛点及需求分析

3.1园区行业痛点分析

随着经济社会的发展，城市空间结构也在发生着变化，其所承担的功能日益多样化，城市空间功能与空间结构、功能等方面的冲突也日益突出。目前，园区内的Wi-Fi网络存在着可靠性差、时延高和安全性不够等问题，因此还需要提高园区管理的自动化和信息化水平。

3.2园区行业需求分析

(1)增加校园网的可靠度，减少延迟。5 G能够为 AGV/AMR等用户提供低延迟、高可靠性的服务，满足用户对 AGV/AMR等智能服务的要求。

(2)提高校园网路之存取安全与使用者感受。利用5 G专网的端到端隔离能力，可以让数据不出园区，可以抵御外部攻击和病毒入侵等。同时，还可以为特定的用户接入园区的内部网络提供一个特殊的环境，从而保证园区资源的安全。

四、园区行业七大业务场景5G解决方案

4.1业务场景

本文对5 G产业的服务要求进行了整理与分析。园区情景包含了园区的全方位安保、封闭式管理、车辆调度、智慧生活等。园区之间的情景设计主要针对5 G手机云端办公室以及后勤服务的情景要求，将重点放在了园区产业的业务场景上，从网络的角度来观察，重点放在了大带宽、低时延和高可靠的类需求上。

4.2园区行业5G专网端到端解决方案

4.2.1无线网解决方案

4.2.1.1场景方案选择

在现有的工业网络中，可以选择宏站、微站、分布式皮基站，常规 DAS室分分为四种主要的站类型，可以以园区场景类型、业务诉求、客户特殊需求等为依据，利用宏微相结合的方式，实现对园区各种场景的完全覆盖。

4.2.1.2频点配置

目前，5 G技术在园区的使用率很低，而且用户的移动电话终端也没有全部升级到相应的技术水平，所以只能使用单一频率点来满足园区的容量要求。当5 G的容量越来越大，单一的频率不能满足要求的时候，还可以通过双频率的组网来满足。在发展后期，可以通过 SUL, CA，以及4.9GHz1D3U1S的特定框架结构来满足5 G网络的容量需求。空间隔离的原则是指在密闭的环境中，按照服务的需要，可以优先采用2.6 GHz的带宽，并可以根据需要选择4.9 GHz的带宽，并且可以选择时隙进行灵活的配置。在不密闭的室内环境中，优先使用个性化的产品，并进行详细的设计，如果能够有效地隔绝室内外的干扰，1D3U1S也可以考虑4.9 GHz。频谱隔离原理是指在不能被空间分隔的情况下，能够在不同的频带上承载不同的业务，从而达到频谱隔离的目的。在户外站的架构配置方面，采用全网的标准，推荐7D2U1S作为2.6 GHz的时隙架构，5D3U2S作为4.9 GHz的架构。

4.2.1.3园区行业GBR和RB资源预留使用策略及落地方案建议

对于园区工业中的全面安全和封闭式管理环境所要求的最小速度可以使用 GBR保证。针对封闭式管理、运输组织、物流等应用中存在的低延迟、高可靠性、高分隔等服务要求，拟通过 RB （硬体）来实现对这些服务的支持，在特定的应用中，需要关注 ToB和 ToC之间的协作关系。

4.2.2传输网解决方案

4.2.2.1传输资源配置

园区工业传输网使用的是城市传送网络结构，如果是小型的城市，可以建立一个传输装置，与公共网络的传输装置相连，进入城市的核心。如果有较大的建筑区域，可以同时设置两台传送装置，则可以考虑以“口”或“圈”的形式建立网络。为了保证客户专用网络的可靠度，需要在传送装置自身配备两个供电组件和两个主机控制组件，配备两个与无线网络的基站和中心网络的用户面网元相连接的两个板。

4.2.2 2核心网解决方案

园区行业5 G专网以运营商5 G切片（ToB切片）为基础，与边缘计算技术相结合，为园区的企业和管委会的用户提供了核心网的功能，同时还可以满足园区的行业应用带宽、时延及可靠性的需求。园区的用户可以通过签约的 ToB卡及行业终端来访问核心网。运营商的核心网络，对园区客户存取内网和公网的要求，提出了可以签订一个专门的DNN，并与核心网切片相结合，来完成客户在内部网络中的业务分流和隔离等功能，为顾客提供日常的工作及生活所需要的服务。

电信核心网络的控制面网元都是在区域内进行的，可以按照园区用户的需要，把一些甚至所有的控制面网元都下沉到用户的区域内，达到了不离开小区的目的。核心网络用户面网络元素（UPF）可以按照顾客的要求，让 UPF可以在各个城市之间的共享，降低对核心网络的投入。如果用户要求极低延迟，且要求不离开园区，则可以把 UPF接入园区，并为用户提供较低延迟的功能。在建立客户端的时候，5G网络将同步连接到园区 UPF和市级 UPF，按照客户端指定的 DNN来选取固定的用户面网元，达到对外部网络和外部网络进行流量转移，保证工业用户的正常工作与工作的安全性。

结束语

在国家5 G新基建的指导下，园区产业将会对已有的基础设施进行升级和数字化改造。当前，我国中小型城市园区的信息化程度不高，园区的闲置率居高不下。伴随着经济向高质量发展的转型，园区运营管理方更重视经营效益，其自身优化升级需求更加强烈。5 G专用网络技术具有超高带宽、超低延迟、超大范围连通等特点，为智能园区的发展带来了全新的智能应用环境和一个更好的解决方案，从而提高其服务的控制和运作效率。

参考文献

[1]宋涛.一种面向园区的5G专网部署模式探索[J].通信电源技术,2021(8).

[3]刘彩霞,胡鑫鑫.5G网络切片技术综述[J].无线电通信技术,2019(6).