划分工业互联网专用频段5G边缘计算等

如何让5G设备更适合工业场景在12月20日举行的中国无线电大会上，中国工程院院士吴从工业互联网中5G专网的主设备改进，频率利用等多个方面提出了自己的建议

工业5G CPE:应指定专用频段。

互联网中5G的关键网元包括5G CPE，5G云PLC，5G云基站，5G UPF，5G边缘计算等从而形成5G局域网和5G核心网的控制平面

何泉在演讲中表示，5G CPE前端设备对于很多人来说并不陌生，但是这个设备在工业场景和消费场景会有些不同首先，它也是一个网络终端CPE不希望像手机一样实现多频多模，但很可能需要D2D能力，甚至需要大带宽，需要宽带载波聚合的技术其次，CPE使用的芯片在工艺，功耗，成本等方面的要求没有手机严格，但在环境温湿度，控制能力，可连接的终端数量等工作条件方面，却比普通手机严格很多从这些需求来看，5G CPE不仅是物联网模块，还是5G的工业网关

在邬贺铨看来，5G CPE可以作为中继放大基站的5G信号，可以连接多个生产设备和仪器CPE可以将网络转换为工业以太网，WiFi，5G局域网，还可以连接工厂的终端设备，管理大量连接设备的路由，提供边缘计算功能，集成PLC等CPE具有开放编程的能力，可以方便第三方的应用

目前，5G产业的CPE发展也面临一些困难和挑战何伟建议，5G工业CPE应指定专用频段，避免终端多频多模的情况，简化对CPE的要求，将5G CPE与WiFi结合，通过WiFi连接多个生产设备和仪器，在5G CPE上复用，从而降低5G CPE的应用成本

5G UPF:结合边缘计算发挥更大作用

UPF是5G工业互联网中非常重要的网元得益于5G基于服务的核心网架构，5G实现了网络功能的服务化5G核心网分离了用户面和控制面的功能，强化了用户面的功能，作为UPF网元单独呈现UPF位于无线接入网和数据网之间，可以实现用户面数据传输的封装和解封装，为数据的会话锚提供移动性支持

何泉表示，UPF可以分层次打造，企业级UPF可以下沉到网络边缘利用IPv6的多宿主功能，UPF可以识别通过它的数据包，并知道数据包的目的地是企业的本地网络还是外部网络通过该功能，UPF可以帮助企业实现数据不离开企业网络，敏感数据不登陆外部网络UPF本地分流可以满足驻地网超低时延，超高带宽和安全性的要求

UPF与边缘计算密切相关，UPF也可视为边缘计算的网络元素边缘计算本身承载通信技术服务和第三方信息技术服务，可以从MEC单独搭建，作用是承载NFV电信云，边缘计算对应的是提供第三方IT服务支持的IT云UPF和MEC也可以整合，合并他们对应的两个云，这意味着对云的访问将变得复杂:NFV电信云需要扩展，以支持IT云容器，编排，edge AI，GPU/FPGA视频加速和异构计算处理

5G基站:进一步加强云能力

工业上使用的5G基站不同于消费网络和公共通信网络中使用的基站，更强调云化的能力事实上，5G基站系统本身就是一个基于云的系统使用5G，BBU和AAU可以分离，多个BBU可以基于云进入BBU池行业使用的5G基站可以下沉到企业内部，通过进一步加强云能力，实现5G网络资源的灵活利用

何伟表示，加强云化包括三个方面第一，5G基站本身云化除了AUU单元，其他硬件设备可以成为通用服务器和相应的软件来实现NFV能力，第二，基站可以整合5G核心网的部分功能，包括UPF的功能，实现扁平化，降低时延，三个5G基站可以整合基于云的PLC，同时管理多个PLC，以内生的工业控制能力解决行业定制化和规模化的矛盾，提高部署效率5G云基站的性能要求也不同于公共通信基站比如要提高设备上传数据到基站的能力，甚至达到Gbps级别的传输，再比如大连接，可以支持百万传感器组网，另一个例子是低延迟在企业网络应用中，需要端到端的低延迟来实现网络扁平化和支持D2D直接通信

在工业场景下，5G云基站也可以提供精确定位当企业网络中只有单个基站时，需要通过AP点和定位参考信号来实现更加准确快速的定位在可靠性方面，还要考虑企业网络中可能只有一个5G基站的场景，对信令信道和重要数据信道采用多信道冗余或预定载频，提高5G基站的性能

频谱管理:划分工业互联网专用频段。

5G授权频段在企业网的使用模式中，一种是中小企业以网络切片的方式使用公共通信网络，向运营商租用基站，下沉到企业的UPF在这种模式下，核心网络的控制平面仍然在运营商处与5G TDD模式下行容量高于消费级市场上行容量不同，部分企业应用的需求正好相反，要求上行容量高于下行容量而在运营商提供的同一网络载波上，如果采用不同的上下行配置，信道之间会产生干扰，需要更多的技术措施来应对

何泉建议，对于工业互联网的应用，无线管理部门应挂出专门的授权频段，避免对公众通信业务造成干扰5G工业互联网应用不再需要多频多模配置来降低成本最近几天，工信部向COMAC发放了全国首张5G专网频率牌照，设定5925~6125MHz和24.75~25.15GHz为工业无线专用频段

何泉表示，5G还可以使用非授权频率:授权辅助接入模式，通过载波聚合，实现授权和非授权频段的共同使用授权频段传输控制信号，以便做更可靠的移动性管理，非授权频段承载载频和数据运营商可以采用授权辅助接入模式，解决当前5G系统中授权频段资源不足的问题另一种模式是在工业互联网场景下，上行使用授权频谱，下行使用非授权频谱第三种模式是独立免授权，上下行信令和数据在免授权频段这种模式由于传输功率有限，不适合大面积组网，只适合垂直行业的企业园区和专网，尤其是干扰较小的室内网络

实际上，在5GHz和6GHz的免授权频段，5G免授权频率的使用模式与WiFi6/WiFi7形成竞争关系，存在诸多干扰限制何泉表示，与WiFi6和WiFi7相比，5G在免执照和免执照频段采用基于蜂窝结构的5G NR技术，具有端到端的QoS措施，支持网络切片，信号定位准确等，也面临一些挑战比如满足免执照频谱的发射功率要求，满足最大信道占用时间，信道占用带宽和信道监控机制的要求对于5G来说，在无牌照和无牌照频段，要遵守相应的机制，这也会限制5G能力的发挥

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