手机网站
手机网站
5G使企业级客户和垂直行业的智能化发展成为可能，为职业和产业合作伙伴带来新的商业模式，开创了完全相连的新时代。 与此同时，千行百业的多种商业需求场景也给5G个性化网络的定制能力带来了巨大挑战，产生了5G的确定化网络，近年来成为业界关注和发展的热点之一
随着移动通信网络的快速研究和发展，不同行业用户对网络的特定化需求日益增加，尤其是在智能电网和工业互联网等低延迟和可靠性垂直应用领域，对网络的延迟、抖动、丢包率和可靠性更为严格 这一网络指标的严格要求促进了5G特定化网络的诞生，成为业界关注的焦点。
目前，电子电气工程师学会( IEEE )和互联网工程任务组( IETF )提出了确定性的网络技术。 IEEE 802.1工作组( WWG )致力于时间敏感网络( TSN )的标准化，时间敏感网络现在实现了确定性网络的技术方向，IEEE 802.1AS时钟同步，IEEE 802.1Qcc流 通过诸如IEEE 802.1Qch循环矩阵之类的技术来保障物理层和链路层的确定性延迟的IETF的det net (定向网络)组将焦点放在网络层( L3)和更高级的广域确定网络技术上。 另外，5G标准化工作组将目标设定为总延长1 ms以下，应用层的开放通信平台OPC ua ( objectlingandembedingforprocescontrolcontrolingandcontrolline )
2.2工业互联网
工业互联网通过智能机械之间的连接，最终连接人与人，软件与大数据分析相结合，重建世界工业，激发生产力。 工业互联网涉及机械、船舶、飞机制造、电力等多个工业领域，得到广泛应用。 像飞机制造领域一样，通过5G+8K视频检测出生产安装缺陷，通过5G+AR辅助飞机组装，有效提高飞机的生产开发效率，这一场面对5G网络延迟、带宽和安全性等性能指标提出了严格的要求。
工业因特网场景中具有代表性意义的典型业务对5G网络的性能需求如表5所示。
2.3智力医疗
通过利用5G网络的毫秒级低延迟、Gb/s级高速率和5G移动通信网络提供的移动边缘计算能力，为医疗行业提供低延迟、可靠的边缘云技术服务和个性化、方便的资源
目前，医疗行业的相关业务比较全面地复盖了5G的三大应用场景。 例如，扩展移动宽带场景的应用主要有5G救护车，通过广域连续复盖的5G网络实现现场高清视频、患者生命体征和病情等重要生命信息的实时返回，后台指挥中心的指挥时间表 通过可穿戴设备对患者和高危人群的生命体征数据进行全天候持续测量和分析，创建用户的生命体征文件，实现患者疾病的早期发现和早期治疗。 低延迟、可靠的场合主要应用于院内无线监视、远程监视、远程手术等对低延迟要求较高的场合。 针对当前医院医疗设备种类繁多、管理监控不便、设备间数据共享困难等问题，大容量设备连接场景提供统一访问方式，实现医院医疗设备的统一管理和数据互联。
智能医疗场景中远程诊断、远程示教等有价值的应用业务对5G网络服务能力的要求如表6所示。
2.4汽车网络
车网是5G的重要应用场景之一，也是目前自动驾驶面临技术瓶颈的重要技术手段之一。 5G车网络的自动驾驶业务网络延迟、可靠性及速度要求非常高，根据车辆自动化等级的不同，网络指标也不同，在全自动化( L5级)场景中，5G网络的传输延迟应当达到1 ms，传输速度应当达到0.1 Gb/s
3网络实现体系结构与关键技术
5G定制网络基于本机云超分布式架构，并且包括超高性能异构MEC、动态智能网络片和时间敏感网络技术的三个主要功能。 超性能异构MEC是5G固定化网络的基础，业务是在边缘环路中支持更低延迟的动态智能网络片段是5G固定化网络的核心能力，保证固定化网络体验的时间敏感的网络在以太网协议中“通用”的时间
3.1实施体系结构
5G确定性网络是端到端的概念，并且涉及无线网络的基站、传输路径和核心网等多个组件。 其中，核心网络对于5G的确定能力至关重要，5G核心网络的控制面可以按需集中部署，全球调度转发资源的用户面可以按需集中部署或者分散部署，用户面向网络边缘部署
图1给出了5 g确定性网络逻辑体系结构的示意图。 在其最下层显示了5g服务架构，核心网、接入网、传输网或构成网络能力生成层的业务需求层主要负责接受各行业的业务需求， 客户统一订购合同接口的能力匹配层主要根据客户的需求，利用网片、移动边缘计算、时间敏感网络等5G关键技术， 形成5G网络固定化服务能力的能力提取和编组层根据“确定服务能力”指标的要求，在能力编组器中对提取的能力进行封装和编组，最终满足确定行业客户网络能力的要求。
3.2关键技术
3.2.1边缘计算
在5G确定化网络中，边缘计算非常重要。 MEC边缘计算节点有两个主要任务: (1)将网络端到端延迟最大化到可接受的程度: 延迟是所有网络能力中最重要的一点，建立网络必须首先保证低延迟。 MEC能够充分减少等待时间，从而使整个网络的连接能够在边缘迅速实现。 (2)实现确定化的网络需要在MEC边缘节点上通过移动边缘计算业务平台( ME Platform manager，MEP )实现各系统之间的相互协作，在边缘实施所有应用程序，确保确定化的延迟和可靠性
MEC将互相路由和策略信息作为AF和5G核心网络之间的接口进行控制。 图3示出了AF的影响路径和策略，其中本地卸载流量被插入UPF，而其他流量直接流向本地核心网或省级UPF。
MEC不一定部署到末端集成接入室中，而是可以基于业务需要而确定。 主要部署位置是边缘级别(基站与返回网络之间)、区域级别(信令与接入环之间)、区域级别(信宿核心层)。 根据UPF和MEP的部署位置，如图3所示，能够实现对网络的特定化延迟的灵活控制。
3.2.2网络片段
网络片是5G网络的核心能力，在5G确定化网络中发挥着重要作用。 网络片通过灵活地分配网络资源并灵活地组合能力，基于物理网络虚拟化网络特性不同的逻辑子网，满足不同场景的定制需要。 在分割网络片的过程中，由于可以根据不同类型的业务定制逻辑子网的特性和能力，网络片使运营商具有根据需要定制网络服务的能力。 此外，通过开放标准API和自助服务门户，网络运营商可以自己购买和运营网片，客户可以将网片集成到自己的服务和应用程序中，大大提高网片应用的灵活性和变化能力，提高运营商的业务
面对行业客户不断变化的需求，网络切片需要提供灵活的按需服务，实现切片闭环保障和SLA指标，实现切片隔离和安全保障，满足行业不同安全等级的要求。 同时，一个E2E片可以同样由多个专业子片构成，需要实现E2E片的统一管理。 可以基于确定的网络组织来提供专业的子片段内部传输，并且通过使用多个彼此不冲突的子片段，在不同的逻辑网络中实现自己的带宽和延迟保障以及确保网络性能。 其中，E2E片的智能保障图像如图4所示，主要依赖于自动闭环来实现，同时为物理维护和必要的红外干预提供人工闭环的保障途径。
在工业互联网、智能电网、汽车网络、智能医疗等5G垂直行业的典型应用中，时间延长、带宽、可靠性等网络指标提出了严格的要求。 本文以智能电网的典型场景为例，阐述了5G确定化网络在行业中已经应用的初步探索。
在智能电网发电、输电、变电、配电和消耗电力等多个生产环节中，视频巡逻、配电自动化、正确负载、自动复制控制等都具有可与5G“超低延迟”和“大容量连接”特性相结合的典型业务环境。 其中，广域开放的场面主要以配电网和使用网和少量的移动性和有无线接入需求的输电变电的场面为对象。 确定化网络重点采用5G网络分片解决方案，边缘计算是支持超低延迟超宽带网络分片的主要技术手段，局部封闭场合，主要针对电厂、变电站等特定的高安全隔离需求场合， 网络的重点是采用以边缘计算为中心的虚拟专用网络解决方案，网片是实现公共专用网络业务协作的支持技术。
以正确的控制场景为例，该场景侧重于解决电网故障初期频率骤降、主干道潮流限制、省际联系线功率超限、电网旋转预备不足等问题。 根据确定化网络技术，按照不同的控制要求，分为实现高速负载控制的毫秒级控制系统和实现更友好交流的秒级/分级控制系统，基于5G网络分片解决方案，在边缘计算中实现超低时延超宽带网络分片
测试结果表明，基于5G固定化网络技术，利用5G网络毫秒级低延迟能力，结合网片SLA保障，加强电网与电力用户双向交流，在突发电网负载过载时有效提高电网末端小粒度负载单元的正确管理能力，实现停电
五个结论
5G确定化网络技术成为当前学术界和产业界研究者关注的焦点之一。 本文从5G网络个性化和定制等能力入手，分析了4种典型行业应用场景对5G网络性能指标的确定要求，重点提出了确定网络的实现结构和关键技术，并通过一些典型案例给出了建议。 5G固定化网络关键技术的研发尚处于起步探索阶段，但5G与时间敏感性技术的协同融合也是实现固定化网络的关键，5G固定化网络是实现5G行业业务应用的基础，5G是实现千行百业的重要线索。
参考文献
[1]赵福川、刘爱华、周华东. 5G确定性网络的应用与传输技术[J/OL] .中兴通信技术:1- 14 [ 2019-11-20 ].http://kns.cn ki.net/kcms/detail/34.1228.TN.20190916.1427.002.html
[2]黄指令、汪硕、黄玉栋等.确定性网络研究综述[J] .通信学报，2019，40 (6):160-176
[3] TS 22.261，servicerequirementsfornextgenerationnewservicesandmarkets，V17.0.1[Z].2019。
[4] IMT-2020 5G推广组. 5G愿景和需求白皮书[Z].2014
[5]中国电信、国家电网、华为.5G网片为智能电网[Z].2018
作者信息:
张蕾、夏旭、朱雪田
(中国电信智能网络与终端研究院，北京102209 )
