本文來(lái)自中國(guó)電子報(bào)，作者丨劉晶，編輯丨徐恒，美編丨馬利亞，監(jiān)制丨連曉東。
“根據(jù)定位，故障點(diǎn)應(yīng)在2號(hào)和3號(hào)環(huán)網(wǎng)柜間的電纜線路上。請(qǐng)立即派人檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。”2月20日，眉山電網(wǎng)調(diào)度控制中心配網(wǎng)調(diào)度班員工黃雷根據(jù)5G配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)裝置傳回的電氣量比對(duì)信息，確認(rèn)了10千伏金島線出現(xiàn)故障的位置，并向運(yùn)檢人員發(fā)出相關(guān)指令。眉山電網(wǎng)是川西水電匯集送至成都負(fù)荷中心的重要樞紐，隨著水電、風(fēng)電、光伏電源等多種新能源分散性地接入國(guó)家電網(wǎng)，配電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性受到考驗(yàn)。
5G為何用在配電網(wǎng)絡(luò)中？專家告訴記者，配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)業(yè)務(wù)通過(guò)比較同一時(shí)刻相鄰配電柜的電流值，判斷輸電線路是否正常運(yùn)行，并能實(shí)現(xiàn)故障的快速定位和隔離，以保證配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定性。差動(dòng)保護(hù)裝置對(duì)于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延及時(shí)間同步精度要求很高，以前只有光纖能夠滿足需求，而敷設(shè)光纖成本高、難度大、靈活性低；相較來(lái)說(shuō)，5G方案更理想，低時(shí)延、高可靠、廣覆蓋，而且5G基站能夠?qū)崿F(xiàn)微秒級(jí)的時(shí)間同步，可以滿足規(guī)模部署差動(dòng)保護(hù)業(yè)務(wù)的需求。
“電網(wǎng)公司不必沿著自己的輸電線再建一個(gè)專用網(wǎng)絡(luò)，可以利用現(xiàn)成的5G網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，按照電網(wǎng)的需求分配相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源，達(dá)到和專網(wǎng)同樣的效果，而且明顯降低電力系統(tǒng)的投資。”3GPP CT4工作組副主席、中國(guó)移動(dòng)研究院5G專家宋月告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者，“這也是我們當(dāng)初在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP中提出5G SA服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的初衷。”
根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，截至2022年4月底，有5000多個(gè)5G行業(yè)項(xiàng)目在落地和規(guī)模商用，一個(gè)個(gè)工廠、港口、電網(wǎng)、礦山正在被5G改變，眉山電網(wǎng)僅是其中一例。這些行業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)是中國(guó)161.5萬(wàn)個(gè)5G基站，占全球5G基站的60%以上；是4.1億5G網(wǎng)絡(luò)用戶，占全球5G用戶70%以上。
數(shù)據(jù)來(lái)源：工信部
運(yùn)營(yíng)商提交5G架構(gòu)方案
5G網(wǎng)絡(luò)與4G網(wǎng)絡(luò)最大的不同在于5G在設(shè)計(jì)之初目標(biāo)就定為深耕To B市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)。To B市場(chǎng)的業(yè)務(wù)模式跟之前運(yùn)營(yíng)商熟悉的To C市場(chǎng)是完全不同的。在電信消費(fèi)市場(chǎng)，運(yùn)營(yíng)商來(lái)決定服務(wù)的特點(diǎn)，而To B市場(chǎng)玩法就完全反轉(zhuǎn)，每一個(gè)垂直行業(yè)，甚至同一個(gè)垂直行業(yè)不同企業(yè)的內(nèi)部生產(chǎn)流程也不盡相同，對(duì)于行業(yè)和企業(yè)的需求、痛點(diǎn)，運(yùn)營(yíng)商欠缺了解。所以5G網(wǎng)絡(luò)所要提供的通信服務(wù)要具備靈活性，可以根據(jù)不同的行業(yè)甚至不同的企業(yè)而有所變化。
全球首個(gè)5G全場(chǎng)景應(yīng)用智慧港口實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作
基于這種認(rèn)識(shí)，2015年10月，中國(guó)移動(dòng)研究院孫滔代表中國(guó)移動(dòng)向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP提交了一整套5G架構(gòu)提案，包括概要設(shè)計(jì)原則、思路、計(jì)劃、組織方式，是當(dāng)時(shí)最具系統(tǒng)性的網(wǎng)絡(luò)方案，這也是5G SA架構(gòu)的開(kāi)始。此后，宋月繼續(xù)代表中國(guó)移動(dòng)在3GPP牽頭SA架構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)工作，確保服務(wù)化架構(gòu)真正落地實(shí)現(xiàn)。5G服務(wù)化架構(gòu)這一概念開(kāi)始只有少量國(guó)內(nèi)公司支持，國(guó)外公司都在觀望，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議的間隙，中國(guó)移動(dòng)的代表穿梭在各公司代表間展開(kāi)游說(shuō)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期焦灼的討論，最后中國(guó)移動(dòng)的立項(xiàng)獲得通過(guò)。
在5G標(biāo)準(zhǔn)中，中國(guó)移動(dòng)提出的服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是3GPP中首次由一家運(yùn)營(yíng)商提出的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)并牽頭詳細(xì)設(shè)計(jì)，而此前相關(guān)工作都是由通信設(shè)備大廠來(lái)完成的。
中國(guó)在3GPP上提出的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，是由電信設(shè)備商原大唐電信集團(tuán)提出的3G TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)。在4G LTE時(shí)期,華為、中興、大唐、烽火等企業(yè)都參與了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定。在通信領(lǐng)域，設(shè)備商的技術(shù)能力一直強(qiáng)于運(yùn)營(yíng)商。而中國(guó)移動(dòng)一直有清醒的認(rèn)識(shí)，強(qiáng)調(diào)運(yùn)營(yíng)商也要深耕技術(shù)、掌握技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。在推動(dòng)和使用TDD技術(shù)提供運(yùn)營(yíng)服務(wù)中，中國(guó)移動(dòng)從運(yùn)營(yíng)TD-SCDMA的“全球唯一”到運(yùn)營(yíng)TD-LTE進(jìn)入主流，更迫使中國(guó)移動(dòng)必須深入了解技術(shù)，以掌握發(fā)展主動(dòng)權(quán)。
同時(shí)，經(jīng)過(guò)3G和4G時(shí)期在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的學(xué)習(xí)和淬煉，中國(guó)逐步形成了從標(biāo)準(zhǔn)化到產(chǎn)業(yè)化的系統(tǒng)性的發(fā)展思路，因此從運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商到終端企業(yè)，在參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定中越來(lái)越有自信。
5G新架構(gòu)顛覆傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
中國(guó)移動(dòng)提出的5G服務(wù)化架構(gòu)提供的能力，如切片網(wǎng)絡(luò)、邊緣計(jì)算等，今天看來(lái)已經(jīng)比較普遍，但在當(dāng)時(shí)對(duì)通信行業(yè)的震動(dòng)是很大的。從2G到4G，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)整體結(jié)構(gòu)比較固化、不靈活，其中任何一個(gè)模塊跟周邊模塊的通信流程都是嚴(yán)格定義的，任何一個(gè)模塊進(jìn)行某一種功能的升級(jí)，不可避免都會(huì)涉及周邊網(wǎng)元（Network Element）的聯(lián)動(dòng)性升級(jí)。要把這樣固定的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢愿鶕?jù)不同的垂直行業(yè)需求，能夠做靈活調(diào)整的網(wǎng)絡(luò)，就必須在網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架上進(jìn)行顛覆性變革。
“在這種情況下，5G要求網(wǎng)元之間的耦合性不能那么高，甚至一個(gè)網(wǎng)元內(nèi)部不同的功能模塊之間，也不要有太強(qiáng)的耦合關(guān)系。”宋月說(shuō)。“新的架構(gòu)把大家從很熟悉的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)帶到一種‘打散’的架構(gòu)中，把熟悉的網(wǎng)元切成很多服務(wù)，網(wǎng)元之間的接口也不做綁定的設(shè)計(jì)，這些都是讓業(yè)內(nèi)同行感到顧慮的地方，IT圈的東西能不能在電信圈用起來(lái)，大家在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上討論了很長(zhǎng)時(shí)間。”
如果用玩具來(lái)比喻，以前的網(wǎng)絡(luò)，像是拼七巧板，七塊板的形狀是固定的，七塊板拼成長(zhǎng)方形的拼合方式也是相對(duì)固定的。而5G網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)則是把網(wǎng)絡(luò)功能的每一部分分得更小一些，類似于樂(lè)高玩具那樣，形成“原子化”的模塊。這些解藕分離出來(lái)的“原子化”模塊有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是可以當(dāng)作獨(dú)立的服務(wù)并靈活組合給To B用戶提供業(yè)務(wù)。這也是5G服務(wù)型架構(gòu)的要義所在，行業(yè)用戶可以在這些服務(wù)中挑選自己需要的“原子化”的服務(wù),靈活定制自己的網(wǎng)絡(luò)。
熟悉亞馬遜AWS的人會(huì)看到這種5G核心網(wǎng)架構(gòu)與AWS微服務(wù)的相似之處。沒(méi)錯(cuò)，5G核心網(wǎng)正是借鑒互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)做云服務(wù)的經(jīng)驗(yàn)，向微服務(wù)的方向發(fā)展。通信技術(shù)與IT技術(shù)融合正是大勢(shì)所趨，利用IT技術(shù)，運(yùn)營(yíng)商也可以在統(tǒng)一的服務(wù)器上，通過(guò)軟件搭建出一個(gè)個(gè)靈活多變的業(yè)務(wù)，與傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，5G SA的架構(gòu)更加簡(jiǎn)單、靈活，能夠支持更多的服務(wù)類型。
中國(guó)移動(dòng)5G標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)隊(duì)一方面反復(fù)分析、仿真，并把結(jié)果分享給業(yè)界伙伴；另一方面，他們也和多個(gè)設(shè)備商的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)探討產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)半年多的拉鋸，在2017年5月的3GPP會(huì)議上，服務(wù)化架構(gòu)作為5G核心網(wǎng)的唯一基礎(chǔ)架構(gòu)，獲得現(xiàn)場(chǎng)全體國(guó)際運(yùn)營(yíng)商和主流設(shè)備商的支持。
2018年6月，5G第一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)版本制定工作完成后的現(xiàn)場(chǎng)大合影
從一紙標(biāo)準(zhǔn)到落地生根
服務(wù)化架構(gòu)雖然不是技術(shù)原創(chuàng)性的架構(gòu)，但是以IT技術(shù)思想對(duì)CT網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行再造，卻是一個(gè)艱苦的過(guò)程。
在5G SA架構(gòu)確定之后，一些更具體的技術(shù)細(xì)節(jié)涌現(xiàn)出來(lái)，例如核心網(wǎng)的接口協(xié)議用哪一種。在“打散”的架構(gòu)中，接口協(xié)議變得更重要了，用傳統(tǒng)的通信協(xié)議還是采用IT協(xié)議?“IT技術(shù)采用的是HTTP協(xié)議，這種方式靈活，所以中國(guó)移動(dòng)也在推動(dòng)適合服務(wù)化架構(gòu)的HTTP協(xié)議作為5G核心網(wǎng)的接口協(xié)議。”宋月所在的CT4組正是負(fù)責(zé)核心網(wǎng)的接口協(xié)議。運(yùn)營(yíng)商Orange則提出希望仍然用原來(lái)熟悉的電信協(xié)議，甚至通過(guò)GSMA向3GPP發(fā)函溝通。
把原來(lái)大家熟悉的構(gòu)架改成服務(wù)化架構(gòu)，越是細(xì)節(jié)的地方遇到的困難越多。“在選定了服務(wù)化架構(gòu)、確定了HTTP協(xié)議之后，我們?cè)诤罄m(xù)具體的API(應(yīng)用編程接口)設(shè)計(jì)過(guò)程中，很多人還是會(huì)按照傳統(tǒng)的電信模式在設(shè)計(jì)架構(gòu)，這又是與HTTP的設(shè)計(jì)方法是違背的。”宋月說(shuō)，“這個(gè)過(guò)程其實(shí)很痛苦的，因?yàn)榇蠹以瓉?lái)都是電信的思維，現(xiàn)在要大家重新按照IT的思維做，需要一個(gè)轉(zhuǎn)變思想的過(guò)程。”
“我覺(jué)得中國(guó)在5G獨(dú)立組網(wǎng)上最大的貢獻(xiàn)，一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)者、牽頭者,或者說(shuō)主要的推動(dòng)者、引領(lǐng)者，另一個(gè)最大的貢獻(xiàn)是我們的確在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立組網(wǎng)的服務(wù)化架構(gòu)，這就像當(dāng)年驗(yàn)證3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA可以組大網(wǎng)一樣，是具有產(chǎn)業(yè)化推動(dòng)意義的。我們?cè)俅巫C明了服務(wù)化的組網(wǎng)架構(gòu)是可以用在電信網(wǎng)絡(luò)中的。”中國(guó)信通院移動(dòng)通信創(chuàng)新中心副主任徐菲對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》說(shuō)。
全球首個(gè)跨國(guó)5G+AR遠(yuǎn)程裝配系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“一鍵煉鋼”
這種轉(zhuǎn)變?cè)谥袊?guó)信通院牽頭組織的5G測(cè)試中也能夠感受到。在5G SA開(kāi)始測(cè)試時(shí)，企業(yè)都帶著自己的服務(wù)器進(jìn)行功能和性能的驗(yàn)證，因?yàn)殚L(zhǎng)期以來(lái)，通信設(shè)備的軟件和硬件都是集成于一體的。而5G SA云化后，可以在通用的服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)多樣、靈活的服務(wù)能力。“后來(lái)的測(cè)試中，我們要求參與測(cè)試的企業(yè)只能帶一張光盤來(lái)，由信通院提供統(tǒng)一的服務(wù)器機(jī)架做功能和性能的測(cè)試。”徐菲說(shuō)。
隨著SA架構(gòu)一步步從標(biāo)準(zhǔn)向網(wǎng)絡(luò)落地，證明能夠用在電信大網(wǎng)上，也得到全球運(yùn)營(yíng)商的逐步認(rèn)同。
“適度超前”實(shí)現(xiàn)5G引領(lǐng)
中國(guó)的移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)，十多年一直處于與時(shí)間賽跑的狀態(tài)。移動(dòng)通信，十年一代。但對(duì)處于全面追趕的中國(guó)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)間被大大壓縮了。2009年3G發(fā)牌照、2013年年底4G發(fā)牌照、2019年年中5G發(fā)牌照，十年中，3G、4G、5G先后發(fā)牌商用。
做5G時(shí)，行業(yè)整體的感覺(jué)是時(shí)間很緊。2018年6月，5G網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)版本R15發(fā)布，2020年，我國(guó)運(yùn)營(yíng)商按照5G SA（獨(dú)立組網(wǎng)）的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)模建網(wǎng)，年底各大城市已經(jīng)具備了5G SA的商用條件。其實(shí)，在5G SA標(biāo)準(zhǔn)之前還有NSA（非獨(dú)立組網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)外運(yùn)營(yíng)商大多先采用NSA的方式建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)。專家將5G SA網(wǎng)絡(luò)形容為5G的大腦指揮5G的身體，而5G NSA網(wǎng)絡(luò)則是用4G的大腦指揮5G的身體。中國(guó)選擇直接從5G SA開(kāi)始大規(guī)模建網(wǎng)，則是看上了它對(duì)垂直類應(yīng)用的支撐能力。因?yàn)?0%以上的行業(yè)應(yīng)用需要5G SA。
然而，5G SA是端到端全新設(shè)計(jì)，從標(biāo)準(zhǔn)完成時(shí)間到產(chǎn)業(yè)研發(fā)進(jìn)度，客觀上都要晚于NSA。2020年，時(shí)任中國(guó)移動(dòng)研究院副院長(zhǎng)、現(xiàn)任院長(zhǎng)黃宇紅表示，由于中國(guó)對(duì)SA應(yīng)用需求比較迫切，因此我國(guó)全方位強(qiáng)力拉動(dòng)SA成熟，經(jīng)過(guò)一年多標(biāo)準(zhǔn)打磨、三輪的測(cè)試驗(yàn)證拉動(dòng)以及兩極應(yīng)用帶動(dòng)，2020年SA具備了商用可能。
原本的節(jié)奏應(yīng)該是這樣的，在標(biāo)準(zhǔn)出來(lái)之后，先進(jìn)行測(cè)試，然后運(yùn)營(yíng)商做網(wǎng)絡(luò)的試點(diǎn)和試商用，這大約需要一年半到兩年的時(shí)間，然后進(jìn)入規(guī)模建網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋達(dá)到一定水平再推進(jìn)商用。所以，真正的進(jìn)度比這個(gè)提前約一年的時(shí)間。
“從現(xiàn)在的建網(wǎng)結(jié)果看，當(dāng)初選擇直接上SA是很正確的，因?yàn)镾A網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。”徐菲說(shuō)，“如果用NSA的方式建網(wǎng)，每建一個(gè)新的5G基站，同時(shí)也要配套建一個(gè)4G核心網(wǎng)，后期不僅建設(shè)成本高，網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜，與5G SA相比，支持能力也有限。”
在5G建設(shè)上，中國(guó)還采用了“適度超前”的策略，寧可網(wǎng)等人，不要人等網(wǎng)。當(dāng)垂直行業(yè)想用5G網(wǎng)絡(luò)做通信網(wǎng)絡(luò)或者做數(shù)字化轉(zhuǎn)型的底層支撐時(shí)，5G因?yàn)閺?qiáng)覆蓋已經(jīng)到位，網(wǎng)絡(luò)資源唾手可得，這也使行業(yè)用戶想用5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)是很方便的。
“2G跟隨、3G突破、4G同步”，中國(guó)正在達(dá)成“5G引領(lǐng)”的目標(biāo)。引領(lǐng)不僅體現(xiàn)在5G建網(wǎng)速度規(guī)模和發(fā)展5G用戶的總量上，更希望體現(xiàn)在行業(yè)應(yīng)用中。
全球首個(gè)智能電網(wǎng)解鎖5G“觸電”跨界新應(yīng)用
標(biāo)準(zhǔn)制定“眾人拾柴火焰高”
2020年之前，中國(guó)向3GPP提供了8700多份文稿，占整個(gè)文稿數(shù)的32%，而如今，中國(guó)牽頭的5G標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目占到了40%。
中國(guó)企業(yè)全面參與了5G標(biāo)準(zhǔn)的制定。在5G上提出的文案量上，華為在所有廠商中名列前茅，并且系統(tǒng)化地提出了5G新空口的理念和關(guān)鍵使能技術(shù)，全面覆蓋基礎(chǔ)波形、多址方式、信道編碼、接入?yún)f(xié)議和幀結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域，并攜手5G先鋒運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行了外場(chǎng)驗(yàn)證。其中，Polar碼成為5G四種編碼標(biāo)準(zhǔn)之一，躋身5G最基礎(chǔ)的物理層中。
中興通訊在3GPP 5G新空口方面累計(jì)提交了4000篇國(guó)際提案，獲得3個(gè)5G關(guān)鍵規(guī)范的編輯席位。中國(guó)信科旗下的信科移動(dòng)參與了3GPP中多天線技術(shù)、TDD空口設(shè)計(jì)、節(jié)能技術(shù)、高精度定位技術(shù)等的標(biāo)準(zhǔn)制定工作。
手機(jī)企業(yè)如OPPO、vivo，包括小米也開(kāi)始積極投入3GPP標(biāo)準(zhǔn)的制定中。目前在3GPP SA1、SA2中有一些項(xiàng)目，是由中國(guó)的終端企業(yè)牽頭成立的，這是一個(gè)比較可喜的現(xiàn)象。
在中國(guó)企業(yè)全面參與5G標(biāo)準(zhǔn)制定的同時(shí)，合作共贏也成為大家的共識(shí)。“這幾年標(biāo)準(zhǔn)做下來(lái)，我現(xiàn)在更多考慮的是責(zé)任。”宋月說(shuō)。在SA標(biāo)準(zhǔn)討論期間，SA概要設(shè)計(jì)部分的文稿大約有12000篇，CT部分的文稿大概有9000-10000篇。作為擁有話語(yǔ)權(quán)的CT4副主席，更多的是考慮是否把握準(zhǔn)了技術(shù)方向，因?yàn)檫@涉及整個(gè)產(chǎn)業(yè)的未來(lái)興衰大家齊心協(xié)力通力合作才能實(shí)現(xiàn)共贏。
