全球首個非蜂窩5G標準問世,比NB-IoT、LTE-M的連接節點密度還高!
近期,歐洲電信標準化協會(ETIS)推出的DECT-2020 NR標準獲得了國際電信聯盟(ITU)的認可,并作為5G標準的一部分納入IMT-2020技術推薦,這是全球首個非蜂窩的5G技術標準,為行業部署5G專網提供一套完整的標準。
5G時代,面向各行業私有部署的專網已成為一種典型業態,針對專網的各類技術和標準有了更廣闊的用武之地。
非蜂窩5G技術:重點滿足uRLLC和mMTC場景
DECT全稱為(Digital Enhanced Cordless Telecommunications,數字增強型無線通信),于1987年在歐洲問世,幾乎與公共移動通信一樣有著30多年的發展歷史。該標準工作頻段為1880—1900MHz,能夠實現較高的語音質量和安全性,最初目的是在住宅、商業和公共環境中實現靈活的數字無線通信,至今在全球已在超過10億臺短距離通信設備中實施。
隨著時間的推移以及公共移動通信的發展,DECT也在不斷演進,除了語音通信外,也能夠支持互聯網數據通信以及物聯網通信。如2013年ETSI有專家提出了低功耗版本,當時該技術瞄準智能家居應用,在海外多個國家,DECT就用到一些家庭能源管理自動化的場景中,但與Zigbee、Z-WAVE等相比還無法形成替代。
DECT-2020 NR是ETSI在2020年10月發布的最新版本DECT標準,可以在本地網絡、公有云或介于兩者之間的其他任何形式的網絡架構中部署。
根據ETSI發布的技術規范,DECT-2020 NR應用的主要場景包括:高可靠的點對點以及點對對點鏈路配置;基于星型網絡拓撲本地無線接入支持uRLLC場景、基于Mesh自組網網絡拓撲本地接入支持mMTC場景。
可以看出,DECT-2020 NR更多面向的是5G物聯網的行業應用。其中,MESH組網是該版“非蜂窩5G標準”的最大亮點,借助網狀通信的優勢,實現了海量連接,滿足ITU提出的5G mMTC的指標。
芬蘭多位無線通信專家在IEEE通信雜志發表的一篇文章顯示,在相同延遲和丟包率要求下,與納入5G的NB-IoT、LTE-M技術相比,DECT-2020 NR連接節點密度更高。
DECT-2020 NR的自組網結構
ETSI專家指出:在非蜂窩5G網絡中,每個設備都是一個節點,且每個設備都可以是一個路由器,就好像每個設備都是一個基站。設備會自動找到最佳路線,自動將新設備添加到網絡路由中,如果一臺設備出現故障,這些設備將自行重新路由,這意味著可靠的通信消除了單點故障。傳輸功率小的去中心化的網絡意味著更少的能源消耗,芬蘭一所大學研究顯示,與具有相同傳輸效率的傳統蜂窩網絡拓撲相比,該系統網絡的能量效率提高了大約60%。
除已建立的1900MHz DECT頻段外,DECT-2020 NR物理層還適用于6 GHz以下的17個頻段。動態信道選擇意味著DECT-2020 NR不需要頻率規劃,前端的復雜性相對較低。此外,DECT-2020 NR規范中也提出了與3GPP 5G標準的兼容方式,尤其是支持接入3GPP 5G核心網中,如通過N3IWF(Non-3GPP InterWorking Function)接入5G核心網中。這種靈活性也為行業專網部署提供了便利性。
向120億美元專網市場進軍
DECT-2020 NR為希望自主部署獨立私有5G網絡的全球各行業領軍企業提供了一個新的選擇。目前,全球5G專網的競賽序幕已經開啟,專網市場規模會遠遠大于4G時代,各行業在這一領域也會投入真金白銀。
市場研究機構Juniper Research最近發布報告顯示,5G各種增強能力正在推動企業對私有專用網絡的熱情和認知,到2023年,全球專網硬件和服務的年度支出將達到近120億美元,比2021年預計的55億美元增長116%。其中,5G在專網這方面發揮著關鍵作用,2023年部署的專網使用的基站中,5G基站占比超過60%。
當然,部署5G專網,其中一個最大的壁壘是能夠獲取合法的無線電頻率資源。由于全球各國對于無線電頻率的管理政策差異很大,導致5G專網在全球發展非常不平衡。眾所周知,德國率先針對5G專網出臺專門的無線電頻率支持政策,開放非常廉價和便捷的專網頻率申請,大量工業企業已獲得了5G專網頻率的授權;美國通過CBRS頻段,形成5G專網頻率的授權政策;日本、韓國、英國等國也有不同形式的政策出臺。
Juniper Research認為,全球范圍內的5G專用網絡部署不均衡狀態非常明顯,最大的市場是那些頻率分配最開放或最靈活的市場。德國和美國在這方面形成領先,這兩個國家將在2023年占據全球專網支出的30%份額,隨著其他國家發布專網使用頻譜,這一比例可能會有所下降。
在行業領域,工業和能源相關企業將成為專網投資的核心用戶,到2023年其占據的投資市場份額接近60%。不過,Juniper Research也指出,盡管傳統運營商在公共蜂窩網絡中占據主導地位,但它們有可能錯過大部分專網市場。而如愛立信、諾基亞等通信設備廠商則可以為大型行業用戶直接提供專網設備,獲取專網投資的部分收益。
因此,在未來全球5G專網市場上,將形成大量新型的“運營商”群體,這些運營商主要針對垂直行業用戶提供網絡運營服務。其中,部分行業客戶可能自己組建一支具有通信網絡運營能力的隊伍,專門為自身的專網服務,也可能將這一運營服務外包給第三方服務商。
鑒于專網將成為5G時代的一個新業態,多個標準化組織和產業鏈企業也在持續推動專網的技術、產品商用落地。3GPP也吸收了多個組織和成員的研究成果,如5G-ACIA多定義的私有網絡場景,推動NPN(非公共網絡)標準的制定和演進。
當前,中國5G正處于快速建設期,對于5G專網,目前還未推出5G專網頻率政策,無法實現完全獨立的5G專網落地,而更多集中于“公網專用”的模式。今年7月,十部委聯合發布了《5G應用“揚帆”行動計劃(2021-2023年)》,在其中“加強5G頻率資源保障”措施中,明確提出:開展5G工業專用頻率需求以及其他無線電系統兼容性研究,研究制定適合我國的5G工業專用頻率使用許可模式和管理規則。
獨立的5G專網的問世似乎還需要一定的時間,而各大運營商積極推出公網專網的相關產品,開啟了中國特色的5G專網發展道路,涵蓋了從網絡切片到獨立專網的模式,其中獨立專網實際上是租用運營商頻率的方式實現的。目前,5G專網在國內落地不斷加速,以中國移動為例,2020年中國移動發布了5G專網產品體系,包括“優享、專享、尊享”三種模式,一年以來,已在各行業建成5G專網商用項目超過1500個。近期,中國移動發布5G專網產品體系2.0,在1.0體系的基礎上,新體系聚焦工廠、礦山等18個細分行業。
隨著5G商用的加速,針對5G專網將形成百家爭鳴的態勢。本次ETSI發布全球首個非蜂窩5G標準,就是在標準層面為5G專網生態添磚加瓦,未來必將在一些行業實現落地,也催生一批豐富的5G專網創新群體。