12月26-27日,全国工业和信息化工作会议召开,会议在部署2025年重点工作中提出,“推进工业5G独立专网建设”,作为信息通信行业主管部门,将工业5G独立专网建设作为新的一年重点部署的工作,意味着对大型工业企业自建5G专网的相关政策尤其是频率政策呼之欲出,为5G+工业互联网带来新的机遇。
从5G商用开始,5G专网就一直是业界高度关注的领域,大量厂商入局,提供5G专网产品和解决方案,也实现了一定规模的部署落地。IoT Analytics今年9月份发布跟踪数据,截至2023年末,全球蜂窝物联网连接数超过35亿,5G物联网连接数占0.7%,为2560万。由于5G基础设施部署就绪和5G物联网应用需求的增长,预计从2024年到2030年期间,5G物联网连接的数量将以59%的复合增速增长,到2030年底将达到超过8亿连接。而相比之下,整体蜂窝物联网连接在同期的复合增长率为15%。
其中,基于5G公网的物联网连接在5G物联网连接总数中占据主导地位,截至2023年底,5G公网物联网连接占比为95%,未来几年仍将以58%的复合增速增长。2023年底,基于5G专网的物联网连接数为128万,占5G物联网整体连接数的比例为5%。不过,IoT Analytics认为,5G专网的物联网增速更快,预计从2024年到2030年,基于5G专网的物联网连接数将以65.4%的复合增速增长,届时将占全球5G物联网连接数的比例攀升至13%,连接总数为1.07亿。
从区域发展角度来看,未来几年5G专网增长较快的区域为中国和欧洲,港口、办公、园区等非工业化领域推动专网较快增长。不过,到目前为止,中国和欧洲的5G专网采取了不同的路径,中国市场采取5G虚拟专网的路径,欧洲市场则采取5G独立专网的路径。根据公开数据,截至2024年11月底,中国境内5G行业虚拟专网建设总量超过4万个。不过,海外独立专网建设加速,全球已有17个国家为5G独立专网分配了专用频率,其中9个国家在欧洲,分别为比利时、荷兰、克罗地亚、挪威、芬兰、波兰、发过、英国和德国。其中,德国作为首个向工业企业发放5G专网频率的国家,目前已实现了在大量企业的部署。
针对5G专网的支出,IoT Analytics将支出主要分为网络基础设施、托管服务、管理软件3类,截至2023年底,对5G专网的支出中55%的比例主要用于网络基础设施,26%用于托管服务,19%用于管理软件。可以看出,当前5G专网还处于相对早期阶段,针对应用的托管服务和软件支出比例偏低。不过,到2030年,预计托管服务、管理软件的份额将明显提升。
虽然工业制造场景是5G专网能够有效发挥作用的天然领域,但截至目前,非工业类的设施和园区是5G专网增长的主要动力。2023年,包括港口、体育场、商业楼宇和政府办公楼、仓库和机场等场景占全球5G专网市场的75%,而工业和制造场所,如工厂、矿山等场景占23%的份额。到2030年,工业制造领域将增长到28%,非工业部门预计将占据71%的份额,依然占据绝对优势。
全球5G专网产业生态逐渐完善,尤其是设备和系统领域,一些新的玩家对这一市场布局已久。电信运营商、通信设备商、IT厂商、互联网巨头、制造业巨头、Open Ran等企业都对此寄予厚望。相对于公网市场,目前专网市场空间有限,但现有玩家数量不少,未来会有一轮优胜劣汰的过程。
电信运营商、通信设备商本身是移动通信建设和运营的专家,这些群体提供5G专网方案是水到渠成的选择。与以往各代移动通信不同的是,互联网巨头和制造业巨头也纷纷入局,通过垂直行业积累、云计算能力、低成本设备等优势,大幅降低5G专网的门槛。
制造业巨头最为典型的是西门子,该企业在2023年推出了5G专网产品,该产品是一个全套的系统,包括核心网和无线接入网的所有组件,例如无线接入网的集中式单元(CU)、分布式单元(DU)和无线单元(RU)所有部分均包含在西门子这一系统中。西门子这一5G专网解决方案运行在自己的工业电脑上,它在市场上以OT级和对中小企业友好而闻名。在西门子看来,它的5G专网解决方案相对其他方案优势明显,适合恶劣的工业环境下运行,而且非常紧凑、对用户非常友好。
互联网巨头比较典型的是AWS、微软Azure和谷歌云等互联网云计算公司。例如,AWS推出了面向企业5G专网的解决方案AWS Private 5G,这是AWS的一项新的托管服务,旨在让企业能够非常便捷地自建5G专用网络,这是一套集网络规划、集成、部署、管理、扩展等端到端的5G专用网络解决方案。这一方案最大的特点是预集成,AWS提前将5G专网所需的小基站射频单元、服务器、核心网和接入网软件进行集成,客户不需要花费时间再配置,设备上电后即可实现网络部署,整个过程中更多是客户自行部署和通过AWS云端平台自行配置,类似于DIY的部署模式。AWS宣布,AWS Private 5G让企业只需几天时间,即可采购、部署和扩展5G专网,而非几个月,在很大程度上降低了5G专网部署的门槛。这一模式对运营商为主的企业网市场形成明显的竞争优势。
早在5G商用初期,德国政府率先尝鲜,发布了面向企业专网的频率政策,德国多家知名工业企业纷纷申请专用频率,开展专网建设。此后,全球多个国家和地区也加速了频谱自由化政策的出台,监管机构已经发布或正在批准对共享和本地专用频谱牌照的许可。
具体来说,支持5G独立专网的频率政策主要包括:美国的CBRS(公民宽带无线电服务)频谱共享计划、加拿大计划的NCL(非竞争本地)许可框架、英国的共享和本地接入许可模式、德国的5G工厂园区网络3.7-3.8 GHz和28 GHz许可、法国的垂直频谱和分租安排、荷兰的地理限制中频带频谱分配、芬兰的本地4G/5G网络2.3 GHz和26 GHz许可、瑞典的3.7 GHz和28 GHz许可、挪威对3.8-4.2 GHz频段本地网络的监管、波兰对本地政府单位和企业的频谱分配、巴林的私有5G网络许可、日本的4.6-4.9 GHz和28 GHz本地5G网络许可、韩国的e-Um 5G在4.7 GHz和28 GHz频段的分配、中国台湾地区为私有5G网络提供4.8-4.9 GHz频谱、中国香港的LWBS(本地化无线宽带系统)许可、澳大利亚的设备许可等。
在产业生态发展和频率自由化驱动下,5G专网市场也被业界看好。市场研究机构SNS Telecom & IT发布报告估计,2023年至2026年期间,全球垂直行业的专用LTE和5G网络基础设施支出将以约18%的年复合增速增长,到2026年底最终将超过64亿美元。其中,40%的投资将用于建设独立的专用5G网络,该网络将成为主导的无线通信方式,以支持正在进行的制造业和工业数字化和自动化革命。
2022年11月,工信部给中国商用飞机有限责任公司发放了全国第一张企业5G专网的频率许可,这是目前已知的国内第一张企业5G专网的频率许可,成为5G专网发展的一个里程碑。不过,此后暂无其他厂商获得5G专网频率许可。本次工信部提出“推进工业5G独立专网建设”,业界对此解读认为针对5G专用频率的政策可能会出台,为这一领域发展铺平道路。
今年8月,外媒透露特斯拉正在其上海超级工厂部署一张5G专网,笔者曾撰文对其进行跟踪,并提出了一些疑问,重点聚焦特斯拉在上海超级工厂部署5G专网,会采取何种形式?是虚拟专网还是独立专网的形式?如果是独立专网形式,则必须获得5G专网频率的牌照,若特斯拉获得了这张牌照,则是国内5G专网发展的又一重要标志,意味着未来可能还有多张5G专网牌照发放。
实际上,独立专网在国内并非没有先例。在此之前,由于行业的特殊性,部分领域已建设运营了专用的无线通信网络,如铁路、民航、公安等,有力保障了这些行业的安全和经营。在某种程度上来说,一张专网是这些行业正常运转的基础和必要条件,其经营思路是作为一个“公共产品”来运营。
然而,相对于这些特殊行业,工业领域的5G专网并非一个必要条件,更多是从技术发展和商业化的角度考虑的,对其运营的思路不能以“公共产品”来看待,而要考虑固定投入产出、市场竞争力提升、技术创新水平进步等。同时,那些建设5G专网的工业企业,并非通信领域的专家,对于运营好这张网络缺乏经验,IT、OT和CT如何无缝融合,挑战巨大。
针对工业5G独立专网,过去几年主管部门一直保持谨慎态度,尤其是对于专用频率政策并未松绑。从业界观点来看,给不同的工业企业发放专用5G频率牌照,会造成频率碎片化的结果,对于频率管理造成很大困难。另外,作为企业的市场化决策的结果,工业5G独立专网的定制化程度很高,供应链管理也面临挑战。不过,随着产业生态的成熟,这一领域的风险也持续下降,期待2025年能有一些工业5G独立专网落地,进一步丰富5G赋能实体经济的案例。