全球首个非蜂窝5G标准问世，比NB-IoT、LTE-M的连接节点密度还高！
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2021-10-30 23:29
作者：赵小飞
物联网智库 原创
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导 读
5G时代，面向各行业私有部署的专网已成为一种典型业态，针对专网的各类技术和标准有了更广阔的用武之地。
近期，欧洲电信标准化协会（ETIS）推出的DECT-2020 NR标准获得了国际电信联盟（ITU）的认可，并作为5G标准的一部分纳入IMT-2020技术推荐，这是全球首个非蜂窝的5G技术标准，为行业部署5G专网提供一套完整的标准。
5G时代，面向各行业私有部署的专网已成为一种典型业态，针对专网的各类技术和标准有了更广阔的用武之地。
非蜂窝5G技术：重点满足uRLLC和mMTC场景
随着时间的推移以及公共移动通信的发展，DECT也在不断演进，除了语音通信外，也能够支持互联网数据通信以及物联网通信。如2013年ETSI有专家提出了低功耗版本，当时该技术瞄准智能家居应用，在海外多个国家，DECT就用到一些家庭能源管理自动化的场景中，但与Zigbee、Z-WAVE等相比还无法形成替代。
DECT-2020 NR是ETSI在2020年10月发布的最新版本DECT标准，可以在本地网络、公有云或介于两者之间的其他任何形式的网络架构中部署。
根据ETSI发布的技术规范，DECT-2020 NR应用的主要场景包括：高可靠的点对点以及点对对点链路配置；基于星型网络拓扑本地无线接入支持uRLLC场景、基于Mesh自组网网络拓扑本地接入支持mMTC场景。
可以看出，DECT-2020 NR更多面向的是5G物联网的行业应用。其中，MESH组网是该版“非蜂窝5G标准”的最大亮点，借助网状通信的优势，实现了海量连接，满足ITU提出的5G mMTC的指标。
芬兰多位无线通信专家在IEEE通信杂志发表的一篇文章显示，在相同延迟和丢包率要求下，与纳入5G的NB-IoT、LTE-M技术相比，DECT-2020 NR连接节点密度更高。
DECT-2020 NR的自组网结构
ETSI专家指出：在非蜂窝5G网络中，每个设备都是一个节点，且每个设备都可以是一个路由器，就好像每个设备都是一个基站。设备会自动找到最佳路线，自动将新设备添加到网络路由中，如果一台设备出现故障，这些设备将自行重新路由，这意味着可靠的通信消除了单点故障。传输功率小的去中心化的网络意味着更少的能源消耗，芬兰一所大学研究显示，与具有相同传输效率的传统蜂窝网络拓扑相比，该系统网络的能量效率提高了大约60%。
除已建立的1900MHz DECT频段外，DECT-2020 NR物理层还适用于6 GHz以下的17个频段。动态信道选择意味着DECT-2020 NR不需要频率规划，前端的复杂性相对较低。此外，DECT-2020 NR规范中也提出了与3GPP 5G标准的兼容方式，尤其是支持接入3GPP 5G核心网中，如通过N3IWF（Non-3GPP InterWorking Function）接入5G核心网中。这种灵活性也为行业专网部署提供了便利性。
向120亿美元专网市场进军
市场研究机构Juniper Research最近发布报告显示，5G各种增强能力正在推动企业对私有专用网络的热情和认知，到2023年，全球专网硬件和服务的年度支出将达到近120亿美元，比2021年预计的55亿美元增长116%。其中，5G在专网这方面发挥着关键作用，2023年部署的专网使用的基站中，5G基站占比超过60%。
当然，部署5G专网，其中一个最大的壁垒是能够获取合法的无线电频率资源。由于全球各国对于无线电频率的管理政策差异很大，导致5G专网在全球发展非常不平衡。众所周知，德国率先针对5G专网出台专门的无线电频率支持政策，开放非常廉价和便捷的专网频率申请，大量工业企业已获得了5G专网频率的授权；美国通过CBRS频段，形成5G专网频率的授权政策；日本、韩国、英国等国也有不同形式的政策出台。
Juniper Research认为，全球范围内的5G专用网络部署不均衡状态非常明显，最大的市场是那些频率分配最开放或最灵活的市场。德国和美国在这方面形成领先，这两个国家将在2023年占据全球专网支出的30%份额，随着其他国家发布专网使用频谱，这一比例可能会有所下降。
在行业领域，工业和能源相关企业将成为专网投资的核心用户，到2023年其占据的投资市场份额接近60%。不过，Juniper Research也指出，尽管传统运营商在公共蜂窝网络中占据主导地位，但它们有可能错过大部分专网市场。而如爱立信、诺基亚等通信设备厂商则可以为大型行业用户直接提供专网设备，获取专网投资的部分收益。
因此，在未来全球5G专网市场上，将形成大量新型的“运营商”群体，这些运营商主要针对垂直行业用户提供网络运营服务。其中，部分行业客户可能自己组建一支具有通信网络运营能力的队伍，专门为自身的专网服务，也可能将这一运营服务外包给第三方服务商。
鉴于专网将成为5G时代的一个新业态，多个标准化组织和产业链企业也在持续推动专网的技术、产品商用落地。3GPP也吸收了多个组织和成员的研究成果，如5G-ACIA多定义的私有网络场景，推动NPN（非公共网络）标准的制定和演进。
当前，中国5G正处于快速建设期，对于5G专网，目前还未推出5G专网频率政策，无法实现完全独立的5G专网落地，而更多集中于“公网专用”的模式。今年7月，十部委联合发布了《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》，在其中“加强5G频率资源保障”措施中，明确提出：开展5G工业专用频率需求以及其他无线电系统兼容性研究，研究制定适合我国的5G工业专用频率使用许可模式和管理规则。
独立的5G专网的问世似乎还需要一定的时间，而各大运营商积极推出公网专网的相关产品，开启了中国特色的5G专网发展道路，涵盖了从网络切片到独立专网的模式，其中独立专网实际上是租用运营商频率的方式实现的。目前，5G专网在国内落地不断加速，以中国移动为例，2020年中国移动发布了5G专网产品体系，包括“优享、专享、尊享”三种模式，一年以来，已在各行业建成5G专网商用项目超过1500个。近期，中国移动发布5G专网产品体系2.0，在1.0体系的基础上，新体系聚焦工厂、矿山等18个细分行业。
随着5G商用的加速，针对5G专网将形成百家争鸣的态势。本次ETSI发布全球首个非蜂窝5G标准，就是在标准层面为5G专网生态添砖加瓦，未来必将在一些行业实现落地，也催生一批丰富的5G专网创新群体。
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