Page 21 - 网络电信2021年4月刊下
P. 21

工业互联网现状及频谱分配政策研究


            刘蕾，张少伟，芒戈
            中国电信股份有限公司研究院


                                                                     摘要：5G无线通信网是工业互联网未来蓬勃发
                                                                 展的重要网络基础，工业领域的多种复杂应用及多
                                                                 变的使用场景对频谱资源提出了新的需求。通过梳
                                                                 理国外典型的频谱分配和使用现状、相应频段的应
                                                                 用法规限制，并结合我国的具体国情，为当前的国
                                                                 内频谱资源分配方式给出合理化建议。
                                                                     关键词：工业互联网；5G；频谱；分配；政策





                0 引言                                             及工厂内机械设备运行产生的噪声造成的电磁干扰，都会影响
                                                                                            [7]
                工业互联网的实质是将工业化和信息化进行深度融合，                         工厂内数据传输的可靠性和准确性 。
            将机器、人、数据连接起来实现工业智能化。工业互联网的提                              因此，为了更好地应对工业互联网发展带来的频谱需求和
            出，整合了传统工业领域和网络信息领域两大优势，以物联                           使用问题，了解并根据工业互联网的发展要求，梳理无线频谱
            网、移动互联网为代表的新兴信息技术加速向传统工业制造领                          在工业领域中的分配和使用现状十分必要。本文针对工业互联
            域发展。全球多个工业大国结合本国制造业发展现状，纷纷加                          网高传输速率、密集接入、高可靠性等需求，调研工业互联网
            大了对本国工业互联网技术突破、战略布局、政策服务的支                           领域典型场景的频谱使用需求，研究全球范围内工业领域无线
            持力度，如“德国工业4.0”“美国工业互联网”“中国制造                         频谱的分配和使用现状及政策法规限制。并参考全球工业领域
            2025”“英国制造2050”“新工业法国”“日本互联工业”战                      的相关成果，探究工业互联网频率分配及发展应用中遇到的痛
            略等，各国工业互联网相关政策不断出台，加速产业转型升级                          点和难点，进而根据我国具体国情，对如何优化当前的频谱资
            以及实施落地。其中《中国制造2025》明确指出：新一代信息                        源分配方式给出合理化建议。
            技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成
                                                     [1]
            新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点 。信息化                              1 工业互联网应用频谱需求
            与工业化的融合对其基础的无线通信网络提出更深更广的支撑                              无线网络是工业互联网的基础网络，频谱是无线网络部署
            能力要求。                                                的重要资源。目前，很多工业企业现有内部网络无法支撑新型
                                                                                                          [8]
                近几年来，我国工业互联网的发展和建设不断稳步推进。                        工业智能化场景中海量数据的实时传输和网络同步 ，亟需进
            2017年11月，国务院发布《关于深化“互联网+先进制造业”                       行底层网络升级改造，增加网络传输带宽。所以明确工业互联
                                    [2]
            发展工业互联网的指导意见》 ，成为工业互联网的纲领性文                          场景中业务的用频需求，是工业领域频谱规划与分配的基础。
            件。随后，工信部印发《工业互联网发展行动计划（2018-2020                         全球工业制造商和工业互联网联盟在考虑到运营和数据安
                  [3]
            年）》 ，明确了工业互联网发展初期的重点任务，为未来工                          全、性能需求、经济成本等多方面因素的情况下，也正在对工
            业互联网的发展提供了指引方向。2020年3月，工信部出台《关                       业互联网的发展方向和频率需求进行相关研究。
            于推动工业互联网加快发展的通知》，提出的多条举措为我国                              国际电工委员会（IEC）2017年发布了IEC62657-1，在“无
                                          [4]
            加快工业互联网创新发展提供了指南 。2020年11月，2020中                     线通信要求和频谱考虑”部分提出至少需要76MHz带宽的专用
                                          [5]
            国“5G+工业互联网”大会在武汉开幕 ，习近平总书记为大会                        频谱，且在ETSI/TR102  889-2，中给出了带宽评估的假设和结
            发来贺信，充分体现了国家对5G和工业互联网未来协同发展的                         果。考虑到降低干扰，IEC/TS62657-1建议工业领域频段考虑
            高度重视。然而，频谱资源短缺和用频环境复杂多变等问题使                          在1.4GHz以上。在德国工业4.0相关的频率调研中，汽车工业
                                        [6]
            得工业互联网的发展面临严峻挑战 。一方面，随着无线通信                          运营者反馈工厂的机械控制功能至少需要100MHz的频谱资源，
            技术广泛应用于工业制造业等领域，工业厂区内巨大的数据传                          在汽车软件灌装环节则需要650MHz左右的频率资源。中国工业
            输量会对频谱资源需求急剧增加，由于频谱资源是有限的，且                          互联网产业联盟调研了汽车制造场景和电子信息制造场景两种
            用频技术的发展存在不足，会导致频谱资源短缺的问题日趋严                          典型工业场景下的频谱需求，其中汽车制造工业场景的频谱需
            重。另一方面，在工业互联网时代，工业场景不再是单一特定                          求在200—600MHz之间，当使用全向小区时，频谱需求高达1800
            的用频环境，厂区内会存在大量无线终端设备，继而使得用频                          MHz；电子信息制造工厂的频谱需求则在60—350  MHz之间。根
            环境变得复杂多样，无线信号在厂区内传播产生的多径效应以                          据调研结果可以看出，不同业务场景的频谱需求差悬殊，所以

                                                       网络电信 二零二一年四月                                            33
   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26