世界视讯！5GC专网2.0赋能提效，助力行业高质量发展

张帆中兴通讯5G核心网架构师

(相关资料图)

叶建阳 中兴通讯专网产品规划总工

当前，加快新型基础设施建设和产业数字化已经成为国家重要战略发展方向。5G作为信息基础设施的典型代表，已在国内ToC领域大规模商用部署，为经济社会数字化转型注入了新的动力。千行百业正在加速推进5G应用场景的落地，全国 5G应用创新案例覆盖 22个国民经济重要行业，在工业制造、矿山、钢铁、港口、医疗等多个领域加速规模落地，5G赋能效果逐步显现。

5G网络主要面向三大领域：eMBB，URLLC和mMTC，其中eMBB主要用于5G专网初级阶段，为消费者或者行业客户提供基础连接和高带宽服务。随着5G深入千行百业，5G专网将进入2.0时代，URLLC和mMTC逐步成为5G ToB专网领域的主要应用场景，网络的超低时延、超高可靠和超大连接特性成为必需。

面向“十四五”数字经济发展规划，中兴通讯5G核心网从专网1.0时代迈向专网2.0时代，推出5G核心网专网2.0解决方案，提供超低成本、物理隔离、安全可靠、持续演进的新型云网一体5G专网（见图1）。中兴通讯5GC专网2.0聚焦4个层面的创新：数据&语音双擎专网、极致可靠性保障、ICE (Industrial Communication Engine，工业通信底座)、全系列化产品体系，助力行业高质量发展，持续引领行业数字化转型。

图1 中兴通讯5GC专网2.0架构

双擎专网，构建数据&语音一张网

5G专网赋能行业应用，不仅应用于数据业务，对于传统的语音业务，同样存在巨大的市场空间和应用场景。在典型的行业场景如煤矿领域，语音呼叫和语音调度能力已经成为矿山信息化的重要组成部分。

中兴通讯5GC专网2.0方案通过在i5GC（industry 5G Core，中兴通讯轻量化行业5G核心网）基础上叠加iIMS（industry IMS）网络能力，以云网柜为载体，提供“数据+语音”双擎专网，将中兴通讯在ToC领域大规模商用VoNR的经验复制应用到ToB领域，帮助行业客户在矿区内实现高清语音及视频通话，全面实现井上井下5G一张网，数据语音全覆盖，并能够和第三方语音调度厂家进行调度系统的对接，充分将5G网络融入矿山专网，加速矿山智能化升级改造。

通过下沉轻量化5GC和IMS网络到专属园区（矿区），客户可以使用固定、移动终端等多种类型的终端进行语音通话，并实现内部短号互通，自动/人工台服务以及二次话务分发等专网语音服务。同时，轻量化专用IMS可以对接运营商大网IMS，实现专网号码和外部大网号码的互通，通过专网和大网的协同，充分发挥专网优势，提供增强语音能力。

针对行业客户大量使用到的Voice-Centric语音优先的商用终端，在没有部署IMS的场景下无法接入网络的痛点，中兴通讯推出AnyDevice创新解决方案，在i5GC中内置代理组件，增强接入引擎，优化鉴权逻辑，行业客户可使用任意商用终端无感知接入ToB行业数据专网，实现零感知接入、零硬件新增、零终端限制，极大增强了行业专网的适用场景。

极致可靠专网，保障企业安全无忧生产

随着5G逐步深入到企业的核心业务，企业对5G网络的可靠性要求越来越高。中兴通讯5GC专网2.0根据行业差异化的可靠性需求，率先对行业专网的可靠性进行分级，提供“4+1”高可靠机制。

1级可靠：通过自愈、重生和迁移机制，故障发生时本地快速恢复，适用于对业务中断要求不高的场景；

2级可靠：采用1+1硬件冗余，无硬件单点故障，服务器、交换机、防火墙双网双平面，双物理端口备份，适用于大部分行业专网，商用部署主推；

3级可靠：1+1热备，会话级同步，故障时业务不中断，适用于对核心网有高可靠需求的行业应用场景；

4级可靠：通过引入双频组网和端到端FRER技术(Frame Replication and Elimination for Reliability，帧复制与消除)，在两个5G网络间实现业务流的双发选收，有效降低端到端时延、抑制报文抖动并提升端到端可靠性，适用于对端到端5G系统有超高可靠需求的行业应用场景；

下沉核心网轻量化应急控制面：公网专用场景下UPF内置轻量化应急控制面，当园区到公网的链路中断时，本地业务惯性运行，终端可自动接入应急控制面并快速恢复业务，实现网断业不断。

确定性工业通信底座，赋能工业全连接

为匹配最新工业战略需求，提供一个确定性的5G网络是5G专网应用于工业领域的核心能力。传统的电信网络是尽力而为的转发模式，时延和抖动都是不确定性的，而确定性是工业连接设计中的关键考量因素。工业控制和自动化应用往往需要以特定的时间间隔来发送和接收数据，一旦数据没有在规定的时间点送达将会认定为异常，引发严重后果。

传统的工业以太网虽然已经普遍应用到工业互联网领域，如EtherCAT、PROFINET等，但工业以太网协议众多，标准混乱，不同协议之间无法互通，难以在工业互联网领域形成统一的标准。时间敏感网络TSN (Time Sensitive Networking)的出现，为5G+工业互联网提供了统一的解决方案。5G TSN标准是3GPP R16开始引入，在R17和R18进行持续增强，为工业互联网提供确定性的统一标准奠定了基础。

中兴通讯5GC专网2.0，引入面向工业互联网的ICE工业通信底座，为5G+工业互联网提供Ethernet PDU会话、5G LAN、TSN、无线核心网超融合等在内的一系列新架构、新特性、新能力，通过支持高精度时钟同步，支持按流定义的转发模型，以及核心网智能调度数据转发及队列管理等技术，提供端到端的确定性时延抖动。

2021年10月，中兴通讯和中国移动、南瑞继保在中国国际信息通信展览会上联合发布业界首个端到端5G TSN确定性网络。该网络可以有效解决网络延迟和传输冲突引起的网络抖动问题，结合网络切片技术和分离转发与控制技术，从根本上保证了网络的可靠传输和确定性时延，从而保证网络的安全稳定运行。2022年巴塞罗那世界移动通信大会期间，“基于5G TSN的绿色电网解决方案”荣获GTI Awards“市场开拓奖”。

全系列专网产品体系，释放5G强大动能

中兴通讯提供从Mini版到全量版的四个系列的专网核心网产品：Mini5GC、标准i5GC、iCube、Common Core，灵活满足不同行业不同场景的部署需求。

中兴通讯i5GC是面向行业的轻量化核心网产品，支持部署在中兴通讯全新一代R5300 G4X服务器之上，最简仅一台G4X服务器即可提供一套独立的4G/5G全融合的轻量化核心网，助力企业低成本快速建网。截至目前，基于R5300 G4/G4X服务器系列的标准i5GC产品已广泛应用于各行各业，助力5G和行业的深度融合和效能提升。

为满足工业现场级柔性组网，以及矿山等井下安全作业需要的低功耗及隔爆需求，中兴通讯于2022年8月发布基于U9101服务器系列的Mini5GC产品，业界同等性能下尺寸最小。Mini5GC采用云原生容器架构、超小机箱设计、上电即插即用，整机功耗低于100W，可部署于对尺寸、组网、功耗有严格限制的特定行业应用场景。

中兴通讯iCube云网柜一站式集成云、网、业、维，以轻量级云底座TCF为基，按需加载i5GC、iIMS、BBU、MEP、OLT、预置典型应用以及第三方APP，可灵活下沉至企业园区或移动接入机房，打通矿山、智能制造、港口、交通等行业客户“最后一公里”的网络连接和算力需求（见图2）。

在2022巴塞罗那世界移动通信大会期间，中兴通讯iCube 5G专网即服务解决方案荣获GTI Awards 2022“创新移动业务与应用奖”和“卓越奖”，彰显了中兴通讯在移动业务创新、商业模式创新以及可持续发展方面所作出的卓越贡献。

图2 中兴通讯iCube 5G专网即服务解决方案

中兴通讯全量版Common Core，专为大型行业园区设计，复用公网核心网，为行业客户提供高性能、全特性、强安全的大型行业独立核心网，满足复杂场景下的行业应用场景需求。

结束语

随着5G赋能行业的深入，行业迫切需要一个满足行业特质的新型网络。5G从提供基础连接能力的公用网络演进到全新的具备超高带宽、确定性时延抖动、极致高可靠和极简本地运维的行业专用核心网。中兴通讯5GC专网2.0正是顺应了行业发展需求，在国家“十四五”规划和扬帆计划的指引下，持续为行业数字化转型做出贡献。

关键词： 工业通信 行业应用 中兴通讯