(CWW)在当前实际落地的5G虚拟专网商用案例中,运营商大部 分是面向局域场景做整体定制网模式,面向广域且需 要用到专用切片的案例相对空白,因此当前运营商广域覆盖 的5G基站在to B领域资源利用率不高;而行业的5G应用在 安全、可靠性上有较高要求,可承载的业务类型较少,导致目 前连接密度相对较低。上述两方面原因导致当前5G应用成 本较高,如何结合垂直行业应用场景,增加5G应用收入并降 低5G建设成本,是目前5G在行业应用推广阶段必须考虑的 问题。

5G垂直行业应用模式研究


(资料图片仅供参考)

5G在垂直行业应用已有数年,但目前仍面临能耗较高、 管道“黑盒子”、覆盖区域待优化等问题。多站融合的低碳运行模式、自服务增值模式、共享服务增值模式等可解决上述 问题,促进5G在垂直行业的规模化应用,为我国前沿技术的 普及性实践提供模式参考。

基于多站融合的低碳运行模式

该模式主要是解决垂直行业中5G应用能耗较高的问题, 通过多站融合及使用绿色能源的方式,降低5G建设成本。

发挥重点行业(如能源、交通、工业制造)基础设施优 势,如通信管廊、机房、电源等,为运营商5G基站、边缘数据 中心提供资源复用途径以及行业内富余的绿色能源,降低能 耗和碳排放量,既解决了运营商业务域节能减碳的问题,也 间接降低了5G电力虚拟专网的资源租赁成本,以此换取5G 使用成本的下降空间。

当前,电信运营商与电网、石油、石化等行业开展了相关 的试点探索工作,但整体处于起步阶段。

基于增值服务的应用模式

该模式主要通过运营商提供5G网络能力开放,解决在 垂直行业中的5G应用管道“黑盒子”的问题,基于该模式向基于多站融合的 5G低碳应用模式研究行业用户收取增速服务收入,补贴5G建设成本。

利用电信运营商5G能力开放平台与行业自建的通信网 管系统的互动,一方面根据行业企业自身业务特点,向运营商 提出更精细化的资源使用需求,通过运营商敏捷的资源编排 迅速响应,从而降低行业企业对网络资源粗放占用而导致的 成本浪费;另一方面,运营商可以通过挖掘运维数据并向行 业企业提供各种网络增值管理运维服务,使得网络一次性投 入成本能通过“长尾”的方式逐步回收,而不至于初始投入 太大导致行业企业望而却步。

当前5G行业应用主要是这种模式,但双方交互的能力 及资源编排的响应仍有待提高。

基于灵活配置的多行业共享切片服务模式

该模式是通过共用切片技术,保障多行业在共用切片上有 效运行,减少为不同行业配置过多不必要的专用通道数量,提高 资源利用率和管道收入比。

基于5G虚拟专网的资源,共同拓展更丰富to C、to B或 to G应用,通过网络资源增值、数据融合应用增值等方式,一 方面提高虚拟专网资源的利用率,另一方面通过共同的增值 收入降低行业使用5G的成本。

当前电力、交通等行业的共用业务,也越来越倾向探索 这种应用模式,以降低行业的应用成本。

5G垂直行业应用模式实践效果

在上述三种模式中,以基于多站融合的低碳运行模式效 用最明显,其他两个模式依赖于行业与运营商的交互,目前尚 处于起步摸索阶段。因此,下文重点探讨基于多站融合的5G 低碳运行模式。

基础设施共建共享模式

利用大型行业企业的机房资源,如机房的空间、天面、 管道、光缆等,与电信运营商5G基站、边缘数据中心融合共

享。尤 其 是 5 G 无 线基站C-RAN的 部署模式,可以充 分利用行业专网现 有的地市中心机 房到各接入机房的 光缆、管道资源, 作为前传的通道, 在行业地市级的中 心机房部署5G边 缘计算节点,包括 BBU、MEC或行 业专用UPF等。电 力企业与运营商共建共享的逻辑架构与实际案例情况,分别 如图1和图2所示。

图1 面向5G及边缘计算的多站融合

图2 5G创新低碳应用——多站融合应用现场

利用新能源资源向运营商综合能源服务

行业公司的接入机房可以作为多站融合的综合节点(如 电网行业的变电站、交通行业的指挥中心、制造园区的光伏 发电区等),对于5G基站或边缘计算节点,可以充分利用储 能站资源对其进行供电。

一 般 5 G 边 缘 计 算 节点(含 基 站)总 功 耗 大 概 在 5~15kW不等,而行业多站融合的站点(以光伏方式)的供 能能力,可以到达30~80kW,储能为500kW·h。因此在负 荷相对不高的情况下,只要做好光伏、储能、负荷的协同, 光伏、储能的供能能力理论上可以实现5G边缘计算节点的 “零碳运行”。

运营商参与峰谷价差或电力需求侧响应

运营商针对基站引入锂电,具备每天优先保证最低备电 时长≥1h,并将电池的富余容量 用于电价错峰,或响应行业通信 调度要求,进行需求侧响应。以 下是某地市运营商的基站测试 案例。

该基站为室外一体化机柜+ 楼顶抱杆,为射频拉远站。电源 采用珠江200A插框电源,配置 3×50A整流模块,实时直流功 耗53.29V×43.1A=2297W。原 来没有电池备电,为了提高站点 的备电能力,同时引入峰谷价差 的充放电调整能力和电力调度需求侧响应能力。改造后,增 加2组100Ah锂电,最大备电时长约4.2h,峰段放电3h后最 低备电时长约1.2h,全天平均备电时长3.2h。每天针对2个峰 段进行电价削峰,第一个循环峰放电平充电,第二个循环峰放 电谷充电。

改造后,系统错峰收益为年电费节省21.4%约3136元, 生命周期电费总节省约1.74万元。与当前增加备电电池进而增 加投资的方式相比,本方案仅需考虑采用智能锂电相对增加 的投资,考虑到锂电池是否转梯级利用、是否含税等情况,最 高年化收益率达7.8%,最低为0%。考虑到未来锂电技术将更 加成熟,成本也将大幅降低,该模式未来具有较大发展空间。

同时基站锂电改造有助于电网公司的需求侧响应,运营 商可以与电网公司洽谈合作,通过获取电费补贴(如整体用 电折扣)的方式进一步降低能源成本。

总结

针对重点行业应用,本文提出了基于多站融合的低碳运 行模式,首先通过共建共享基础设施降低建站成本,然后利 用运营商5G能力开放平台与行业通信支撑平台之间的互动, 实现新能源峰谷充放电的动态调配,从而解决运营商独立规 划建站带来的能耗较高、“管道黑盒子”、覆盖区域需优化等 问题。文中所提出的多站融合运行模式还可在未来兼容充电 桩、智能制造等海量终端的接入,大大提高5G使用性价比, 降低5G的使用门槛。 面向未来更为开放的生态圈,重点行业企业可借助5G与 运营商开展更多的基础设施共建共享、5G及边缘计算节点低 碳运行、数据融合服务等商业模式创新,进一步支撑国家“双 碳”“5G应用‘扬帆’行动计划”等战略,也为重点行业实现数 字化转型注入新动能。

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