钢铁企业5G专网建设研究

钢铁企业5G专网建设研究

赵华云

宝信软件（安徽）股份有限公司

摘要：随着5G（5th Generation Mobile Communication Technology，简称5G）技术的不断成熟和推广，越来越多的企业开始关注并探索建设5G专网以提升其业务运营效率。本文围绕钢铁企业5G专网的建设进行深入研究，从技术选型、网络架构设计、应用场景分析、安全性考量等方面展开，旨在为企业提供一套完整的5G专网建设参考方案。

关键词：5G；专网建设；网络安全

1、研究背景

在数字经济时代，5G技术作为新一代通信技术的代表，正逐渐渗透到各行各业中，特别是其在企业级应用中的潜力日益凸显。企业5G专网是指专为特定企业或行业设计的、基于5G技术标准的专用网络系统，它能够提供高带宽、低延迟和大连接数的通信服务，满足企业在自动化生产、远程控制、数据分析等方面的高级需求。

2 、研究意义

企业5G专网建设不仅关系到企业自身的数字化转型和智能化升级，还涉及到整个产业链的信息化进程。研究企业5G专网的建设，对于理解如何利用5G技术优化企业运营、提升生产效率和创新能力具有重要意义。同时，该研究对于政策制定者在推动产业互联网发展、构建现代产业体系中也具有参考价值。

3 、国内外研究现状

目前，国内外关于5G专网的研究主要集中在技术标准、应用场景和安全性等方面。国外许多国家已经开展了5G专网的试点项目，并在智能制造、智慧城市等领域取得初步成效。国内的研究则更侧重于5G专网的战略规划和政策支持，一些领先企业已开始探索5G专网在实际业务中的应用。然而，关于企业如何具体规划和执行5G专网建设的研究仍较为缺乏。

4、 企业5G专网概述

4.1 企业5G专网的定义与分类

企业5G专网是指在企业内部或者特定的业务区域内，利用5G技术搭建的私有网络。根据不同的业务需求和应用场景，企业5G专网可以分为独立专网和非独立专网两大类。独立专网完全由企业自主建设和运营，而非独立专网则是在公共5G网络基础上，通过切片技术为企业提供定制化的网络服务。

4.2 企业5G专网的优势与挑战

企业5G专网的建设能够带来多方面的优势，包括提高生产效率、降低运营成本、增强数据安全性等。然而，企业在建设5G专网时也面临着一系列挑战，如高昂的建设成本、复杂的网络维护、专业技术人才短缺等问题。此外，如何确保网络安全和满足不断变化的业务需求也是企业在5G专网建设过程中需要重点关注的问题。

5、企业5G专网建设需求分析

企业对5G专网的需求主要集中在提升数据传输速度、降低通信延迟、增强网络连接的稳定性以及保障数据安全上。具体而言，企业需要5G专网来支持大数据处理、云计算服务、物联网设备的互联互通以及高清视频传输等业务场景。此外，随着人工智能和机器学习技术的发展，企业亦需借助5G专网来执行复杂的数据分析和实时决策任务。因此，构建一个可靠、灵活且安全的5G专网是企业实现数字化战略的关键步骤。

6、企业5G专网建设方案设计

本文以某大型钢铁企业5G专网建设为例，具体分析钢铁企业5G专网建设过程中的网络架构设计及关键技术选型。

6.1 网络架构设计

专网建设2套UPF，两套UPF互为主备，提供可靠性。为不同的业务分配不同的DNN，生产类业务根据专用DNN选择UPF1为主用UPF，UPF2为备用UPF。办公类业务根据DNN选择UPF2为主用UPF，UPF1为备用UPF。即保障日常的生产业务与办公业务的隔离，又提高了业务的可靠性。如果有绝对物理隔离的需求，可独立配置备份UPF。

5G基站通过切片信息识别终端，将专网终端的数据流直接通过光纤转发到5G承载网，然后企业5G承载网根据目标地址将报文转发给专网UPF。5G承载网核心路由器与企业原有的有线IT网络，以及工业环网互联，UPF通过5G专网与原有局域网核心路由器对接，通过原有核心网路由器转发到企业各个业务子网。

6.2 关键技术选型

5G专网通过基站专享，RB资源预留，网络切片和UPF/MEC专用等技术和手段实现内网业务与公网业务及其他to B业务的隔离和网络资源的专享专用。

传输组网使用IPRAN技术体制，通过Flex切片技术满足生产业务与其他业务的硬隔离需求。通过VPN技术满足不同分区业务在共享传输资源下的逻辑隔离需求。

核心网控制面网元采用大区/省会集中部署方式，用户面UPF/MEC根据业务不出园区的需求下沉部署至总部机房或生产区机房。

5G专网与企业内网是通过企业现有网络提供的专用接口实现互通。内网所携带的IT服务器，索引服务器，数据库服务器及WEB服务器根据实际业务需求进行业务联调。

7、企业5G专网应用场景分析

7.1 5G+无人化厂车及库管系统

仓库作业区域大、大门较多，工作环境温度高，库内作业危险系数大，运用无人化、智能化技术实现远程一键操控和远程作业监视是未来发展趋势，智能化解决方案实现远程监控过程信息、钢卷数据核对、装车、外观检查、包装符合性远程可视化，作业人员远离现场并实时监视，提升作业的本质安全性和作业规范性。运用5G技术后带来的预期效果：智能化系统采用5G技术后，减少库区网络铺设施工量以及电缆卷筒等通讯设备的资金投入、可以实现料场内移动端远程生产一键操控、实时监测现场作业视频、车辆状态及钢卷数据；利用无人机器等手段， 实现远程盘库和远程数据核对，降低运维人力成本、缩短出库时间，提高劳动效率。

7.2 5G+AR智能巡检系统

设备的巡检是钢轧车间日常的工作内容，是维持生产正常运行的必须项，厂部在设备巡检上也投入了大量的人力物力，但是日常的巡检工作相对来说比较重复、简单，很多数据可以通过数据采集的方式进行自动点检，如，采集现场的设备数据可以用于定量数据点检工作，采集现场的视频数据，点检人员可以借助于视频远程目视点检，同时借助于AR技术可以有效支撑设备巡检工作，增强体验。设利用5G+AR技术，进行智能数据采集、视频数据信息传输，实现智能巡检，提升巡检效率。

8、企业5G专网安全性分析

8.1 安全风险评估

钢铁行业因其行业特殊性对于数据及信息安全有较强的诉求。

5G网络覆盖能力有限，在选址、用电等方面均有严格的要求，并且本网络是为了企业5G工业应用专网业务系统的可靠性使用，对网络及安全的要求较高，对建设方的网络及安全的应急的支撑能力要求较高。

5G TOB专网是一个新兴的领域，为了保障企业5G工业应用专网业务系统的正常使用，防止数据泄露及系统被攻击。

8.2 安全防护措施

终端安全防护：AAA二次鉴权认证，IP地址溯源，5G烽火台-UID安全认证管控；

MEC安全防护：安全资源池，DDoS防护；

内网安全防护：安全运营平台；

数据安全防护：数据安全加密，完整性保护，运营商公钥永久标识加密。

9、结论与展望

9.1 研究成果总结

本文系统地探讨了企业5G专网建设的全过程，包括网络架构的设计、关键技术的选型等。研究发现，通过精心设计的网络架构和合理的技术选型可以显著提升5G专网的性能。同时，有效的安全管理措施、成本控制策略和维护管理体系对于保证网络稳定运行和优化性能至关重要。通过分析进一步证实了5G专网在提高企业运营效率和促进技术创新方面的实际价值。

9.2 存在问题与对策建议

尽管5G专网建设带来了诸多优势，但也存在一些挑战，包括高昂的建设与维护成本、技术标准的不成熟以及安全隐患等。对此，建议企业在建设前进行全面的需求分析和技术评估，选择适合自身业务特点的解决方案；加强与设备供应商的合作，共同研发成本效益高的产品；并且建立健全的网络安全体系，确保数据传输的安全性。

9.3 未来发展趋势与展望

展望未来，随着5G技术的进一步发展和成本的逐渐降低，预计更多的企业将会投资建设5G专网。同时，随着人工智能、大数据等技术的融合应用，5G专网将更加智能化和自动化。此外，随着标准化工作的推进和国际合作的深入，企业5G专网的建设和运营将趋向规范化和国际化。这将为企业带来更广阔的发展空间和更深层次的行业变革。

参考文献

[1]5G专网在钢铁行业中的部署策略 [J] . 贾文涛 . 中国高新科技 . 2021,第009期

[2]5G核心网专网部署模式研究 [J] . 邓羽 . 数字通信世界 . 2021,第10期