基于“六网融合”建设智慧园区新范式
2022-02-17张永超沈征琳汪志强
文|张永超 沈征琳 汪志强
园区作为千行百业转型升级的重要载体,其体系结构与发展模式是智慧城市在区域范围内的缩影,在改善区域投资环境、引进外资、促进产业结构调整等方面具有积极的辐射效应,从而助推城市经济的快速发展。在云计算、大数据、物联网、人工智能、5G、区块链等融合技术的加持下,构建起数字化能力基座与智能化管理大脑,形成园区运营管理新模式、催生园区发展新动能、塑造园区竞争新优势,助力各地政府和企业更好把握“新基建”历史性机遇成了时代新命题。
园区智慧化建设新需求
目前,国内园区面临的挑战主要体现在网络建设质量较差、数字化联接效率不高、联接的粘性低、联接的价值薄、数据利用能力欠缺、智能化水平待提升、缺乏统一和前瞻性规划。未来需要研究如何从“基础联接”到“万物智联、人机物共融”,以及物理空间与虚拟空间的实时对接、交互映射及智能反馈,探索建设适应复杂环境,敏捷高效、韧性安全的新型网络成为智慧园区可持续、高质量发展的必要条件。针对于此,本文以新一代通信技术5G 为基础,尝试利用5G 专网、5G 公网、4G 物联网、NB物联网、有线互联网、企业内网打造“六网融合”建设新范式,进而实现业务数据不出园,全面保证园区数据安全性,打造数字孪生园区神经网络脉络,将有效提升园区网络化、数字化和智能化发展水平,改善园区的运营效率和交互体验,实现园区降本增效和可持续发展。
无论是国内还是国外,智慧园区的建设同质化非常严重,普遍存在网络供给侧与需求侧的严重错配问题。本文提出的一种基于“六网融合”建设智慧园区新范式,如图1所示,利用“六网融合”新技术,并结合AIoT、大数据、MEC 边缘云及IOC 运营大脑为基础,实现环境监测传感器、人脸测温门禁、智能安防摄像机、智慧路灯、井盖液位及移位传感器、NB-烟感、停车地磁、消防地磁、电气火灾报警主机、机器人、打印机、智能会议室、电梯监控等终端元数据采集,以场景协同、内容管理、联动联控等指导理论设计智慧园区大脑平台。探索性的构建了“5G+MEC边缘云”,将MEC 边缘云部署在园区侧,直接接入园区内运营机房,不仅实现核心业务数据不出园区,而且兼具极低的网络时延和较高的数据安全性,为数字园区做厚联接价值,激发企业数据应用倍增效应。
图1 未来园区智慧化建设架构规划
“六网融合”建设研究
在推进经济数字化转型,用新技术赋能高质量发展行动大背景下,5G+新型“六网融合”技术实现路线,如图2所示。助力构建高品质数字经济发展新范式。5G+新型网络架构利用5G SA 组网技术,实现园区的大网独立,保证了园区所有经济要素的通信安全和高可靠,在此基础之上,可以为园区设计建设5G 专网、5G 公网、4G 物联网、NB 物联网、有线互联网、企业内网,从而实现“六网融合”下的业务数据不出园,人与人、人与物、物与物联接的高效性,全面保证园区数据安全性。
图2 5G+新型网络架构
同时,根据园区网络部署普遍存在区域化差异、网络需求个性化、行业应用场景化、业务应用多元化的特点,针对性的设计研究了匹配量身定制、灵活敏捷的多网融合技术。如图3所示。利用多网融合技术创新,在大网建设方面提出了5G 独立专网、5G 虚拟专网和5G混合专网三种组网结构。根据实际生产环境,利用5G 组网、切片、边缘计算等创新融合技术,采用专有无线核心设备和核心网一体化设备,建立专享基站,并通过下沉UPF 面,专用AMF/SMF 核心面,构建园区企业用户带宽增强、时延低、物理隔离的闭环服务网络,实现与3G/4G/5G 公众网数据的物理隔离。5G 专网、5G 公网的灵活组网方案可根据场景及业务特点,提供端到端精细化规划、设计、建设、维护及优化服务,为园区提供覆盖无死角、数据不出园、生产不中断、上下带宽增强、超低时延的可灵活自主编排的一张精品网。
图3 5G 专网灵活组网模式
5G 专网、5G 公网是面向园区用户网络的自主创新,利用5G 网元虚拟化、架构开放化、编排智能化技术融合,可为数字经济转型发展注入新的强大动力,比如5G+超声远程诊断、5G 全连接工厂、5G 机器视觉检测、5G+AR 远程辅助、5G 智能制造、5G 超高清直播等。根据网络定制化程度,为各类园区提供特定区域覆盖、数据可靠传输、业务安全隔离、设备可管可控的基础连接网络,满足园区企业在组织、指挥、管理、生产、调度等环节的网络通信服务需求。
未来园区运营管理精细化智能化程度越来越高,比如环境监测传感器、测温人脸门禁、智能摄像机、路灯、井盖、烟感、地磁、电梯监控、扬尘噪声等设备越来越多,不管是固定场景还是移动场景,不管是开放复杂空间还是密闭狭小空间,都同时要求设备实时在线,这种条件下物联网承接“移动+大流量+小流量”各种应用场景的组网挑战越来越大。通过研究各类场景需求,如图4所示,针对窄带业务、中低速业务、高速业务的特点,探索4G/5G 物联网、NB 物联网、4G CaT1、eMTC、有线互联网、园区企业内网等多种通讯方式进行技术融合,实现高、中、低不同速率,带宽大小及时延特性的多设备异构、复杂应用环境下的弹性组网需求。同时,在保障更强的网络适配能力前提下,利用物联网设备联接管理平台作为核心控制点和管理节点守护端到端的安全,实现终端和应用的解耦,南向多设备集成,北向统一API 接口服务。
图4 物联网场景及其特点
在实际网络部署建设时,只有将5G+MEC、4G 物联网、NB 物联网、互联网和园区企业内网与应用场景深度融合,才能满足园区未来网络的个性化需求,才能促进生产方式变革,支持园区生产效能可持续增长。利用“六网融合”技术新架构才能实现跨园区或者多园区云网融合,云、网、边、端、业一体,资源灵活定制,管家式园区服务和企业IT、CT、DT 平滑对接的能力协同,满足数字经济发展的宽带化、移动化、全面物联化、多业务融合的新网络需求。
“六网融合”持续演进
“六网融合”新理论将继续为智慧园区的信息化能力建设赋能,结合园区实际需求及系统架构规划,未来在智慧园区发展中将进一步整合多个异构管理子系统,助力建设更聪明更具生产力的特色园区。同时,通过探索园区运营基础设施及平台资源要求,进行智慧园区行业生态融合、渠道融合和资本融合,持续打造智慧园区建设多网融合创新能力。