5G背景下石化企業(yè)窄帶對(duì)講存在的必要性研究

鄭穎

[摘? ? 要]石油和化學(xué)工業(yè)是我國(guó)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)、支柱產(chǎn)業(yè)。危險(xiǎn)化學(xué)品領(lǐng)域重特大事故多發(fā)，安全生產(chǎn)仍處于爬坡過(guò)坎、攻堅(jiān)克難的關(guān)鍵時(shí)期。作為流程工業(yè)，在危險(xiǎn)化學(xué)品領(lǐng)域推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能（AI）等新一代信息技術(shù)與安全管理深度融合，是推進(jìn)危險(xiǎn)化學(xué)品安全治理體系和治理能力現(xiàn)代化的重要戰(zhàn)略選擇。5G通信技術(shù)發(fā)展迅猛，對(duì)于推動(dòng)流程工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域十分重要，與此同時(shí)傳統(tǒng)窄帶對(duì)講技術(shù)作為一項(xiàng)穩(wěn)定的技術(shù)是否意味著被淘汰？是否能夠相輔相成融合發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]5G;自動(dòng)化;公網(wǎng);窄帶專網(wǎng)對(duì)講

[中圖分類號(hào)]F272.92 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）04–00–03

Research on the Necessity of Narrow-band Intercom of Petrochemical?Enterprises under the background of 5G

Zheng Ying

[Abstract]Petroleum and chemical industry are important basic industries and pillar industries in China.In the field of hazardous chemicals， production safety is still in a critical period of overcoming obstacles and overcoming difficulties.As a process industry， in the field of hazardous chemicals industrial Internet， big data， artificial intelligence （AI） and a new generation of information technology and safety management depth fusion， is to promote the modernization of dangerous chemicals safety management system and management ability of important strategic choice， 5G communication technology developing rapidly， is very important to promote process industry automation， at the same time traditional narrow belt intercom technology as a stable and reliable old technology means eliminated？Whether it can complement each other and integrate the development.

[Keywords]5G; automation; public network; narrow-band private network intercom

近年來(lái)，“5G+智能工廠、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造”在石油化工行業(yè)不斷被提及，作為國(guó)家戰(zhàn)略，在十四五期間也是重要工業(yè)目標(biāo)。作為基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線通信系統(tǒng)，也是工業(yè)自動(dòng)化十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。隨著5G的不斷推廣，其“高帶寬、低時(shí)延、廣連接”的特性為人們所熟知，5G在鎮(zhèn)海煉化、惠州煉化、海南煉化、北海煉化等大型企業(yè)均得到了應(yīng)用，從語(yǔ)音的需求角度無(wú)線通信到底走5G還是繼續(xù)沿用之前的窄帶對(duì)講？目前已經(jīng)使用5G的企業(yè)是否已經(jīng)切換了傳統(tǒng)的窄帶對(duì)講？筆者做了思考，5G應(yīng)用不在文章討論的范圍之內(nèi)。

1 公網(wǎng)的現(xiàn)狀

石油和化學(xué)工業(yè)是我國(guó)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)、支柱產(chǎn)業(yè)，化學(xué)品產(chǎn)值約占全球的40 %。同時(shí)，危險(xiǎn)化學(xué)品領(lǐng)域重特大事故多發(fā)，安全生產(chǎn)仍處于爬坡過(guò)坎、攻堅(jiān)克難的關(guān)鍵時(shí)期。作為流程工業(yè)，在危險(xiǎn)化學(xué)品領(lǐng)域推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能（AI）等新一代信息技術(shù)與安全管理深度融合，是推進(jìn)危險(xiǎn)化學(xué)品安全治理體系和治理能力現(xiàn)代化的重要戰(zhàn)略選擇，對(duì)于推進(jìn)危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，高效推動(dòng)質(zhì)量變革、效率變革、動(dòng)力變革，具有十分積極的意義。當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域也在伴隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展而不斷變化，全球移動(dòng)通信以第四代移動(dòng)通信技術(shù)（4th Generation—4G）為主流技術(shù)體制，仍然保留了部分2G、3G網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)等少數(shù)先發(fā)國(guó)家已經(jīng)頒發(fā)牌照，著手建設(shè)第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（5G）。我國(guó)移動(dòng)通信事業(yè)的超速發(fā)展，正如中國(guó)改革開(kāi)放四十年歷史變遷的一個(gè)縮影，劃出一條1G空白、2G跟隨、3G突破、4G同步、5G引領(lǐng)的壯麗軌跡。

2013年12月中國(guó)工業(yè)和信息化部向中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通頒發(fā)4G牌照，拉開(kāi)中國(guó)4G建設(shè)的序幕。截至2018年，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信三大運(yùn)營(yíng)商已建設(shè)4G基站總數(shù)372萬(wàn)個(gè)，4G用戶總數(shù)達(dá)到11.7億戶，普及率接近84 %，是全球規(guī)模最大的4G網(wǎng)絡(luò)，4G信號(hào)覆蓋全國(guó)所有城市、區(qū)縣和98 %的行政村，信號(hào)覆蓋效果有口皆碑，帶動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、推動(dòng)了社會(huì)進(jìn)步。

早在2009年，中國(guó)就開(kāi)展了5G研究，以華為、中興、中國(guó)移動(dòng)公司為代表的多家設(shè)備商、運(yùn)營(yíng)商積極參與國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP組織的5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究，截至2019年5月，在全球20多家企業(yè)的5G標(biāo)準(zhǔn)必要專利聲明中，我國(guó)企業(yè)占比超過(guò)30 %，位居首位。2016年11月，在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州里諾舉行的3GPP RAN1#87會(huì)議上，華為公司主導(dǎo)提出的信道編碼方案Polar碼（極化碼）經(jīng)全體代表一致同意，成為5G eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）場(chǎng)景的控制信道編碼方案。2019年6月6日，比預(yù)計(jì)時(shí)間提前1年，中國(guó)工業(yè)和信息化部向中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司4家公司頒發(fā)5G牌照，中國(guó)成為全球首批發(fā)放5G牌照的國(guó)家之一，正式進(jìn)入5G時(shí)代。82D3E5E1-2306-4B5A-985C-E14DA19C1234

2 公網(wǎng)與專網(wǎng)的區(qū)別

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展，移動(dòng)通信分化形成公眾移動(dòng)通信和專用移動(dòng)通信兩大陣營(yíng)。公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱“公網(wǎng)”）主要服務(wù)于社會(huì)公眾用戶，專用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱“專網(wǎng)”）主要服務(wù)于特定行業(yè)、團(tuán)體或部門(mén)（不包括軍隊(duì)），類似于互聯(lián)網(wǎng)與局域?qū)＞W(wǎng)的關(guān)系。兩者具有本質(zhì)區(qū)別，彼此無(wú)法取代，又相互補(bǔ)充（表1）。

3 窄帶專網(wǎng)對(duì)講的必要性

5G與3G、4G的一個(gè)重要區(qū)別在于用戶體驗(yàn)首次作為系統(tǒng)的核心，在5G時(shí)代，重要的不再是速度，而是提供更多的應(yīng)用和服務(wù)體驗(yàn)。5G吸收了很多專網(wǎng)建設(shè)的思想，在設(shè)計(jì)初衷中即將專網(wǎng)納入其中，期望做到公網(wǎng)、專網(wǎng)一網(wǎng)打盡，為此誕生了虛擬專網(wǎng)（依托網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)）、混合專網(wǎng)（核心網(wǎng)UPF功能實(shí)體下沉）、獨(dú)立專網(wǎng)（輕量級(jí)5GC）3種2B的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式。為此，有些專網(wǎng)業(yè)內(nèi)人士和外界朋友認(rèn)為，各垂直行業(yè)借助5G的網(wǎng)絡(luò)功能，可以解決專網(wǎng)的一切問(wèn)題，從此以后不必再建設(shè)窄帶專網(wǎng)，窄帶專網(wǎng)已經(jīng)可以退出歷史舞臺(tái)。

然而，實(shí)際上，公眾移動(dòng)通信每一次升級(jí)換代，都引發(fā)窄帶專網(wǎng)是否有必要繼續(xù)存在的大討論。以公共安全行業(yè)為例，在2G手機(jī)剛開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)，有的一線工作人員被新鮮到手的手機(jī)打動(dòng)，覺(jué)得手機(jī)多方便，信號(hào)覆蓋好、體積小、比對(duì)講機(jī)便宜，何必自己再花錢(qián)建設(shè)窄帶專網(wǎng)？3G、4G投入商用時(shí)都引發(fā)過(guò)這類爭(zhēng)辯，在4G初期，這種觀點(diǎn)一度占了上風(fēng)。這些想法在當(dāng)時(shí)確實(shí)對(duì)窄帶專網(wǎng)的發(fā)展造成一些沖擊，但是，經(jīng)過(guò)深入、充分的思考、交流和驗(yàn)證，每一次都是贊成窄帶專網(wǎng)的認(rèn)識(shí)取得勝利并付諸實(shí)施。

之所以每一次討論之后，都取得堅(jiān)持建設(shè)窄帶專網(wǎng)的共識(shí)，是因?yàn)楣W(wǎng)的建網(wǎng)原則、組呼、優(yōu)先級(jí)等功能設(shè)置、響應(yīng)時(shí)間不能滿足石油化工行業(yè)工作需要，更因?yàn)楣W(wǎng)有兩個(gè)問(wèn)題始終無(wú)法解決，即擁塞和信號(hào)屏蔽。在自動(dòng)化領(lǐng)域，突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)公共網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常出現(xiàn)業(yè)務(wù)量飆升、網(wǎng)絡(luò)擁塞的問(wèn)題;公網(wǎng)4G信號(hào)屏蔽已成為各級(jí)政府處理重大事件（爆恐襲擊、有組織犯罪）的常態(tài)手段。這兩種事態(tài)下如果沒(méi)有窄帶專網(wǎng)，一線工作人員的通信中斷，后果將不堪設(shè)想。這兩個(gè)問(wèn)題是窄帶專網(wǎng)的核心問(wèn)題，是窄帶專網(wǎng)存在的重要意義。

如今，5G已經(jīng)到來(lái)，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域是否還要建設(shè)窄帶專網(wǎng)？

業(yè)界認(rèn)為：窄帶專網(wǎng)的三大特性公網(wǎng)難以滿足，分別是網(wǎng)絡(luò)自主可控性、通信安全更有保障、延時(shí)可控。這三大特性是窄帶專網(wǎng)存在的必要條件，也是專網(wǎng)難以被公網(wǎng)完全取代的重要因素。

（1）5G本身還不夠成熟。3GPP在2018年完成了Release 15標(biāo)準(zhǔn)，主要針對(duì)eMBB;進(jìn)一步滿足uRLLC需求的Release16預(yù)計(jì)在2019年底前凍結(jié)，mMTC則更加靠后，基于5G NR的mMTC，以及支持關(guān)鍵任務(wù)業(yè)務(wù)的5G組播技術(shù)，最早預(yù)計(jì)在2021年（R17）才會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化。全球范圍看，未來(lái)幾年運(yùn)營(yíng)商的5G運(yùn)營(yíng)，都將以提供eMBB業(yè)務(wù)為主。

（2）NSA（Non-Standalone，非獨(dú)立組網(wǎng)）模式以其部署速度快，利于首發(fā)和網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)好的優(yōu)勢(shì)，成為眾多運(yùn)營(yíng)商初期部署的首選，而為垂直行業(yè)提供5G新業(yè)務(wù)的切片技術(shù)需要演進(jìn)到SA（Standalone，獨(dú)立組網(wǎng)）模式才能支持。演進(jìn)到SA模式面臨著技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度等多方面困難，為5G支持垂直行業(yè)帶來(lái)較大的變數(shù)。

（3）在實(shí)際建設(shè)中，三大運(yùn)營(yíng)商切入垂直行業(yè)會(huì)遇到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：一方面，邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片等沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，不同廠家的設(shè)備、網(wǎng)管系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通;另一方面，垂直行業(yè)的需求極其復(fù)雜、個(gè)性化、碎片化和模糊化，各行業(yè)、企業(yè)、組織的標(biāo)準(zhǔn)眾多，運(yùn)營(yíng)商并不熟悉，因5G而成為“專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商”，并不能很好地將網(wǎng)絡(luò)能力與行業(yè)需求深度融合。在商業(yè)模式、收費(fèi)模式與運(yùn)營(yíng)模式等方面，需要設(shè)備供應(yīng)商、運(yùn)營(yíng)商、業(yè)務(wù)提供商和客戶進(jìn)行長(zhǎng)期摸索。

（4）與公網(wǎng)相比，窄帶對(duì)講經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期考驗(yàn)，在安全性、專業(yè)性、可靠性（QoS）、抗毀性等方面具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。窄帶專網(wǎng)對(duì)講的接續(xù)時(shí)間更短，指揮調(diào)度能力更強(qiáng)，系統(tǒng)定制化水平更高，在石油化工企業(yè)也是用戶一直以來(lái)最基本、最可靠的通信系統(tǒng)，關(guān)鍵時(shí)刻可以達(dá)到“救命”的作用，在出現(xiàn)爆炸或者人為破壞的情況下，公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可能已被破壞，無(wú)法提供正常服務(wù)，此時(shí)無(wú)線專網(wǎng)即使在回傳鏈路失效場(chǎng)景下，仍然能夠通過(guò)故障弱化模式和脫網(wǎng)直通模式為行業(yè)用戶提供服務(wù)，還可通過(guò)基站自組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多基站的互聯(lián)互通。

（5）在網(wǎng)絡(luò)擁塞情況下，現(xiàn)有的5G切片技術(shù)仍不能解決大量普通公眾用戶與行業(yè)用戶同時(shí)接入導(dǎo)致的隨機(jī)接入擁塞的問(wèn)題，存在專網(wǎng)客戶無(wú)法接入網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)。5G同樣存在應(yīng)急事態(tài)下政府人為屏蔽信號(hào)的可能。

另外窄帶專網(wǎng)還有大區(qū)制的特點(diǎn)，一個(gè)基站基本上全廠可以覆蓋，相比之下5G的投資較大，基站數(shù)量多，且石油化工企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)裝置防爆區(qū)較多，不可避免會(huì)存在防爆區(qū)內(nèi)設(shè)置基站的情況，設(shè)備能否滿足防爆要求？同時(shí)防爆型設(shè)備的成本也比普通型設(shè)備高出較多，其經(jīng)濟(jì)性需要根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況確定。

在國(guó)內(nèi)幾家已經(jīng)嘗試使用5G的石油化工企業(yè)中，目前均保留了傳統(tǒng)窄帶對(duì)講的使用，應(yīng)急事件以及開(kāi)車試車情況下，一呼百應(yīng)、呼叫及時(shí)性、快速性目前仍然是5G無(wú)法比擬的。除此之外，目前的5G防爆終端基本上是由傳統(tǒng)手機(jī)改動(dòng)而來(lái)的，無(wú)法滿足工業(yè)環(huán)境下的使用要求，存在聲音小、待機(jī)時(shí)間短、抗腐蝕差、易損壞的缺點(diǎn)，這也是5G手持機(jī)與傳統(tǒng)對(duì)講機(jī)無(wú)法替代的。用戶更希望使用5G手機(jī)和對(duì)講機(jī)二合一的雙模智能終端，用5G去進(jìn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用，窄帶對(duì)講進(jìn)行日常語(yǔ)音調(diào)度。

在整個(gè)專網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中，寬帶化是必然趨勢(shì)，但寬帶與窄帶并非是完全替代的對(duì)立關(guān)系，而是互補(bǔ)關(guān)系，即未來(lái)的專網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)一定是多種通信體制互為備份的建設(shè)模式。因此，面對(duì)5G時(shí)代的新形勢(shì)，為確保用戶在關(guān)鍵任務(wù)和應(yīng)急事態(tài)下快速反應(yīng)、指揮通暢、高效處置，很明顯堅(jiān)定不移建設(shè)專網(wǎng)，走寬窄融合、公專結(jié)合、天地一體、協(xié)同互通的發(fā)展道路才是正確的方向，傳統(tǒng)窄帶對(duì)講機(jī)在未來(lái)仍然在石油化工企業(yè)日常生產(chǎn)指揮調(diào)度中占有一席之地。

4 結(jié)束語(yǔ)

以新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，全面貫徹落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于推進(jìn)應(yīng)急管理體系和能力現(xiàn)代化、建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)和加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展等重要指示批示精神，立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局，把危險(xiǎn)化學(xué)品安全擺在防范化解重大風(fēng)險(xiǎn)的突出位置，牢固樹(shù)立安全發(fā)展理念，堅(jiān)持人民至上、生命至上，推進(jìn)新一代信息技術(shù)和危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)深度融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級(jí)，強(qiáng)化安全生產(chǎn)基礎(chǔ)和技術(shù)創(chuàng)新能力，構(gòu)建“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+危化安全生產(chǎn)”技術(shù)體系和應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)，提升安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)感知評(píng)估、監(jiān)測(cè)預(yù)警和響應(yīng)處置能力，排查化解潛在風(fēng)險(xiǎn)，牢牢守住不發(fā)生系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)的底線，為促進(jìn)企業(yè)和監(jiān)管部門(mén)安全管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能。

“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+危化安全生產(chǎn)”整體架構(gòu)設(shè)計(jì)上，不遺余力發(fā)揮傳統(tǒng)窄帶對(duì)講的優(yōu)勢(shì)，按照自動(dòng)化感知層、企業(yè)層、園區(qū)層、政府層“多層布局、三級(jí)聯(lián)動(dòng)”的思路，推動(dòng)自動(dòng)化企業(yè)、園區(qū)、行業(yè)、政府各主體多級(jí)協(xié)同、縱向貫通，覆蓋危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用、經(jīng)營(yíng)、運(yùn)輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)全要素、全價(jià)值橫向一體化。

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