0 引言

2020年3月，日本三大電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)推出了5G網(wǎng)絡(luò)商用服務(wù)，正式進(jìn)入5G時(shí)代。日本在發(fā)展5G公眾移動(dòng)通信的同時(shí)，還積極推動(dòng)區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)（Local 5G、L5G）發(fā)展。與電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)全國(guó)性5G網(wǎng)絡(luò)不同，區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)允許企業(yè)和政府等主體根據(jù)區(qū)域和行業(yè)個(gè)性化需求，在自有建筑物或場(chǎng)所靈活部署5G網(wǎng)絡(luò)，目的是為不同行業(yè)和場(chǎng)景提供靈活多樣的應(yīng)用模式，創(chuàng)造新的價(jià)值[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2021年12月31日，日本監(jiān)管機(jī)構(gòu)總務(wù)省（MIC）已向超過(guò)84 家企業(yè)發(fā)放了區(qū)域5G頻率許可[2]，并積極推動(dòng)L5G的行業(yè)應(yīng)用。本文主要分析了日本L5G相關(guān)產(chǎn)業(yè)、頻率、技術(shù)、重點(diǎn)示范項(xiàng)目情況，為我國(guó)5G專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展提供參考。

(相關(guān)資料圖)

1 日本區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展的背景

為了滿(mǎn)足未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)和泛在通信的需求，日本在2016年啟動(dòng)了5G系統(tǒng)的論證工作。2018年12月，MIC發(fā)布了《關(guān)于建設(shè)第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)特定基站指南的通知草案》，規(guī)劃了3.6~4.2 GHz、4.4~4.9 GHz、27.5~29.5 GHz頻段為5G工作頻段，其中提出了區(qū)域5G概念，考慮在一些獨(dú)立環(huán)境下預(yù)留部分5G頻率用于私人使用。MIC認(rèn)為以物聯(lián)網(wǎng)為代表的無(wú)線通信需求日趨多樣化，在部分行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景下，大多業(yè)務(wù)集中在局部區(qū)域。考慮到電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)的全國(guó)5G服務(wù)無(wú)法完全滿(mǎn)足局部區(qū)域內(nèi)碎片化、個(gè)性化、靈活的行業(yè)需求，所以MIC提出基于5G技術(shù)的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，鐵路、工廠、機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院、港口、農(nóng)業(yè)、建筑、物流等多個(gè)領(lǐng)域主體可以靈活部署使用區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)。2019年12月24日，MIC發(fā)布了28.2~28.3 GHz頻段L5G頻率許可法令和通知[3]，同時(shí)開(kāi)始接受頻率許可申請(qǐng)。為進(jìn)一步滿(mǎn)足專(zhuān)網(wǎng)用戶(hù)多樣化需求，2020年12月18日MIC再次發(fā)布了4.6~4.9 GHz和28.3~29.1 GHz頻段L5G頻率許可法令[4]。

2 日本推動(dòng)區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展

2.1 監(jiān)管機(jī)構(gòu)出臺(tái)政策支持區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展

MIC出臺(tái)政策積極推動(dòng)L5G發(fā)展。MIC于2020年針對(duì)區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)部署和應(yīng)用開(kāi)展技術(shù)試驗(yàn)，評(píng)估相關(guān)頻段的傳播特性以及應(yīng)用場(chǎng)景適配性，目前正在開(kāi)展L5G應(yīng)用案例的征集和推廣，通過(guò)分析2020—2021年應(yīng)用示范，進(jìn)一步研究電波傳播特性，形成區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)解決方案，支持更靈活的L5G應(yīng)用。

MIC將5G作為解決老齡化問(wèn)題、增強(qiáng)日本經(jīng)濟(jì)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。2020年，MIC通過(guò)了5G投資促進(jìn)稅制，將5G投資作為企業(yè)稅和所得稅一項(xiàng)特別抵扣措施：全國(guó)和區(qū)域5G網(wǎng)絡(luò)基站投資可用于15%的稅收抵扣或30%的特別折舊；對(duì)于部分購(gòu)買(mǎi)了區(qū)域5G設(shè)備的企業(yè)，購(gòu)買(mǎi)設(shè)備后3年內(nèi)稅基減半[5]。

2.2 相關(guān)方積極參與區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)部署應(yīng)用早在2018年日本發(fā)布5G頻率規(guī)劃時(shí)，MIC成立了新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)委員會(huì)，由用戶(hù)企業(yè)、運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商、科研機(jī)構(gòu)和高校等單位組成，針對(duì)公網(wǎng)和L5G相關(guān)技術(shù)問(wèn)題開(kāi)展研究。為推動(dòng)L5G在工廠、農(nóng)地、交通、醫(yī)療、工地、災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)等場(chǎng)景的應(yīng)用，日本于2021年1月成立了“區(qū)域5G推進(jìn)公私聯(lián)絡(luò)委員會(huì)”，該委員會(huì)由各行業(yè)組織以及L5G推進(jìn)組織構(gòu)成，目的是搭建供需平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)、政府機(jī)構(gòu)、電信運(yùn)營(yíng)商、廠商等多方面對(duì)接。該委員會(huì)還開(kāi)展宣傳工作，促進(jìn)區(qū)域5G的部署應(yīng)用。

2.3 區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)工作頻段及使用要求

2.3.1 工作頻段日本先后規(guī)劃了4.6~4.9 GHz中頻段300 MHz頻率和28.2~29.1 GHz毫米波頻段800 MHz頻率用于L5G系統(tǒng)，均與公眾移動(dòng)通信5G系統(tǒng)相鄰。

2.3.2 許可模式和技術(shù)要求日本區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)頻率許可對(duì)象主要包括“自有建筑物”或“自有土地”上的建筑物所有者、建筑物或土地所有者的授權(quán)人等。日本區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)頻率的使用范圍限定在自有建筑物/土地以及租賃的相關(guān)建筑物/土地內(nèi)，獲得建筑物/土地所有者授權(quán)的申請(qǐng)人也可以在授權(quán)區(qū)域范圍內(nèi)建設(shè)區(qū)域5G網(wǎng)絡(luò)。按照日本《電波法》規(guī)定，部署L5G需要申請(qǐng)基站許可，申請(qǐng)時(shí)除了需要提交基站相關(guān)材料以及建設(shè)設(shè)計(jì)文檔等材料之外，對(duì)于自建網(wǎng)絡(luò)的申請(qǐng)人還需要提交L5G覆蓋圖紙、登記事項(xiàng)證明；如果是委托開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的，還需要提交委托書(shū)等證明文件；如果是自建L5G網(wǎng)絡(luò)僅為自用，則無(wú)需注冊(cè)或申請(qǐng)電信業(yè)務(wù)資質(zhì)。除以上要求外，MIC還提出了技術(shù)合格證、無(wú)線電業(yè)務(wù)從業(yè)者資格、與其他L5G以及運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)、網(wǎng)絡(luò)安全、國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼（IMSI）等要求。

2.3.3 共存技術(shù)要求對(duì)于4.6~4.9 GHz頻段L5G系統(tǒng)，需考慮與同頻系統(tǒng)以及鄰頻5 GHz頻段無(wú)線接入系統(tǒng)的共存問(wèn)題，MIC根據(jù)兼容分析結(jié)果提出4.6~4.8 GHz僅限部分地區(qū)和室內(nèi)使用，4.8~4.9 GHz無(wú)使用限制。對(duì)于28.3~29.1 GHz頻段L5G系統(tǒng)，需考慮與同頻衛(wèi)星系統(tǒng)共存問(wèn)題，MIC根據(jù)兼容分析結(jié)果提出28.3~28.45 GHz室內(nèi)外均可使用，28.45~29.1 GHz限制在室內(nèi)使用。此外，考慮到對(duì)其他鄰頻系統(tǒng)的集總干擾問(wèn)題，MIC還對(duì)最大天線增益等指標(biāo)做了限制。對(duì)于L5G之間以及L5G與鄰頻公網(wǎng)5G系統(tǒng)的兼容共存問(wèn)題，MIC針對(duì)時(shí)分雙工模式（TDD）5G系統(tǒng)提出了3類(lèi)共存方案，這也是目前業(yè)界主要采用的共存方案[6]。MIC在2019年12月發(fā)布的28.2~28.3 GHz頻段使用指南中，建議采用TDD同步方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)共存，即兩系統(tǒng)的上下行時(shí)隙配比一致和時(shí)鐘完全同步。但為了滿(mǎn)足L5G多樣化業(yè)務(wù)需求，例如4K/8K視頻數(shù)據(jù)上傳等大上行業(yè)務(wù)，需要使用更加靈活的5G幀結(jié)構(gòu)和上下行時(shí)隙配比，MIC提出了TDD準(zhǔn)同步方案，在主要時(shí)隙上下行相同和時(shí)鐘同步基礎(chǔ)上，調(diào)整部分時(shí)隙上下行方向。此外，還可以使用異步模式，在限制一定干擾條件下，靈活配置兩系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)和時(shí)隙上下行方向。

3 日本區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)應(yīng)用案例介紹

日本從2020年開(kāi)始每年向社會(huì)征集L5G應(yīng)用案例，從中評(píng)選出示范項(xiàng)目形成解決方案。2021年6月，MIC啟動(dòng)了L5G應(yīng)用案例征集，共收到74 份申請(qǐng)，經(jīng)專(zhuān)家評(píng)選形成了26 個(gè)L5G示范項(xiàng)目，涉及工業(yè)、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、港口、鐵路、建筑、交通、文旅、防災(zāi)減災(zāi)、醫(yī)療和智慧城市共12 個(gè)領(lǐng)域[7]（見(jiàn)表1）。表1中部分示范項(xiàng)目的具體情況如下。

表1 2021年日本26項(xiàng)L5G示范項(xiàng)目

3.1 熟練焊工技能可視化及5G與數(shù)據(jù)融合遠(yuǎn)程指導(dǎo)示范項(xiàng)目

該項(xiàng)目位于日本神奈川縣橫浜市，由PwC咨詢(xún)公司、NTT DoCoMo、IHI公司、東京大學(xué)等共同參與。該項(xiàng)目針對(duì)工業(yè)領(lǐng)域熟練焊工短缺、技術(shù)傳承斷檔的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)功能，一是將現(xiàn)場(chǎng)焊接視頻、聲音、電流/電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，利用5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送給遠(yuǎn)端的熟練焊工，熟練焊工再遠(yuǎn)程指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)焊工進(jìn)行焊接操作；二是焊工作業(yè)技能輔助功能，現(xiàn)場(chǎng)焊工佩戴攝像頭、運(yùn)動(dòng)傳感器、麥克風(fēng)等裝備，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，云端結(jié)合焊接要求等數(shù)據(jù)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)焊工進(jìn)行操作。該項(xiàng)目5G網(wǎng)絡(luò)工作在4.5 GHz頻段，帶寬100 MHz，采用NSA方式覆蓋工廠室內(nèi)場(chǎng)景。考慮到工廠復(fù)雜電磁環(huán)境，該項(xiàng)目對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化。

3.2 面向中小企業(yè)的工業(yè)園區(qū)區(qū)域5G系統(tǒng)AI異常

檢測(cè)示范項(xiàng)目（Tsutek園區(qū)/Yutaka園區(qū)）該項(xiàng)目位于日本愛(ài)媛縣東溫市/壱岐市，由愛(ài)媛CATV公司、富士通、愛(ài)媛大學(xué)、日本微軟等12家單位參與。該項(xiàng)目針對(duì)工廠缺乏熟練工程師導(dǎo)致的生產(chǎn)停滯以及中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型成本較高的問(wèn)題，在工業(yè)園區(qū)搭建共享的區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)，提供利用AI技術(shù)的設(shè)備異常檢測(cè)和產(chǎn)品檢查，基于AR/VR眼鏡的遠(yuǎn)程指導(dǎo)、作業(yè)支援等功能。低成本、高質(zhì)量的共享L5G提升了中小企業(yè)的技術(shù)能力，提高了生產(chǎn)效率。該項(xiàng)目5G網(wǎng)絡(luò)工作在4.8~4.9 GHz頻段，帶寬100 MHz，采用SA方式覆蓋園區(qū)工廠室內(nèi)和室外場(chǎng)景，終端采用小型化設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備園區(qū)內(nèi)多家企業(yè)共享。

4 5G專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展的思考

4.1 日本區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展特點(diǎn)

日本為L(zhǎng)5G規(guī)劃了中高頻段頻率資源，制定了較為完整的頻率許可方案和技術(shù)要求，出臺(tái)財(cái)稅政策鼓勵(lì)企業(yè)利用5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展。日本還成立了區(qū)域5G推進(jìn)公私聯(lián)絡(luò)委員會(huì)，政府機(jī)構(gòu)、行業(yè)用戶(hù)、運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商、系統(tǒng)集成商和科研院所等積極參與推動(dòng)區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展。MIC每年征集L5G應(yīng)用案例，從中評(píng)選出示范項(xiàng)目形成解決方案，復(fù)制推廣成熟項(xiàng)目。從2021年評(píng)選的示范項(xiàng)目看，日本區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)應(yīng)用已覆蓋工業(yè)、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等12 個(gè)領(lǐng)域，相關(guān)案例為形成成熟的解決方案奠定了基礎(chǔ)。日本運(yùn)營(yíng)商也積極參與到L5G建設(shè)中，發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，參與了超過(guò)半數(shù)的示范項(xiàng)目。MIC預(yù)計(jì)日本區(qū)域5G系統(tǒng)將在更多行業(yè)落地應(yīng)用。根據(jù)日本德勤MIC研究機(jī)構(gòu)發(fā)布的報(bào)告，2021年日本L5G市場(chǎng)規(guī)模為215 億日元，2021—2026年該市場(chǎng)規(guī)模將以年均97%的增速發(fā)展，到2026年該市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到4169 億日元。

4.2 我國(guó)5G專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展的思考

公網(wǎng)和專(zhuān)網(wǎng)是發(fā)展5G行業(yè)應(yīng)用的兩種重要模式，目前我國(guó)主要利用公眾移動(dòng)通信頻率發(fā)展5G行業(yè)應(yīng)用。工業(yè)和信息化部通過(guò)“綻放杯”5G應(yīng)用征集大賽方式推進(jìn)5G應(yīng)用，2021年全國(guó)5G應(yīng)用創(chuàng)新案例超過(guò)1 萬(wàn)個(gè)，在工業(yè)、醫(yī)療、教育、交通等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮了賦能作用。特別是在工業(yè)領(lǐng)域，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合應(yīng)用加速進(jìn)入規(guī)模擴(kuò)張階段，截至2021年12月全國(guó)建設(shè)項(xiàng)目超1 800 個(gè)，形成20 個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景和10 個(gè)重點(diǎn)行業(yè)實(shí)踐。專(zhuān)網(wǎng)作為5G行業(yè)應(yīng)用的重要補(bǔ)充，一方面具有模式靈活、可控性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，存在一定應(yīng)用場(chǎng)景和行業(yè)需求；另一方面，我國(guó)5G專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展還面臨可用頻率資源有限、產(chǎn)業(yè)不成熟以及5G網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性帶來(lái)的應(yīng)用安全風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。我國(guó)5G專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展還需提早謀劃，探索5G專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)營(yíng)模式，適時(shí)規(guī)劃5G專(zhuān)用頻率，啟動(dòng)5G專(zhuān)網(wǎng)試點(diǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

日本基于國(guó)情將區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)作為發(fā)展5G行業(yè)應(yīng)用的重要模式之一，規(guī)劃了中高段頻率資源，出臺(tái)了相關(guān)政策鼓勵(lì)L5G應(yīng)用。日本區(qū)域5G專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展可為我國(guó)制定5G專(zhuān)用頻率規(guī)劃、探索5G專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)模式，創(chuàng)新頻率管理模式，推動(dòng)5G行業(yè)應(yīng)用提供參考。