私有5G网络在公用事业领域的优势、应用场景与部署

根据行业组织5G Americas的报告，5G在2025年初达到了一个重要的里程碑，全球连接数超过22.5亿。美国和加拿大以1.82亿的5G连接数位居全球采用率前列。尽管5G的采用速度远快于上一代蜂窝技术4G，但报告指出，企业采用率和积极的商业成果分布并不均匀。

公用事业部门便是投资回报模式仍在演进的行业之一。然而，公用事业公司正在利用5G实现众多应用场景，从远程监控到预测性维护。虽然有时会使用公共网络，但许多公司正在部署私有5G网络，以获得其带来的安全性、控制力和其他优势。

“公用事业公司购买的不是下一代技术，他们购买的是控制力、覆盖范围和网络弹性，” Everest Group专注于网络服务和5G的实践总监Titus M在一封电子邮件中写道。“私有5G只是一个能够大规模实现这些成果的最佳工具。对公用事业公司而言，工人安全、更快恢复服务、更好的视频和物联网性能以及减少现场服务车次等成果才是首要的。私有5G恰好是许多站点的最佳选择，因为它结合了受管理的频谱、移动性和本地控制。”

公用事业公司为何采用私有5G？

电气和电子工程师协会高级会员David Witkowski表示，这种第五代移动网络的公共和私有版本都提供了超高速、低延迟和海量设备连接能力。公共和私有5G都使用类似的技术，例如频谱频段和网络切片。它们都支持物联网连接和自动化等高级应用。

然而，Witkowski解释说，公共5G由电信运营商运营，服务于普通大众——消费者和企业用户。相比之下，私营组织通常部署和管理自己的5G基础设施，并定制安全性和性能标准，这使其成为包括公用事业公司在内的许多组织进行关键任务运营的更好选择。“如果Wi-Fi、有线网络或公共4G/5G同样能很好地实现这些成果，他们会使用那些技术，但目前私有5G是最合适的选择，” M说。

私有5G对公用事业公司的优势

几位专家表示，对于所有行业而言，部署私有5G相较于公共5G、私有LTE网络和Wi-Fi都具有优势和益处。包括以下几点：

连接覆盖所需区域：目前仍有一些地区尚未覆盖5G独立组网（SA），而是采用基于4G核心网的5G非独立组网（NSA）。有些地区仍然只有4G，有些则完全没有蜂窝服务。“如果你在石油行业，在德克萨斯州的油田工作，手机信号覆盖并不好，” Witkowski说。需要在此类区域建立连接的组织可以使用Wi-Fi，但私有5G是更可靠、功能更强大的选择，支持更多用例。
管理能力：私有5G使所有者能够管理网络。例如，公用事业公司可以为监控关键基础设施的传感器分配比接入网络的其他设备更高的优先级，东北大学电气与计算机工程助理研究教授Michele Polese说。
完全控制：“你对你的基础设施、底层字节和应用程序拥有完全的控制权，” Polese说。这种控制延伸到终端设备，例如部署在偏远地区的手持设备，这些设备不必仅仅因为公共网络升级到新标准而升级。“你不想让它们过时，“他说。“相比在公共基础设施上，你可以让设备使用更长时间。”
可定制性：Polese表示，私有5G允许所有者根据其用例、覆盖需求以及不同组件的服务质量来定制网络。此外，所有者可以在需求变化时更改和调整这种定制。“它不必是静态的。”
灵活性：卡内基梅隆大学电气与计算机工程系教授Swarun Kumar说，公用事业公司通常拥有大量遗留技术，其中一些已有数十年历史。私有5G提供的控制和定制化更适合此类环境。
增强的隐私和安全性：Witkowski表示，私有5G提供了他所说的"通过隐蔽性实现的隐私”。私有5G更难被黑客攻击，因为设备更难访问，而且黑客通常认为投入大量时间和精力入侵它得不偿失。
强大的身份验证机制：Witkowski说，这是私有5G提供的另一个安全和管理优势。
比Wi-Fi更高的功率限制：“Wi-Fi根据联邦政府的许可权运行，这意味着Wi-Fi必须遵守功率限制，” Witkowski说。但私有5G提供更高的功率限制，这使其功能更强大，并使私有5G网络的所有者能够架设更大的天线，将信号发送得更远。“与Wi-Fi相比，你可以减少所需接入点的数量，但仍然能够连接到所有你想要通信的节点，从而降低了成本和复杂性，“他说。
更低的成本：Polese表示，尽管组织实施和部署私有网络需要大量的资本支出，但长期成本可能低于使用公共5G。

私有5G在公用事业中的应用场景

与其他行业的公司一样，公用事业公司正在使用5G来推动现代化、支持自动化并实现流程转型。借助私有5G，电力、水和天然气的生产、传输和配送公司能够在超可靠、低延迟的网络上根据需要创建连接，并将该技术用于多种用途，包括：

高级和自动化计量：据M称，5G实现了智能电表和自动读数所需的双向通信——这是该行业的一大效率提升。
自动化：私有5G支持对变电站等设施进行实时控制和监控。
远程监控和检查：Polese说，这是公用事业行业中最普遍的5G应用场景之一。例子比比皆是：沿水或天然气管道部署的物联网传感器检测异常情况，例如压力下降或振动，私有5G确保警报能够即时可靠地传送到中央操作中心；水务公司可以实时监测水箱水位、水质和泵性能，即使在偏远地区；天然气公司监视数百英里管道沿线的泄漏情况；电力公司可以进行变电站视频监控和移动检查机器人；海上发电设施可以传输天气和海况数据，并将实时视频流发送到岸上。此外，M表示，各种公用事业公司都可以使用5G来支持移动检查机器人和无人机检查，这两者都需要5G提供的高速、低延迟和大带宽。
远程切换、电网控制和电网负载管理：Kumar说，公用事业公司可以远程管理电网分段，在停电期间重新路由电力和恢复服务，从而提高运营敏捷性。例如，私有5G通过从变电站和消费者传输实时数据，在高峰使用期间实现动态负载平衡。实时数据与人工智能结合还能实现动态定价。
预测性维护：Kumar表示，5G支持从公用事业运营特有的分散位置传输到边缘或集中位置进行分析的大量数据，从而使公用事业公司能够预测维护需求，防止其基础设施更大范围的故障。
现场通信和跟踪：Kumar说，私有5G可以在公用事业公司想要部署的任何地方提供连接，实现现场工作人员之间的通信和跟踪能力，从而使公用事业公司能够更有效地管理工作人员、车辆和设备。

部署挑战与考量

与各类组织实施任何技术驱动型计划时通常遇到的情况一样，公用事业公司在部署私有5G网络并利用该技术改进运营、服务和安全性时也会遇到各种挑战。

首先，公用事业公司必须为其私有5G网络获取许可证，Witkowski说。美国联邦通信委员会是美国的许可证颁发机构。许可证不是自动获得的，并且可能附带限制和制约。Witkowski特别提到了在沿海地区颁发的许可证，那里美国海军优先使用某些频谱。

公用事业公司还必须分配足够的资金购买和实施基础设施，这可能是一笔巨大的成本。“私有5G成本高昂，” M说。

选择和设计正确的架构是另一个挑战。M说，公用事业公司可以在完全私有的独立5G、支持公共漫游的混合架构或与Wi-Fi互补的部分之间进行选择。公用事业公司还必须使基础设施与可用频谱相匹配。他说，他建议公用事业公司在扩展之前在两个相似的站点进行试点，并将该基础设施视为运营技术——而不仅仅是一次IT更新。

与现有系统的集成以及与遗留技术的共存可能会带来额外的挑战。“私有5G适用于需要控制、覆盖和安全性的关键操作，” M说，并补充道公用事业公司应该有现实的目标。“不要把它看作是老式有线连接的替代品。当有线连接不可行时，它才是一个需要考虑的解决方案。”

未来展望

鉴于私有5G所支持的应用场景数量及其带来的好处，预计公用事业公司对私有5G的采用将显著增长。

全球市场情报和咨询公司SNS Telecom & IT在2024年12月的一份报告中估计，公用事业公司将在未来三年内将其在私有5G和4G蜂窝网络上的支出增加17%，并在2024年至2027年间累计投入18亿美元用于基础设施支出。

M表示，他不仅看到了增长，还看到了5G所支持应用范围的扩大，未来公用事业公司将部署更多边缘原生用例、计算机视觉、自主检查和增强现实支持。