5G专网指挥调度系统

科能5G专网指挥调度系统作为新一代通信技术在垂直行业的关键应用，通过定制化网络架构和创新技术实现对应急救援、工业生产、医疗救治和轨道交通等场景的智能化指挥调度。该系统基于5G网络切片、边缘计算、时间敏感网络(TSN)和轻量化核心网等核心技术，实现了超低时延、超高可靠性和数据本地闭环处理，有效解决了传统网络在复杂场景下的通信瓶颈问题。在实际应用中，该系统已展现出显著的部署效率提升和业务性能优化效果，如火神山医院2天内完成5G网络部署，郑大一附院5G SA专网时延降至8ms，上海地铁应急响应效率提升45%等，为各行业数字化转型提供了重要支撑。

1. 系统的架构设计

科能5G专网指挥调度系统采用分层架构设计，主要包括无线接入层、传输层、核心网层和应用层。无线接入层负责终端设备与网络的连接，通过基站部署实现广覆盖；传输层确保数据在各网络节点间的高效传输；核心网层提供网络控制、用户管理、业务鉴权等功能；应用层则针对不同行业需求开发定制化指挥调度应用。系统架构的核心创新在于通过网络切片技术实现多业务的隔离承载 ，结合边缘计算(MEC)实现业务数据的本地处理，以及通过时间敏感网络(TSN)技术保障关键业务的确定性传输。

系统部署模式主要有三种：公网共用模式、公网专用模式和专网专用模式 。公网共用模式通过共享运营商核心网资源，利用网络切片技术为行业用户提供逻辑隔离的虚拟专网，适合医疗、政务等对网络隔离要求不高的行业；公网专用模式则通过共享基站资源但下沉用户面功能(UPF)到客户园区，实现业务数据本地终结，适合电力、钢铁、煤矿等对数据安全和时延有较高要求的行业；专网专用模式则完全独立部署基站和核心网，提供最高级别的安全隔离，适用于军工、科研等敏感行业。

在技术实现上，系统通过轻量化核心网设计降低部署复杂度和成本 。轻量化5GC(5G核心网)基于服务化架构(SBA)，通过网元裁剪和合设减少资源占用，例如将AUSF(鉴权服务器功能)与AMF(接入和移动性管理功能)合设，UDR(统一数据存储库)与UDM(统一数据管理功能)合设 。同时，系统支持灵活部署模式，包括云部署、一体机部署和混合部署，满足不同行业客户的差异化需求 。在安全设计方面，系统通过数据本地终结、防火墙隔离和IPSec加密等技术，确保专网数据的安全可靠传输，避免敏感信息外泄 。

2. 核心功能特点与实现方式

科能5G专网指挥调度系统的核心功能特点主要体现在以下几个方面：

• 快速部署与移动性是系统的基础能力。通过预集成无线、传输、核心网等功能的一体化设备，系统能够在灾害现场或工业场景中实现快速组网，无需复杂机房建设。例如，中国移动研究院的5G应急专网方案采用DCCN(Dedicated and Customized Core Network)架构，可在2天内完成医院或救灾现场的网络部署。同时，系统支持基站移动部署，如中国广电的700MHz应急基站实现单小区覆盖半径达15公里，满足应急场景下的大范围覆盖需求。

**双擎通信(数据+语音)**是系统的关键能力。通过集成5G核心网与IMS(IP多媒体子系统)，系统支持VoNR(VoIP over New Radio)和VoLTE高清语音调度，实现井上井下或医院内外的一体化通信。中兴通讯的AnyDevice方案通过核心网内置代理组件，将非5G终端(如传统调度对讲机)的信令转换为5G可识别的格式，实现零硬件新增接入。在煤矿应用中，系统不仅支持数据业务，还提供完整的调度功能，如组呼、全呼、强拆、强插等，满足矿山信息化的语音调度需求 。

• 端到端低时延与高可靠是系统的核心优势。通过网络切片隔离关键业务(如医疗急诊、矿井控制)，结合边缘UPF下沉减少传输路径，系统能够显著降低时延。中兴通讯的"4+1"分级可靠机制提供不同级别的可靠性保障：1级可靠通过自愈、重生和迁移机制实现本地快速恢复；2级可靠采用1+1硬件冗余，消除单点故障；3级可靠支持1+1热备和会话级同步；4级可靠则实现3GPP R16端到端双PDU会话冗余，确保终端、无线、核心网全程会话冗余。在轨交应用中，系统通过5G TSN确定网络技术，提供10±1ms级高可靠确定性网络接入，保障列车CBTC/TACS信号系统的安全稳定运行 。
• 本地数据闭环与安全是系统的重要特性。核心网本地部署(如医院、化工厂)实现数据不外泄，通过防火墙、加密和终端准入控制增强安全 。边缘安全网关实时检测与防护，有效拦截异常访问与恶意攻击。在煤矿应用中，系统通过MEC边缘计算与UPF下沉，实现井下数据在矿区内部处理，避免敏感信息外泄 。同时，系统支持与运营商网络互联互通，实现专网与公网的协同，满足跨网业务需求 。
• 多系统融合与调度是系统的扩展能力。系统支持5G/4G/WiFi6/LoRa等多网融合，通过SIP(会话初始协议)软交换技术实现与有线电话、轨迹记录仪等异构终端的调度指挥。在工业应用中，系统通过融合通信底座(ICE)集成多种工业协议，实现设备互联互通。在煤矿应用中，系统支持井下与地面5G网络通过网闸后实现数据互通，并将工业网络与公用网络数据流量鉴别，确保数据安全 。
• 智能运维与可视化是系统的管理能力。系统提供网络全局可视化管理平台，实时展示网络负载、终端连接、业务运行等关键指标，支持一体化远程运维。在医疗应用中，MEC边缘计算结合AI分析模块，实现医疗影像的动态带宽分配和异常检测。在轨交应用中，系统支持车辆段的车辆关键部件视觉检测、接触网的视频检测等AI应用，提升运营管理效率 。在资源调度方面，系统采用Kubernetes扩展策略(WSLB)，增加带宽、磁盘等指标权重，动态调度边缘节点资源，提升集群均衡度 。

3. 应用场景

应急通信

科能5G专网指挥调度系统在应急场景中展现出卓越的部署效率和通信保障能力。以武汉火神山医院为例，中国电信和中国移动在接到任务后，不到两天时间就完成了医院4G和5G基站的部署，包括隧道口基站、张家渡基站和纺疗楼顶站等。该系统不仅支持远程诊疗推车(时延8ms)和5G无人车物流(单次运力500kg)，还实现了医院建设过程的高清直播(800Mbps速率)，累计观看人数超过5亿 。
在森林草原灭火应急场景中，中国移动研究院联合内蒙古公司推出的5G应急专网解决方案，通过预集成无线、传输、5G定制化核心网等功能，实现了设备一体化、部署灵活、移动性强 。系统能够第一时间在抢险前线构建稳定可靠的应急通信专网，提供专网内数据、语音和调度指挥的端到端通信服务保障。系统通过定制化5G核心网直接转发一线灾情视频、图片等数据至前线指挥部，传输距离最短，有效减少传输时延，同时规避大网相关传输路径与设备由于灾害导致的故障隐患，提升传输可靠性 。
在应急广播领域，中国广电推出的5G RedCap新型应急广播终端技术，在"三断"(断网、断电、断路)模拟场景下，RedCap应急广播终端通过700MHz堡垒基站实现应急信息实时收发，时延控制在1ms内，远优于传统4G的150ms。截至2024年10月，中国广电已在全国多个省市完成5G RedCap新型应急广播终端技术试点，覆盖半径分别达20.1公里和11.1公里，为构建高可靠应急广播体系提供了新路径。

工业领域应用

科能5G专网指挥调度系统在工业领域应用广泛，特别是在矿山、化工、制造等场景中。以中煤华晋集团王家岭矿5G+煤矿应用智能化项目为例，系统通过构建5G"一张网"，实现了井上井下一张网，形成网络"双连接" 。项目采用专用频段部署独立5G核心网和基站，打造矿井数据自控、本地闭环的5G专网，实现井下变电所、水泵房、工作面设备群的5G无盲区覆盖 。系统支持地面对井下设备的远程控制，如供电系统、排水系统、工作面集控系统等，并实现有线和5G无线两套通信控制模式的自动切换 。
在技术实现上，王家岭矿5G专网采用矿用5G移动通信网络架构，包括地面的核心网元(企业级核心网)、基带控制单元(BBU)、远端数据汇聚单元(RHUB)、微型射频拉远单元(pRRU)和5G CPE(信号转换器)等设备 。井下安装9台5G基站，4台BBU和4台HUB，实现井下5G无线信号覆盖；地面建设室外宏站6个，覆盖厂区各区域 。系统通过网络切片技术，将安全生产、内部管理、外部服务三大类业务隔离承载，确保关键业务的可靠传输。
系统实施效果显著：网络时延降低至10ms以内，可靠性达到99.99% ，实现了井下设备的远程精准控制。通过5G网络与TSN技术的融合，系统解决了工业生产设备及移动设备无线接入工业互联网的问题，提供了更好的可靠性和传输延迟 。在实际应用中，系统支持井下与地面5G网络通过网闸后实现数据互通，并将工业网络与公用网络数据流量鉴别，实现信息事件急时化和调度管控效率化 。

医疗行业

科能5G专网指挥调度系统在医疗行业应用中展现出对低时延、高可靠性和数据安全的卓越保障能力。以郑州大学第一附属医院为例，该院与河南移动、诺基亚贝尔合作建设的5G实验网，下载速率是4G的14倍，上传速率是4G的15倍，用户侧时延较4G下降73%，达到7.6ms。该实验网是国家发改委批复的12个5G应用示范项目之一，实现了对郑大一附院东西院区、国家重点实验室的连片规模覆盖。
在系统架构上，郑大一附院采用全球首张弹性切片5G SA智慧医疗专网，通过MEC+网络切片技术实现网络带宽动态感知、不同业务相互隔离和网络性能动态调配 。经测试，在院内和跨区互联条件下，1G切片下载速率达到900Mb/s以上，上行速率达到180Mb/s以上，用户平均时延8ms。在网络负荷较高情况下，5G普通业务速率下降60%以上、最大时延增大6倍以上，而5G医疗专网内的各项业务服务质量指标正常，上行带宽保障率达到95%、下行带宽保障率达到90%以上、时延保障率达到99% ，充分体现了网络切片技术的优势。
在医疗应用场景中，系统支持院内移动信息化(移动查房、移动护理、移动检测及移动会诊等)、院间协同化(院间会诊、远程B超等)以及院外远程医疗(4K远程高清会诊、5G救护车、突发卫生事件处置等)。系统通过动态资源调度，根据不同时段、不同区域的流量与业务压力，自动优化网络资源分配，确保关键区域网络优先保障。在泉州某医院的案例中，通过MEC下沉和无线优化，系统成功将端到端平均时延降低至10ms以内 ，满足了院内移动查房会诊系统加载时间小于5s的需求。

轨道交通

科能5G专网指挥调度系统在轨道交通领域应用广泛，特别是在列车控制、乘客服务和运维管理等方面。上海地铁部署的"和对讲5G专网可视化调度系统"，覆盖全部工作区域，整合音视频通信、电子地图、应急流程管理等模块，支持可视化布点与数据分析，为地铁运营提供全场景决策支持。系统通过5G专网与智能终端的结合，实现站务人员快速接收指令、列车驾驶员实时回传高清行车画面等功能，大幅缩短突发事件处置时间。
在技术实现上，系统采用5G NR灵活空口，满足上行容量需求；通过5G E2E网络切片，实现安全生产、内部管理和外部服务三大类业务的综合承载；结合5G TSN确定网络技术，提供10±1ms级高可靠确定性网络接入，保障列车CBTC/TACS信号系统的安全稳定运行 。系统还支持5G LAN局域网，简化组网连接；通过5G MEC边缘计算，赋能AI应用；利用5G MBS广播多播技术，提升乘客出行体验；通过5G MCx宽带集群，打破通信壁垒，提升跨线网运营和跨部门协作效率 。
在时延性能方面，传统4G系统通信时延超过150ms的概率不小于2%，而5G通信技术将时延降至1ms以内 。根据《城市轨道交通运营技术规范》(GB/T 38707—2020)，城轨通信系统数据单路单向传输的时延超过150ms的概率应控制在2%以内，超过2s的概率控制在0.08%以内。而通过5G通信技术，上述时延可降至1ms以内 ，可缩短运行间隔，实现编组运行与虚拟联挂，系统运行的安全性与可靠性有更大保障。
在实际应用效果上，上海地铁运营相关负责人表示："'和对讲'系统为地铁管理带来了质的飞跃。5G专网的高可靠性、终端的稳定性能以及精准定位能力，使我们的应急响应效率提升超45%，日常运维成本显著降低。"这一成果不仅验证了5G技术在城市轨道交通中的实用性，也为全国地铁智慧化转型提供了可复制的经验。

其他行业

除了应急、工业、医疗和轨道交通外，科能5G专网指挥调度系统在其他行业也展现出广阔的应用前景。在智慧城市领域，5G边缘计算与人工智能的融合可实现交通流量管理与优化、智能交通信号控制和智能驾驶与车联网技术等应用 。通过部署传感器、摄像头和其他设备，收集大量交通数据，系统可在边缘节点进行实时处理和分析，基于人工智能算法对交通数据进行预测和模型训练，识别交通模式、预测拥堵和瓶颈点，并进行实时的交通流量优化。
在智慧能源领域，系统可应用于分布式能源管理，将能源设备与智能传感器、监测装置连接起来，利用5G边缘计算和人工智能技术实现对分布式能源与资源的实时监测和管理 。系统还可应用于智能电网和电力调度，通过实时监测和预测电力需求，合理调度电力供应，确保电网的稳定运行和能源的高效利用。
在车联网领域，系统通过5G网络与边缘计算的协同，实现车辆之间的实时通信和数据共享，当一辆车检测到道路上存在障碍物或交通事故时，可通过5G边缘计算和车联网技术，将这些信息及时传输给周围的车辆，提供及时的预警和避让措施 。
在智慧农业领域，系统可通过5G网络连接农田中的传感器、摄像头等设备，实时监测作物生长状况、土壤湿度、光照强度等参数，通过边缘计算进行分析，为农民提供精准的种植指导和病虫害预警。
在智慧港口领域，系统可支持集装箱吊装、AGV调度、远程控制等应用，通过5G网络提供低时延、高可靠性的通信保障，提升港口运营效率和安全性。

4. 实施要求

实施科能5G专网指挥调度系统需要考虑多个因素，包括网络架构设计、部署模式选择、安全防护策略和运维管理机制等。基于不同行业的需求特点，可提出以下实施建议：
应急场景：优先选择专网专用模式，确保网络的独立性和可靠性。采用一体化设备和预配置技术，实现快速部署和移动性。在系统设计中，重点关注语音调度功能和应急响应效率，确保在灾害现场能够第一时间构建稳定可靠的通信指挥网络 。同时，系统应支持与运营商大网的互联互通，实现专网号码和外部大网号码的互通，充分发挥专网优势。
工业场景：根据业务需求和安全要求选择合适的部署模式。对安全生产类业务，建议采用专网专用模式或公网专用模式，确保数据本地终结和高可靠性；对管理类业务，可采用公网专用模式，降低建设成本。在系统设计中，应重点关注网络切片技术和TSN融合，实现关键业务的确定性传输。同时，系统应支持多网融合和智能调度，整合各类工业设备和系统，提升生产效率和安全性。
医疗场景：优先选择公网专用模式，实现医疗数据本地闭环处理。系统应支持MEC边缘计算和动态资源调度，确保关键医疗业务的低时延和高可靠性。同时，系统应支持与运营商网络的安全互通，实现院内外医疗资源的协同。在具体实施中，可参考郑大一附院的弹性切片5G SA专网方案，通过MEC+网络切片技术实现网络带宽动态感知、不同业务相互隔离和网络性能动态调配 。
轨道交通场景：根据业务类型选择不同的部署模式。对信号控制等安全关键业务，建议采用公网专用模式，确保低时延和高可靠性；对乘客信息等非关键业务，可采用公网共用模式，降低成本。在系统设计中，应重点关注5G TSN确定网络技术和D2D通信功能，实现车地传输时延压缩至1ms 。同时，系统应支持可视化调度和智能分析，提升运营管理效率。
实施步骤建议如下：首先，进行需求分析，明确业务场景、性能要求和安全需求；其次，设计网络架构，选择合适的部署模式和技术方案；然后，进行设备选型和网络部署，确保系统稳定运行；最后，进行系统集成和业务对接，实现指挥调度功能的全面落地。
在运维管理方面，建议采用模块化建设，支持按照院区规模分期部署，快速试点、灵活扩展。同时，建立全天候运维监控机制，实现故障快速响应和周期性健康巡检，保障业务连续性和数据安全。

5. 写在最后

科能5G专网指挥调度系统通过定制化网络架构和创新技术，为各行业提供了安全可靠、低时延、高带宽的通信保障，有效解决了传统网络在复杂场景下的通信瓶颈问题。系统的核心价值体现在四个方面：

• 部署效率提升：系统采用一体化设备和预配置技术，实现快速部署和移动性。例如，火神山医院在2天内完成5G网络部署，王家岭煤矿通过9台5G基站和4台BBU实现井下5G无线信号覆盖 ，显著提高了网络建设效率。
• 业务性能优化：系统通过网络切片、边缘计算和TSN融合等技术，实现关键业务的低时延和高可靠性。例如，郑大一附院5G SA专网时延降至8ms，上海地铁5G专网将车地传输时延压缩至1ms ，有效提升了业务体验。
• 数据安全保障：系统通过本地数据闭环和多层次安全防护，确保敏感信息不外泄。例如，医院数据本地闭环处理，煤矿井下数据在矿区内部处理 ，有效保障了数据安全。
• 运营成本降低：系统通过轻量化核心网和灵活部署模式，降低了建设成本和运维复杂度。例如，北路智控"三融合"设计理念降低化工企业建设成本，中兴通讯轻量化5GC设备体积小、能耗低、可裁剪、价格低 ，充分降低了企业建网成本。

科能5G专网指挥调度系统作为行业数字化转型的重要支撑，将在未来继续发挥关键作用。随着技术的持续演进和应用的规模化拓展，系统将更加灵活高效、安全可靠、智能化，为各行业提供更优质的指挥调度服务，助力智慧城市建设和社会高质量发展。