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5G专网

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5G专网是什么

5G专网全称是5G专用网络(private 5G network),一种局域网(LAN),能够通过使用5G技术创建具有统一连接性、优化服务和特定区域内安全通信方式的专用网络

5G专网与公网的区别

专网与公网相比,主要针对2B 端网络,公网主要针对 2C 端网络。根据广义定义分类,无 线通信能够划分为专网通信和公网通信两部分。

(1)专网无线通信主要指遵循 IPv4 和 IPv6 规范,采用专用 IP 网络地址空间的通信网络;专网在特定区域进行信号覆盖,弥补了公网通信无法覆盖的 范围,由于专网对于技术可靠性需求较高,整体安全性、抗干扰能力优于公网,同时 由于其覆盖物理范围小于公网且需求场景较确定,其专业性、专用性较高。专网专用于特定行业或企业如政府、军队、公安、能源、消防、轨道交通等部门 或领域,广泛分布于应急通信、调度指挥等 2B 端应用场景;

(2)公网则主要指供公共用户使用的 通信网络。应用侧 看,公网主要渠道为个人、 企业等社会公众用户,偏向于 2C 端客户,达到社会上广连接的作用[1]

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5G专网部署模式

(1)虚拟专网:建设统一的 网络,通过切片技术,为行业提供专网;此种共享网络的方式叫做虚拟专网,其优势是最大程度的共享网络资源,包括无线、承载、核心网等,通过运营商有规划的网络建设,满足业务演进需要,运营商还能提供专用的网络运维支撑。劣势是无法为特定的行业提供特殊确定性的网络服务。也无法根据行业发展的需要实时调整网络服务,并且由于隔离度低,给行业应用带来未知的风险。

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(2)混合专网:混合专网实在虚拟专网不足的基础上,根据行业诉求,为行业建设独占的;优势是成本低、维护性好,同时由于专用,可以为行业提供方案一所不具备的隔离性,满足部分行业对于数据高安全性的要求;另外由于下沉园区,可以将边缘计算同步下沉,有效降低时延,提升行业客户业务感受。该种方案被众多的行业客户所接受,成为向行业拓展的关键解决方案。

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(3)独立专网:运营商为企业建设独立的专用网络,行业客户暂时无法获得频谱资源只能交由运营商承建专用网络。在核心网层面是企业自主建设专用网络。其优势是独立专用由于根据行业自身特点做匹配性网络建设,在行业应用上更具备针对性,也更能匹配行业发展需要,为行业提供高确定性的网络服务保障。

独立专网与共享类网络相比成本较高,但由于专网业务明确,在部分应用场景中,反而获得更高的成本优势,如园区宽带接入,移动性、计费、以及其他特性的可以做针对性裁剪,同时可以使用更低成本的转发技术(异构加速),进而获得更高的成本优势。

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不同的网络建设模式,决定了网络最终的能力: 网络为 行业应用提供了多种网络解决方案,行业可以根据自身特点,可选择单一网络方案或组合网络方案,如用于跨工业园区的办公网络,可以采用运营商提供的虚拟专用网络,用于工业生产或控制的网络可以采用独立专用网络。由于独立专用网络在确定性方面的优势,随着 向工业领域的拓展,独立专用网络会逐步成为行业网络的核心解决方案[2]

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5G专网的优势

5G 凭借大带宽、低时延 &; 高可靠性、海量连接等技术特性以及在网络架构上的灵活性,高度契合专 网的需求。相比传统专网如 Wi-Fi 接入技术,主要优势体现在良好的网络覆盖性、双向认证的安全性、更 快的速度和更低的延时抖动、移动业务的连续性等方面[3]。

(1)高可用性:意味着用户可以始终使用该网络服务,可以确保最大的可用性

(2)可靠性:是指在预定持续时间内高可靠地传输一定数量业务的能力,需要足够的网络覆盖范围和容量,以及强大的业务切换功能。

(3)互通:与公网互通是一项重要功能,例如医疗救护车等关键服务从一个网络迁移到另一个网络(例如从专网到公网)时需要服务连续性,这就要求网络之间需要一定程度的集成。

(4)服务:质量QoS包括吞吐量、延迟、抖动、丢包率等,在专用频谱上运行专用网络可以得到更好地控制。此外,可以针对专用网络部署中的特定需求量身定制不同服务的系统性能和资源使用。

(5)安全性:专用网络有望提供全面的端到端安全性,以确保信息、基础架构和人员免受威胁。专用网络可以利用网络隔离、数据保护和设备/用户身份验证来保护关键资产,企业还可以控制保留数据主权,以确保敏感信息保留在本地。

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不同省市5G专网相关布局

(1)广东省 2020.3.27《关于应对疫情影响进一步促进信息服务和消费的若干政策措施》

①专网建设目标:在政务、公安、应急管理、电网、高速公路、船舶、钢铁、石化、专业园区等重点行业领域试点建设 10 个以上 5G专网;②专网频率安排:持续推进 1.8GHz 频段专网在轨道交通、机场、港口、智能工厂等行业场景应用。申请 1.4GHz 频段、推进全省政务试点应用。申请开展 5.9 —7.1GHz 频段专网试验。③专网设备研发支持。支持企业研发制造 5G 专网传输设备和终端。

(2)工信部 2020.3.24 《关于推动 5G 加快发展的通知》

提出要组织开展 5G 行业虚拟专网研究和试点,实现标准、技术、应用、部署等关键环节衔接畅通

(3)湖南省 2019.6.19《湖南省 5G 应用创新发展三年行动计划(2019-2021 年)》

提出网络建设、创新能力、应用融合、产业培育四方面行动目标。在深化 5G 行业应用方面,重点提出 5G+工业互联网、5G+自动驾驶、5G+超高清视频、5G+网络安全、5G+医疗健康等八大方面

(4)肇庆市 2020.3.16《肇庆市加快 5G 发展实施方案(2020-2022 年)》

重点促进 5G 在智能制造、智慧园区、智慧农业、4K/8K 超高清视频、智慧教育、智慧医疗、智能交通、智慧政务、智慧公共服务等方面的试点应用

(5)淄博市 2020.4.8《关于加快推进 5G 网络规划建设的实施意见》

明确工作目标为 2020 年实现主城区、区县城区重点区域 5G 连续覆盖,在工业互联网、人工智能、智慧城市、智慧医疗、车联网等领域打造一批 5G 行业应用示范项目

(6)江门市 2020.5.8《关于组织推进“5G+工业互联网”应用示范园区工作的通知》

其一是加快推进第一批广东省“5G+工业互联网”应用示范园区建设;其二是启动第二批广东省“5G+工业互联网”应用示范园区建设

(7)上饶市 2020.5.15 《上饶市 5G 发展 2020 年工作要点》

搭建创新服务平台;推进“5G+智慧农业/智能制造/车路协同/智慧旅游/智慧医疗/文娱产业/智慧教育/智慧应急/智慧网格”示范应用

(8)北京市 2020.6.10《加快新型基础设施建设行动方案(2020-2022 年)》

加速推进 5G 独立组网核心网建设和商用,加强 5G 专网基础设施建设;深入推进“一五五一”工程,丰富“5G+”垂直行业应用场景,培育一批 5G 细分领域龙头企业

(9)苏州市 2020.7.28《苏州工业园区关于支持“5G+工业互联网”融合发展的若干措施》

“5G+工业互联”融合发展首先要全力推进双方的产业化发展;其次要全面深化双方的赋能制造业转型升级

5G专网建设方法

5G 时代专网建设方法主分为自建独立物理 5G 专网及依靠运营商,利用边缘计算、 网络切片技术建立虚拟专网两种。国际上主流为向企业分配专网频段并自建专网, 德国、日本、英国、荷兰、法国等国家已允许企业自建 5G 专用网络且为垂直行业分 配了 5G 专网频段,企业只需支付一定的费用即可使用;我国主要为依靠运营商,利 用边缘计算、网络切片技术建立虚拟专网,目前运营商正积极与各行各业合作建设 虚拟 5G 专网,三大运营商中国移动、中国联通、中国电信皆推出自身专网解决方案 及发展路径。

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5G专网方案与架构

(一)3GPP 5G专网架构

2019年9月5G—ACIA(5G Alliance for Connected Industries and Automation:5G产业自动化联盟组织)发布了用于描述3GPP 5G私有网络主要场景的白皮书.综合来看,5G专网部署模式包括公网共用的5G专网与完全独立的5G专网:

(1)5G专网公网共用(Non-public network in conjunction with public networks)该网络部分设备、资源与公网共用,可以为企业、园区、工厂提供部分专用能力,例女IJQoS(Quality of Service:服务质量)、网络切片、边缘计算等。

(2)5G专网独立部署(Standalone non-public network isolated deployment):该网络独立于公网建设,与公网物理上完全隔离,专门为企业、园区、工厂等建设,专网专用。

(二)中国移动5G专网方案

2020年7月中国移动举办“5G专网起航计划发布会”基于“网随业动、按需建网”原则,正式推出5G专网“优享”、“专享”、“尊享”3种模式

(1)优享模式中国移动可提供QoS业务加速与切片业务隔离增值服务,满足行业客户对网速、时延的优先保障需求。

(2)专享模式基于增强覆盖和MEC(Mobile Edge Computing:边缘计算)边缘计算技术,实现数据流量本地卸载、实时数据边缘处理,满足行业客户对数据不出场、超低时延等业务需求。

(3)尊享模式通过对基站、频率等个性化定制专建专享,为行业客户构建专用的5G网络,满足客户的高定制化、高安全性、高可靠性的建网需求。

(二)中国联通5G专网方案

2020年8月,中国联通重磅发布了3款5G专网产品:5G虚拟专网、5G混合专网、5G独立专网。

(1)5G虚拟专网是指联通基于5G公网,利用端到端QoS或切片技术,为行业客户提供一张时延和带宽有保障、数据可隔离的专有网络。

(2)5G混合专网是指部分资源女IUPF(UserPort Fuction:用户端口功能)用户端口功能独享的5G专用网络,通过将UPF下沉到企业园区部署,为行业用户构建一张增强带宽、低时延、数据不出园的基础连接网络。

(3)5G独立专网是指联通利用专有无线设备和核心网一体化设备,通过切片和边缘计算等技术,为行业用户构建一张数据完全隔离、通信设施完全物理封闭的5G连接网络。

(四)中国电信5G专网方案

2020年11月,中国电信集团在广州召开2020天翼智能生态博览会,期间正式发布中国电信5G定制专网。中国电信5G定制专网面向不同客户,分别提供“致远”、“比邻”、“如翼”三类服务模式

(1)致远模式是面向大范围通信客户提供的定制网络服务模式。通过QoS和切片加速等技术,提供端到端差异化保障的网络连接、行业应用等服务。

(2)比邻模式是面向对通信时延要求较高的客户提供的定制网络服务。通过边缘节点、QoS增强、切片等技术,提供带宽增强、低时延、数据流量本地卸载的专有网络。

(3)如翼模式是面向对数据安全敏感的客户提供的定制网络服务。充分利用超级上行、5G网络切片和MEC等技术,按需定制专用基站、频率和本地化UPF等,提供一张隔离的、端到端高性能的专用接入网络[4]

参考资料:

[1] 公司研究】佳讯飞鸿-公司首次覆盖报告:5G专网蓄势待发铁路系统有望优先发力-20200824(24页).pdf

[2] 中兴通讯2021年5G行业专网核心网白皮书34页.pdf

[3] 中国信科&;大唐移动:工业园区5G专网部署白皮书(31页).pdf

[4] 刘圣林,张迪,龙永树,饶中.5G专网建设及商业模式探讨[J].中国仪器仪表,2021(10):66-69.

相关报告:

头豹研究院:2021年中国5G专网行业短报告:5G专网ICT产业新战场(20页).pdf

5G确定性产业联盟:5G确定性网络@电力系列白皮书II:5G电力虚拟专网建网模式(26页).pdf

中睿科技:5G垂直行业专网设计及部署白皮书(33页).pdf

赛迪译丛:5G专网在工业互联网中的应用(28页).pdf

【研报】通信行业深度报告:5G专网助力产业横向拓展打开5G纵向新空间-20200814(29页).pdf

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