行業客戶5G專網部署主要決策問題分析

［廖曉紅］

從2019年起，全球移動通信行業有了廣泛共識，即移動網絡需要新的連接模式，這就是正在興起中的專用移動網絡（private mobile networks，簡稱移動專網），初期主要基于4G技術，目前正向4.9G/5G過渡。嚴格來說，移動專網并非新概念，其在一些小的利基市場已經存在10-20年，比如鐵道部門就曾部署過2G專網系統GSM-R，專用于鐵路的日常運營管理。不過，業界今天所討論的移動專網，不再是僅僅針對利基市場的局域聯網技術，而是成為了幾乎與公共移動網絡相提并論的可規模化的新的連接解決方案。這主要得益于行業客戶加速數字化轉型對高性能網絡連接的需求拉動、監管部門開放本地或行業性頻率授權而形成的供給驅動以及云化5GC、企業級基站和自動化運維等的技術使能。

越來越多的行業機構，包括大型企業、政府部門、IT解決方案提供商、行業專業公司、城市管理部門、交通樞紐以及其他部門等，都在考慮部署、運營和擁有自己的移動網絡。那么行業客戶在準備投資5G移動專網時，需要考慮哪些關鍵問題呢？本文對此進行了梳理，主要涉及三個方面，即是否需要部署5G專網、怎樣部署以及如何發揮專網價值。

1 是否需要部署5G專網

行業和企業在向工業4.0或數字化轉型的過程中，當現有網絡連接無法滿足業務發展轉型需要時，需要考慮部署移動專網。具體情形有5種：

（1）工廠和設施處在公共網絡覆蓋范圍之外，比如電廠、天然氣廠、礦場等，一般位置比較偏，部署移動專網可以提供自動化操控能力；

（2）工廠和設施處在公共網絡覆蓋范圍之內，但公共覆蓋不足、存在盲區，如機場、港口和工業園區等；

（3）企業對網絡連接有特殊技術要求，公共網絡無法滿足。比如工業物聯網下某些制造業場景，對可靠性要求特別高，有些區域設備密度高，對數據上行下行速率都有較高要求，還有對網絡吞吐量和時延有特別要求的，通常只有移動專網才有比較大的確定性可以滿足；

（4）企業特別關注流量控制和數據安全，希望能夠自主確定允許/禁止在其場所內進行網絡訪問，以保持數據主權或實現數據隔離；

（5）需要替代或增強現有網絡服務，比如集群通信上的緊急服務、用于工程運營的傳統無線網絡，甚至寬帶服務的增強等。

以上5種情況出現時，企業可以考慮部署5G專網。但最終決策還需要看5G專網部署成本以及5G專網帶來的價值，即評估其經濟可行性。專網成本與部署方式及運營模式有關，而專網價值則與專網應用領域和方式有關。

2 如何部署5G專網

這個問題通常是指專網的架構設計和部署模式。此處拓寬一點，從專網部署和運營涉及的關鍵要素包括頻率、資產所有權、組網模式、運營主體、合作伙伴等角度來解釋企業部署5G專網時面臨的多種選擇，以便企業更容易理解多種可能性、確保找到符合其個性化需求的專網方案。

2.1 接入什么頻率

頻率選擇包括兩個方面即頻段和授權。

5G在低、中、高頻段均可部署，不同頻段具有不同性能和特點：

（1）中低頻段（1～6 GHz）在室內環境中運行良好，能夠在傳輸點相對較少的情況下實現廣泛覆蓋；

（2）毫米波頻段（24～29 GHz、37～43.5 GHz及66～71 GHz）具有較高網速和較低延遲，信號更容易保留在建筑物內，可以減少對宏移動網絡的干擾，但與中頻段相比，需要更加密集部署；

（3）低頻段（600～700 MHz）覆蓋半徑大，信號穿透性好，用于廣覆蓋和深度覆蓋，但數據傳輸速率低，部分5G新技術無法使用。

頻譜授權大致分成3種類型：

（1）獨家授權：單一機構獨家接入某些頻段非常普遍，例如移動網絡、固定微波中繼器、廣播機構、衛星接入和政府部門如軍用無線電和雷達等。

（2）共享授權：允許多個用戶使用特定頻率，常見的是按地理區域分配，如德國為工業4.0應用分配3.7～3.8 GHz，截至9月底已頒發70多個許可證，包括奧迪、德國展覽公司、弗勞恩霍夫研究所、華為杜塞爾多夫歐洲總部、羅德與施瓦茨、蒂森克虜伯、奔馳（Mercedes）等。

（3）非授權頻譜：除關于電力和天線選址的基本規則外，基本上“對所有人開放”，如2.4 GHz和5.0 GHz是全球公開通用使用的頻帶，主要用于無線局域網和藍牙等，還有如民用對講機、醫療和汽車應用等也常使用非授權頻帶。

大多數情況下，企業應選擇授權頻譜來部署5G專網，因為只有授權頻譜才能更有效地保證網絡質量和服務等級。這通常需要與擁有授權頻譜的伙伴（主要是電信運營商）合作。頻譜擁有者有三種選擇：

（1）向企業出租頻率，可以限定區域、時間或者特定應用；

（2）將頻率作為連接服務的一部分提供，頻譜擁有者擁有設備及運營網絡；

（3）對特別想擁有自己網絡資產的客戶，也可以將頻譜與網絡托管服務一起提供，或者提供頻率和網絡資產給客戶，客戶自己運營網絡。

當然也可以選擇非授權頻譜來部署5G專網。R16中專門談到5G NR-U，即工作于非授權頻譜的5G NR，有兩種模式：LAA NR-U（授權頻譜輔助接入NR-U）和Stand-alone NR-U（獨立NR-U）。前者將運營商的NR授權頻譜作為錨點來“聚合”非授權頻段，以利用未授權頻譜資源增強運營商網絡容量和性能，尤其適用于一些人群集中的室內場所，比如體育館和購物中心等；后者不需要授權頻譜做錨點，可完全獨立地在非授權頻譜上部署單個5G接入點或5G專網。

2.2 選擇哪種資產模式

專網資產主要包括網絡設備和網絡軟件。企業在部署5G專網時，有兩種資產所有權模式可選，一是以CAPEX為中心的模式，即企業自己購買及擁有所需要的網絡資產，一是以OPEX為中心的模式，即依賴擁有網絡資產的運營商或者第三方提供商，以支付租費和服務費的方式運作。

投資動機對選擇網絡資產最佳所有權模式有重要影響，企業在考慮這一選擇時需要回答幾個問題：

（1）網絡是專用于服務于企業自身需求，還是用來提供專有和公共應用？

（2）影響投資決策的主要是專有需求還是公共需求？

（3）企業與服務提供商就投資范圍、時機和規模是否達成了共識?

（4）網絡是否需要承載來自多個網絡服務商的服務?

對以上問題的回答決定采取資產模式還是成本模式更為合適，這意味著服務提供商和企業都存在多種可能選擇。如果雙方都不希望擁有網絡資產，也可以考慮引入純粹的資產提供商。

2.3 選擇哪種網絡架構和部署模式

網絡架構和部署模式主要與需求相關。一般先梳理企業網絡連接需求，將需求轉化成應用場景（用例），多種場景組合起來決定架構選項。

企業移動網絡需求分為兩類，一類是公共網絡需求，為員工和訪客等個人用戶提供連接服務，如移動電話、手提和電腦等；一類是專用網絡需求，服務于企業內部業務流程，對外部互動是關閉的。

因此，企業端移動網絡建設，需要考慮公共網絡和專用網絡的混合使用。公共網絡改善重點是室內覆蓋和容量，以及消除室外覆蓋盲點。專用網絡可能是離散和孤立的網絡，并不一定需要與廣域移動網絡連接。具體部署方式有3種：

（1）獨立模式：即5G專網是純粹私有網絡，物理上與公網完全隔離。企業基于自有5G專網頻段或者租用運營商的授權頻段甚至基于非授權頻段，自建一張包括UDM、5GC CP、UPF、MEC和gNB的5G移動專網，無線網和核心網均部署于企業現場，并與分布式云平臺相連接。當然，獨立專網也可以由運營商幫助建設和運營；

（2）混合模式：即5G專網共享5G公網的部分設施，兩部分進行邏輯隔離。這里存在多種方式，無線部分共享，核心網有多種部署和運營方式；

（3）網絡切片方式：把5G公網分成多個虛擬端到端邏輯網絡，在切片上提供MEC滿足企業需要，這是運營商最希望采用的專網服務提供方式。基本形式是，定義兩個大網絡切片：一個專用、一個是基于現場的公用網絡。也可以分得更細，服務于某類應用場景，比如增強移動寬帶切片與物聯網切片分開。不過，5G網絡切片目前還處在技術實現和商業模式創新的早期階段，其規模化部署尚待時日。

舉例來說，如果專網應用需求主要是操作自動化，如遠程挖掘，那么采用獨立專網模式將是合理選擇，即在客戶場所部署專用網絡的所有組件；如果除本地覆蓋外，還需要連接到主干網，那么可以考慮混合架構，即無線網和部分服務基礎設施部署在客戶現場，核心網和部分服務基礎設施部署在運營商網絡上；當需要覆蓋全國范圍時，如應急服務，通常采用與客戶場所隔離的架構。

具體選擇哪一種組網模式，需要對多種因素進行權衡比較，包括應用場景組合等需求因素，服務可用性和支持成本等運營因素，以及隱私、安全和控制等聲譽因素。

2.4 選擇誰來管理和運營網絡

企業通常依賴網絡運營伙伴來獲得移動網絡和局域網服務，前者由運營商在授權頻率基礎上提供，后者由系統集成商在托管服務基礎上提供。二者網絡管理模式存在差異，蜂窩移動服務提供從用戶端設備到移動核心網絡端到端的管理服務，而無線局域網服務則依賴于兩個網絡域：用戶端設備是無線網絡，企業端設備是以太網/IP VPN。

5G專網的引入開啟了新的機會。5G專網既可以由電信運營商管理、企業專用或者共享，也可以由企業自行建設和運行一個專為自身業務所用的無線網絡，或企業建設網絡、運營外包給移動網絡運營商或系統集成商等。

2.5 如何選擇合作伙伴

最合適的移動專用網絡合作伙伴不僅提供技術功能，還應提供支持企業特定用例的產品功能、商業模式和支持模型。

電信運營商當然是優先選擇，不僅因為其在移動網絡建設和運營管理方面的豐富經驗，更重要的是他們所擁有的豐富的頻譜資源，這可以成為重要的差異化因素。有些場景需要不同的頻率組合，而單一頻率的局限性比較明顯，比如室內連接、延伸區域、極高的下載速率或者透墻傳輸能力等等，這使得有廣泛頻率的運營商更有吸引力。

由于某些國家（如德國）管制放松，企業可以獲得自己的頻率許可證或使用非授權頻譜。這時企業可以委托系統集成商或網絡設備提供商來部署5G專用網絡。此處需要了解的是，使用未經認證的頻譜的主要風險是，企業要實現的用例可能沒有最初所希望的可靠性。

此外，像亞馬遜網絡服務BubbleCloud這樣的超級互聯網公司也提供了移動專網解決方案。2018年11月，亞馬遜與Federated Wireless、Ruckus Networks和Athonet合作，提供基于CBRS的云私有LTE網絡解決方案。其中Athonet是第一家在亞馬遜平臺上銷售核心網產品的初創公司，其云原生核心網BubbleCloud部署于AWS云，部分功能下沉到邊緣節點（Edge Node），邊緣節點連接管理基站（RRU）。用戶在亞馬遜平臺上購買核心網服務、邊緣節點和SIM卡，就可快速、方便地部署應用于工業物聯網、企業、智能城市、智能電網和車聯網等領域的移動專網。類似BubbleCloud這樣的基于云和軟件的專網解決方案提供商越來越多，正在成為有競爭力的選擇。

從咨詢公司Heavy Reading年初對81家企業客戶的調查來看，48%的被訪者認為專網項目將由運營商主導、設備商和系統集成商參與，32%認為三者將是平等的合作伙伴，11%支持設備商主導，6%認為集成商也可以主導。當問到企業更愿意選擇哪種專網部署和運營模式時，27%選擇“運營商、設備商、集成商聯合”，選擇“由設備商和集成商提供和管理”、“由運營商提供和管理”以及“由企業獨立部署和運營”的各占22%。這說明，在專網服務提供方面，運營商還是處在相對優勢地位，但情況正變得復雜。

3 如何發揮5G專網的價值

5G核心價值在于賦能垂直行業的數字化轉型。愛立信在一份白皮書中說到，數字化轉型可以通過提高產量和質量帶來2～3%的收入增長，通過提高資本效率和降低制造成本節省9～18%的成本。這些數據顯示了以5G專網+云+AI為代表的新一代數字技術給企業帶來的初步價值，我們認為這僅僅只是開始。

本質上看，5G專網是支撐企業運作的新一代網絡信息基礎設施。其提供價值的理想狀態是，借助5G大帶寬、高可靠、低時延、海量連接等技術特性，融合多種網絡技術包括MEC、物聯網、TSN等（我們稱之為“以5G為核心的網絡集聚”），并與多種數字技術如云計算、AI、大數據、機器人、AR/VR等交叉賦能（我們稱之為“以5G為核心的數字能力集聚”），共同構建超級連接的新型技術應用生態。基于這一超級連接生態所提供的能力，企業構建自身的運營模型、服務化產品和商業模式，實現各種生產要素的完全連接和實時智能交互，在生產力、敏捷性、創新性方面獲得巨大的競爭優勢。

我們把上述那種理想狀態稱作“5G網原生”，既可以用來描述那些架構在高性能連接之上的單一的終端、設備、產線、車間、工廠以及類似無人駕駛挖掘機、飛機表面質量檢查系統等的連接型產品和應用系統，也可以用來描述主要架構在高性能連接之上的更大范圍更綜合的自動智能化應用系統和生態體系。

當5G專網不局限在組網和連接層面提供管道式基礎設施，而是進一步與架構其上的對象融合成一個密不可分的有機整體，即用來承載“5G網原生”型應用場景、應用產品、應用系統甚至應用生態時，5G專網就發揮了其最大的價值。這時，對行業和企業而言，5G專網就不再是一種純粹的成本因素，而是不可或缺的生產力因素和價值創造動力。

要實現“5G網原生”的理想狀態，企業從一開始就應該將5G專網所提供的能力視為一種生產力要素，納入到企業有關商業模式、業務流程和業務系統的整體設計中去，實現5G專網與行業運營技術（OT）、IT系統、工業IOT平臺以及產品與服務的有機整合，促使5G網絡能力無縫地融入到行業生產、流程自動化、流程可視化、人機交互、物流轉運、倉管等運作流程中去。

從實踐的角度看，企業可以選擇在5G專網上運營一些關鍵業務系統，然后逐步擴展。例如，一個汽車工廠，可以從基于5G專網的大規模物聯網（mMTC）應用開始，以連接成群的工業物聯網傳感器到企業云，使能制造設備和制造流程的數字化和可視化；然后部署超可靠低延遲通信（uRLLC），以支持基于虛擬現實的支持工具和控制工業機器人，將制造流程進化到更自動化運作的環境中去；此外，企業可能希望將服務范圍擴大到工廠以外的車輛，首先是經銷商，然后是車輛的私人所有者，以進行售后性能監控。