5G雙域專網解決方案淺析

趙際洲，周欣，谷群，都晨輝，黎丹

（1.中國移動通信研究院，北京 100053；2.中國移動通信集團有限公司，北京 100053）

0 引言

作為新型基礎設施建設中的領頭羊，5G 以融入千行百業，助力數字化、智能化轉型升級為初心，實現“5G+行業”的融合發展，推動經濟社會發生全方位的變革[1]。其中以校園、政務、醫療以及文旅行業為代表，希望通過5G 網絡替代或協同企業已有的Wi-Fi 網絡，在實現企業員工（如在校師生或政務人員等）使用個人手機正常訪問互聯網的同時，可以滿足員工在企業園區內問企業應用的數據流不出企業內網的需求，實現2C 和2B 業務的雙跨與共融[2]。針對2C 用戶兼具2B 業務屬性，需訪問內網且互聯網滿足生活及學習辦公等場景需求，本文提出2B2C（To Business To Consumer）雙域專網方案，為行業客戶提供無死角的業務覆蓋以及用戶無感的互聯網業務和企業園區業務的平滑銜接，與此同時，雙域專網方案也為運營商打開了2B2C 融合服務的商業新模式，實現了2B、2C 業務相互拉動。

1 5G雙域專網業務需求分析

1.1 典型行業需求示例

隨著5G 與行業市場的融合進程不斷深入，2B2C 融合專網的需求明顯增加，尤其適用于教育、文旅、政務等行業，如圖1 所示。此類企業出于辦公及業務數據的保密性，通常會建設企業專用的私網，而其從業人員通常使用的是2C 卡，需要保障從業人員通過2C 卡進行企業內網的訪問及互聯網的訪問，即亟需通過2B2C 雙域專網來實現對于從業人員的企業專網的對接服務。

圖1 5G專網行業及場景分布圖

基于對行業客戶需求的理解以及可實現的業務場景，我們以教育、文旅及政務行業的典型需求為例進行梳理。

（1）教育行業。以各大高校為代表[3]，校園客戶的普遍要求包括四點：第一，校園師生在校園區域內可以通過5G 訪問校園內網，遵循現有校園網的運營模式，由校園來負擔相應的業務資費；第二，校園師生訪問外網通過運營商網絡疏導，按照標準2C 資費向師生計費；第三，校園師生在全國范圍內可以訪問校園內網，并統一計費；第四，全國其他省用戶師生漫游到該校，也可以訪問校園內網，并統一計費[4]。

（2）文旅行業。以劇院、博物館、體育場等客戶為代表，此類客戶希望依托5G 提供的大帶寬、低時延及邊緣計算能力，利用AR（Augmented Reality）、VR（Virtual Reality）等技術，開展更豐富、更沉浸式的業務，提升場館的游覽體驗，例如在博物館通過AR 技術展示文物信息等。這就要求在指定的場館區域內，游客可以訪問內部網址或應用，這部分流量由文旅行業客戶統一付費。從文旅行業的特點看，游客可能是本地用戶也可是外省拜訪用戶。

（3）政務行業。客戶為相關企事業單位，涉及諸多辦公場景，需滿足從業人員的辦公及生活通信需求。以警務通為例，執法人員可通過警務終端接入公安內網，對人員、車輛等信息進行管理，為一線人員提供及時準確的信息支持，同時也可以滿足個人通信需求。

1.2 雙域專網需求梳理

通過不同行業對雙域專網需求的梳理，共性需求可總結為以下三點：第一，公眾用戶“不換卡、不換號”使用5G 終端訪問企業5G 內網及互聯網；第二，校園、政府、文旅、醫院的企業專網，應與移動通信的公共網絡相互隔離；第三，行業客戶期望利用5G 網絡與企業原有Wi-Fi 網絡協同或直接替代，同時期望由企業來承擔員工訪問企業內網的流量費用，而員工的互聯網訪問流量費用則由員工自行承擔。

1.3 需求要素分析

從典型行業的應用場景來看，不同行業的服務人群特征、業務開展范圍、用戶終端可控性、費用結算方式等均存在差異性需求。服務人群方面，高校的校園師生等用戶群體是相對固定的，而文旅場景中游客具有不確定性，需為所有到訪游客提供服務。業務開展范圍方面，高校期望校園師生在本地市均可訪問校園網，而對于文旅場景，則期望游客離開場館就無法訪問場館內網。用戶終端可控性方面，部分政務行業存在統一配發終端的可能性，而對于高校的校園師生，終端自行購買，指定終端難以實施。費用結算方面，高校師生和游客優惠結算也有區別，針對訪問內網的流量，在指定區域內及本地市內優惠計費均存在需求。

綜合考慮不同場景面向的用戶群體、業務覆蓋的區域、用戶終端類型、計費模式等四方面的不同需求，表1中整理形成對應的分解因素以及場景舉例，為適配對應的解決方案做好準備。

表1 業務需求分解因素

2 5G雙域專網技術解決方案

2.1 匹配四大需求要素的關鍵技術

對應需求的四個要素，本節從區分用戶、區分位置、本地分流和優惠計費分別給出相應的技術方案。

（1）區分用戶的技術

區分用戶指業務能力只針對部分指定用戶，實際部署時應結合當前網絡能力和業務需求進行選擇。

1）方案1：業務簽約方案

通過集團客戶模式對2C 用戶進行園區本地卸載規則的簽約，針對固定人群的后向簽約，校園/ 園區通過政企業務模式，將師生/ 員工信息同步給BOSS 系統，由BOSS 系統對上述師生/ 員工，進行統一的后臺業務規則的簽約，無需個人操作。適合校園類用戶人群可統計、可批量管理的客戶。

2）方案2：靜態號段配置

通過在PCF 或SMF 上靜態配置用戶號段，實現基于號段的策略下發。該方案更適合于用戶號段連續的情況，例如政府/ 企業中使用批量新開卡的客戶。

3）方案3：企業定制

通過能力開放機制，由企業選擇需要服務的用戶，經由NEF 下發給網絡。適用于劇院等場景，目標人群具有不確定性和隨機性的客戶。

（2）區分位置的技術

區分位置限制業務能力即只在某個區域為用戶提供專網業務，位置粒度可以基于小區、基站、TA 和PRA 區域，其對應的位置監控方式及效果說明如表2 所示。在業務流程上，由PCF 通過SMF 向AMF 進行位置訂閱，當用戶進入指定區域后，AMF 檢測到用戶的位置并通知SMF，SMF 向PCF 上報位置變化。

表2 區分位置的技術方案

（3）本地分流技術

本地分流即為用戶將專網流量在指定的設備上疏導，一般有兩種技術實現方案，一類是沿用傳統4G 的APN/DNN 的方式，即通過專用DNN 實現內網流量疏導。另外一類是ULCL（Uplink Classifier）方式，如圖2 所示，ULCL[5]技術架構是5G 標準中提出的一種本地分流架構，僅限5G 接入支持。結合用戶終端情況，使用ULCL 方式對終端無額外要求，可以采用通用DNN 實現分流效果，而對于DNN 方式，若采用多DNN，則需要終端配置或定制化改造。

圖2 ULCL技術架構圖

ULCL 技術架構中，可在UE 的原有會話中，插入一個ULCL UPF 作為分流器，根據目的地址進行分流[6]。以校園舉例，某學生在家中使用5G 終端會使用建立的通用DNN會話訪問互聯網，業務流量的導向對應到架構圖中，即為由AN 到PSA（PDU session anchor）1 UPF 然后疏導至互聯網；若該學生移動到校園區域內，則會觸發SMF 為其插入ULCL UPF，并選擇PSA2 UPF 連接到校園內網，那么該學生在校園區域內既可以訪問互聯網，也可以訪問校園內網，ULCL基于報文的目的地址進行判斷，將不同的業務流量導向不同的網絡，訪問互聯網的流量導向為AN 經由ULCL UPF 到PSA1 UPF，再疏導至互聯網，訪問校園內網的流量導向為AN 經由ULCL UPF 到PSA2 UPF，再疏導至校園內網。

通常會將ULCL UPF 和PSA2 UPF 合一部署。ULCL UPF、PSA1 UPF 和PSA2 UPF 也可以合并部署，將三個邏輯實體合一，從而簡化網絡復雜度。

（4）優惠計費技術

業務計費環節重點需要解決如何將園區流量從通用流量中剝離，并進行單獨收費，需要核心網側支持識別園區流量并獨立標記，業支計費系統能夠根據不同的標記進行獨立的劃價核算與扣費。

在技術實現上，優惠計費架構圖如圖3 所示[7]，為了實現對目標人群訪問園區內網流量的折扣或后向統付計費，網絡側可以對園區內網流量采用UPF ID 標記，或采用新的RG 進行標記。BOSS 根據UPF ID 或RG 識別需要進行差異化計費的園區網流量，并進行折扣或后向統付計費，且不進行超套判斷。當訪問大網通用流量超套后，如執行超套限速策略，對園區內網流量的訪問也會被限速。

圖3 優惠計費架構圖

2.2 典型解決方案

結合實現客戶需求的四大關鍵技術，本節形成兩大類解決方案，主要包括基于DNN 及ULCL 的雙域專網方案，即以分流方案為基礎，疊加用戶、位置和計費等能力。當前階段兩類方案均存在一定的局限性，本節基于多種維度進行分析對比，探討兩類方案更適用的業務場景。

（1）基于DNN 分流的雙域專網方案

DNN 分流是為園區用戶簽約園區專用DNN，通過專用DNN 進行本地業務疏導，4G/5G 場景均適用，DNN分流方案分為單DNN 方案及多DNN 方案。

1）單DNN 方案

單DNN 方案即只為園區用戶簽約園區專用DNN，所有業務數據流量均匯聚至支持專用DNN 的UPF，單DNN 方案的架構圖如圖4 所示：

圖4 單DNN方案架構圖

在用戶簽約上，只為用戶簽約專用DNN，通過糾錯機制為用戶建立專用DNN 會話，承載所有流量。

在局限性方面，第一，由于僅有專用DNN，無法進行國際漫游；第二，即使用戶訪問互聯網，該部分流量仍需全部匯聚至園區專用UPF，對設備容量要求大；第三，國內漫游場景下，用戶在拜訪地訪問互聯網的業務仍需要經由歸屬地UPF 疏導至互聯網，路由的迂回增加了業務時延，影響業務體驗。

2）多DNN 方案

多DNN 方案即除通用DNN 外，為園區用戶新增簽約園區專用DNN，互聯網流量從地市通用UPF 出口，園區流量匯聚至支持專用DNN 的UPF，多DNN 方案的架構圖如圖5 所示：

圖5 多DNN方案架構圖

在用戶簽約上，用戶需要簽約CMNET 及專用DNN，受限于當前商用終端暫不支持URSP 功能，當前比較普遍的方式是通過手動方式完成通用DNN和專用DNN的切換，或者行業客戶在定制終端上安裝專屬APP 進行切換。

在局限性方面，無論是手動切換還是定制終端，均屬于用戶有感知的業務分流，影響業務操作體驗。

（2）基于ULCL 分流的雙域專網方案

該方案是利用ULCL 本地分流技術，即ULCL UPF識別出訪問園區的業務并通過邊緣輔錨點UPF 進行流量本地疏導，其他訪問公網的流量仍從主錨點UPF 出口。基于ULCL 分流的技術架構圖如圖6 所示。

圖6 ULCL方案架構圖

實際應用時，可依據業務情況考慮是否區分用戶。若不區分用戶，即所有用戶分流，則由SMF 為所有進入園區區域的用戶進行ULCL 插入，完成本地分流，適用于園區業務受眾人群具有隨機性和不確定性的場景，如文旅場景；若區分用戶，即特定用戶分流，則由BOSS為園區用戶簽約，PCF 根據用戶簽約為進入園區區域的用戶下發ULCL 插入和分流策略，適用于園區企業提供了用戶群體范圍的場景，如校園場景。

在局限性方面，由于ULCL 方案是5G 專用方案，僅適用于5G 用戶，在5G 用戶使用5G 接入時可訪問內網，若5G 信號不好導致回落至4G，業務會發生中斷，是否還可以訪問內網則取決于內網是否允許通過公網（例如VPN 方式）訪問。基于ULCL 的分流方案適用于本地分流的業務場景，無法支持省內漫游。

在落地應用時，考慮到IP 地址沖突的風險，可以開啟DNN 糾錯，采用專用DNN 進行基于ULCL 的業務訪問，作為ULCL 技術方案的一種應用方式，采用專用DNN 和通用DNN 對于ULCL 技術架構、本地分流的信令流程等均無影響。

（3）分析比較

基于DNN 的分流方案及基于ULCL 的分流方案均存在一定的局限性，表3 通過對簽約流程、數據配置、技術成熟度、計費方案、局限性的分析對比，探討兩類方案更加適用場景。

表3 典型解決方案對比

經過分析與對比，結合客戶需求，兩類方案的選擇考慮如下：

當5G 覆蓋良好，用戶需要無感知訂購業務，且僅需在本地市進行業務時，建議使用ULCL 方案，但在回落4G 時業務可能中斷。

當用戶需要在4G 確保使用，或者存在外省訪問雙域專網的場景，建議采用DNN 方案。當能接受無國際漫游能力和跨省漫游時延增大等體驗風險時，則可考慮單DNN 方案；當支持定制終端，或者接受使用中每次均需手動選擇DNN，則可考慮多DNN 方案。

3 部署實施方案分析

本節針對基于DNN 和ULCL 分流的雙域專網方案的部署模式進行分析，實際部署時需考慮行業客戶對于UPF 是否部署在園區的需求，基于性價比進行部署模式的選擇。

3.1 DNN方案部署模式

當使用基于DNN 分流的雙域專網方案時，需部署可服務于該DNN 的專網UPF，部署時可考慮采用地市共享模式或園區專享模式，如圖7 所示。

利用本文模型，在混凝土澆筑溫度等條件不變的情況下，模擬計算不同導熱系數時A處頂部與中部的溫度峰值，得到結果如圖5所示。

圖7 基于DNN的方案部署模式示意圖

（1）共享模式

復用地市UPF 作為支持專用DNN 的UPF，并與園區專網通過隧道連接。共享模式下，在時延體驗方面，由于園區業務需繞經到地市UPF，時延較大；在維護難度方面，地市級UPF 維護難度小；在性價比方面，復用地市統建UPF 成本低。

（2）專享模式

新建園區UPF 作為專用DNN 的UPF。專享模式下，在時延體驗方面，由于UPF 部署在園區，業務時延較小；在維護難度方面，園區級UPF 維護難度較大；在性價比方面，專網UPF 成本較高。

3.2 ULCL方案部署模式

當使用基于ULCL 分流的方案時，ULCL UPF 存在地市分流、園區分流兩種部署模式，如圖8 所示。

圖8 基于ULCL方案部署模式示意圖

（1）地市分流模式

選取專用地市UPF 或者復用地市UPF 作為園區分流專用的ULCL+PSA1 UPF，并與園區專網通過隧道連接。地市分流模式下，在時延體驗方面，由于園區業務需繞經到地市UPF，時延較大；在維護難度方面，園區業務均匯聚至ULCL+PSA UPF，地市級UPF 維護難度小；在性價比方面，復用地市統建UPF 成本低，采用專用地市UPF 的成本隨著園區數的增加而降低。

（2）園區分流模式

園區新建2C邊緣UPF作為ULCL+PSA1 UPF 用于疏導園區用戶的公網流量，地市級UPF 作為PSA0 UPF。園區分流模式下，在時延體驗方面，ULCL+PSA1 UPF 部署在園區，園區業務時延較小；在維護難度方面，園區業務均匯聚至ULCL+PSA UPF，維護難度小；在性價比方面，需考慮增加邊緣UPF 成本。

4 典型行業應用建議

由于目前雙域專網并沒有可以適用于所有需求場景的統一且完善的方案，基于當前行業差異化需求及技術匹配度，教育、政務、文旅等行業的業務在落地時可選擇不同的雙域專網技術方案。本節結合技術方案及行業案例的應用情況，對當前各行業的方案選擇進行分析與探討。

（1）政務：政務行業客戶具備統一采購終端的可行性，若行業客戶可采用定制終端，則考慮基于專用DNN的雙域專網方案；以警務通為例，警務通終端上可手動切換通用和專用DNN，地市需分別部署2B 及2C 的UPF。在訪問互聯網業務時，2C UPF 將業務流量疏導至互聯網，在訪問內網業務時，2B UPF 將業務流量疏導至警務內網。

（2）教育：以高校客戶較為普遍，高校師生客戶群體明確，且使用的終端是商用手機，建議考慮特定用戶分流的ULCL 雙域專網方案滿足本地分流的業務需求。基于ULCL 的方案，運營商部署邊緣UPF 作為ULCL 及輔錨點UPF 連接校園網絡，復用2C 地市UPF 做為主錨點連接互聯網。在訪問互聯網業務時，業務流量經由邊緣UPF（作為ULCL UPF）及2C 地市UPF 疏導至互聯網，在訪問內網業務時，業務流量通過邊緣UPF（作為ULCL UPF 及輔錨點UPF）疏導至校園網絡。基于DNN 的方案在高校也有相應案例的業務探索，運營商為高校師生開新的SIM 卡并簽約專用DNN，復用地市UPF 連接互聯網和校園網絡。訪問校園網絡及互聯網均由地市UPF 疏導。

（3）文旅：劇場類客戶群體具有隨機性和不確定性，建議考慮所有用戶分流的ULCL 雙域專網方案滿足本地分流的業務需求。同運營商部署邊緣UPF 作為ULCL 及輔錨點UPF 連接場館網絡，復用2C 地市UPF 做為主錨點連接互聯網。在訪問互聯網業務時，業務流量經由邊緣UPF 及2C 地市UPF 疏導至互聯網，在訪問內網業務時，業務流量通過邊緣UPF 疏導至場館網絡。

5 結束語

隨著5G 與教育文旅等行業的融合進程不斷深入，全國各省市正如火如荼地開展雙域專網業務的探索與落地，從兩類典型解決方案來看，基于ULCL 和DNN 的技術方案均可實現用戶本地同時訪問內外網，滿足行業客戶的基礎需求。在業務拓展中需選擇更合適的方案進行落地。本文從業務場景、關鍵技術、解決方案與對比、部署模式四個方面進行分析、論述，然而面向更豐富更多樣的業務需求，后續仍需完善技術方案，如提升漫游場景下的業務訪問體驗等，從而全面滿足行業需求，更加有效地助力5G 融入行業的數智化升級。