5G專網(wǎng)解決方案及創(chuàng)新應(yīng)用介紹

摘要：文章重點(diǎn)介紹5G專網(wǎng)現(xiàn)狀，特別是中國移動最新提出的“優(yōu)享、專享、尊享”3種5G專網(wǎng)模式。重點(diǎn)闡述了廣東移動5G工業(yè)專網(wǎng)的相關(guān)解決方案，包括5G工業(yè)專網(wǎng)個人版（5G雙域?qū)＞W(wǎng)）方案、5G工業(yè)專網(wǎng)物聯(lián)版（5G行業(yè)專網(wǎng)）方案，以及這些解決方案的優(yōu)勢。最后給出廣東移動5G專網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用案例，充分展現(xiàn)了5G專網(wǎng)的實(shí)用方便、安全可信的特點(diǎn)，揭示了5G專網(wǎng)在行業(yè)應(yīng)用中的廣闊前景。

關(guān)鍵詞：5G專網(wǎng)；解決方案；5G工業(yè)專網(wǎng)個人版；5G工業(yè)專網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)版；創(chuàng)新應(yīng)用

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.05.038

中圖分類號：TN 925.53" " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)示碼：B" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）05-0-05

Abstract： The current situation of private 5G network was introduced in this paper， especially for three modes of China Mobile \"Premium， Dedicated， Respect\". The related solutions of Guangdong Mobile industrial private 5G network were highly presented thereafter， including industrial private 5G network for personal version （dual-domain private 5G network） scheme and industrial private 5G network for IOT version （industrial private 5G network） scheme， as well as advantages of solutions. Finally， the innovative application case of Guangdong Mobile private 5G network was presented. The practical and convenient， safe and credible characteristics were fully demonstrated for private 5G network. The broad prospect of private 5G network application was shown in the industry.

Key words： private 5G network; solutions; industrial private 5G network for personal version; industrial private 5G network for Internet of Things version; innovative applications

0" 引言

我國已建成全球領(lǐng)先最大規(guī)模的5G網(wǎng)絡(luò)，據(jù)工信部發(fā)布數(shù)據(jù)，2022年11月我國的5G基站總數(shù)達(dá)228.7萬座。5G應(yīng)用已開始進(jìn)入各種行業(yè)，包括電信運(yùn)營商在內(nèi)的相關(guān)機(jī)構(gòu)也在開展5G的行業(yè)應(yīng)用測試，探索新的商業(yè)模式。5G具有的三大特點(diǎn)，即eMBB（enhanced Mobile BroadBand，增強(qiáng)移動寬帶）、uRLLC（Ultra-Reliable Low Latency Communications，高可靠低時延連接）、mMTC（massive Machine-Type Communications，海量機(jī)器類通信），為各行各業(yè)的應(yīng)用提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)。但是，5G網(wǎng)絡(luò)并不是天然地與所有的行業(yè)相適應(yīng)，各行業(yè)領(lǐng)域都有其獨(dú)特的需求，需要通過與之相適應(yīng)的5G專網(wǎng)建設(shè)，才能使得5G在特定行業(yè)的應(yīng)用中充分發(fā)揮作用。本文介紹了5G專網(wǎng)現(xiàn)狀，特別是中國移動推出的“優(yōu)享、專享、尊享”3種5G專網(wǎng)模式，同時介紹了廣東移動5G工業(yè)專網(wǎng)的相關(guān)解決方案和創(chuàng)新應(yīng)用案例，清晰地展示了5G專網(wǎng)在行業(yè)應(yīng)用的廣闊前景。

1" 5G專網(wǎng)及其現(xiàn)狀

通常我們將5G專網(wǎng)理解成一種特殊的局域網(wǎng)[1]。5G網(wǎng)絡(luò)具有的三大特點(diǎn)是eMBB、uRLLC、mMTC，但在多數(shù)情況下，各行業(yè)領(lǐng)域并不都是同時要用到這些業(yè)務(wù)特性。與此同時，部分企業(yè)期望為其服務(wù)的5G網(wǎng)絡(luò)具有高度可靠性、安全性、隱私性，并能獲得完全的控制權(quán)等，顯然這些特定需求對于5G公網(wǎng)來講無法完全提供，而5G專網(wǎng)屬于定制化的網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)不同的企業(yè)要求進(jìn)行相應(yīng)的配置，在安全性和隱私方面優(yōu)勢顯著[2]。

5G專網(wǎng)作為移動通信業(yè)務(wù)ToC到ToB的轉(zhuǎn)變，被視為行業(yè)下一個營收增長點(diǎn)。與傳統(tǒng)手機(jī)用戶eMBB業(yè)務(wù)不同，5G需要專網(wǎng)來賦能千行百業(yè)，實(shí)現(xiàn)向垂直行業(yè)的滲透。然而，專網(wǎng)并不是5G的專屬名詞，各行各業(yè)早就擁有自己的專網(wǎng)，例如鐵路系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等。5G專網(wǎng)的價值在于打破原有專網(wǎng)獨(dú)立的生態(tài)壁壘，利用5G產(chǎn)業(yè)鏈加速專網(wǎng)落地、運(yùn)營和演進(jìn)，因此，5G專網(wǎng)受到政府部門的高度重視，工信部等十部門印發(fā)了《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動計劃（2021—2023年）》，面向信息消費(fèi)、實(shí)體經(jīng)濟(jì)、民生服務(wù)三大領(lǐng)域，重點(diǎn)推進(jìn)5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智慧港口、智慧采礦、智慧教育、智慧醫(yī)療等15個行業(yè)的5G應(yīng)用，使得我國的5G專網(wǎng)迅速發(fā)展[3]。此外，根據(jù)咨詢機(jī)構(gòu)Grand View Research預(yù)測，全球5G專網(wǎng)市場2020年至2027年間的復(fù)合年增長率將達(dá)到37.8%，預(yù)計到2036年，全球?qū)τ?G專網(wǎng)的支出將超過5G公網(wǎng)[4]。

從行業(yè)用戶角度來看，5G專網(wǎng)應(yīng)滿足行業(yè)應(yīng)用的5大需求，包括獨(dú)享網(wǎng)絡(luò)資源、提供數(shù)據(jù)安全隔離與保護(hù)、承載多類業(yè)務(wù)、可自主進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、專網(wǎng)和公網(wǎng)能夠有很好的融合等。對于垂直行業(yè)，5G專網(wǎng)的需求主要有3個方面：①業(yè)務(wù)可用，行業(yè)客戶的某個用戶群需要在可用度、帶寬、時延、抖動、丟包率、開通效率上提供差異化服務(wù)處理；②安全可信，某些行業(yè)對于安全性和可靠性要求極高，需要5G網(wǎng)絡(luò)與其他業(yè)務(wù)隔離，做到數(shù)據(jù)不出園區(qū)或不出行業(yè)內(nèi)網(wǎng)，并將這些信息嵌入行業(yè)用戶業(yè)務(wù)系統(tǒng)，支持其業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)一步智能化、自動化；③自主可控，某些行業(yè)用戶希望對5G網(wǎng)絡(luò)的能力（如帶寬、時延等）KPI進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)一定程度的自主管理、維護(hù)和配置，甚至要求部分網(wǎng)元設(shè)備（如邊緣計算、核心網(wǎng)關(guān)等）資產(chǎn)歸企業(yè)自己所有[5]。

對于垂直行業(yè)領(lǐng)域，5G專網(wǎng)建設(shè)方案主要有2種：一種是通過網(wǎng)絡(luò)切片和UPF分流技術(shù)，將企業(yè)用戶數(shù)據(jù)傳送到企業(yè)內(nèi)網(wǎng)；另一種方式是采用專用5G頻段，企業(yè)自建5G專網(wǎng)。電信運(yùn)營商在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維和建設(shè)方面積累了豐富的經(jīng)驗，在5G時代可充分發(fā)揮優(yōu)勢，打造標(biāo)準(zhǔn)化5G專網(wǎng)，更快地構(gòu)建各行業(yè)領(lǐng)域的端到端運(yùn)營體系，以滿足企業(yè)客戶的需求[6]。如圖1所示。

不同的行業(yè)有著不同的特色需求，比如能源行業(yè)特別重視對數(shù)據(jù)的安全保護(hù)與隔離，對網(wǎng)絡(luò)安全要求很高，特別是核能發(fā)電等，需要使用專門的5G無線網(wǎng)和核心網(wǎng)。因此，5G專網(wǎng)的建設(shè)需要構(gòu)建一個能夠體現(xiàn)行業(yè)特征的網(wǎng)絡(luò)，從而滿足企業(yè)的獨(dú)特需求。參與建設(shè)的設(shè)備商和運(yùn)營商既需要熟悉5G網(wǎng)絡(luò)，又需要對這些行業(yè)有充分的了解，清楚其應(yīng)用場景[7]。

2020年6月，中國移動根據(jù)不同行業(yè)的業(yè)務(wù)場景和實(shí)際需求，公布了6種網(wǎng)路需求：超低時延控制、高清視頻回傳、數(shù)據(jù)不出場、安全隔離、定制建網(wǎng)，以及面向用戶的網(wǎng)絡(luò)自運(yùn)維、自服務(wù)、自開發(fā)等。根據(jù)“靈活組網(wǎng)、按需定制”的思想，中國移動推出“優(yōu)享、專享、尊享”5G專網(wǎng)模式，如圖2所示[8]。其中，優(yōu)享模式，可提供業(yè)務(wù)加速與業(yè)務(wù)隔離兩類網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，滿足用戶對網(wǎng)絡(luò)速率、時延以及可靠性的優(yōu)先保障需求；專享模式通過增強(qiáng)覆蓋和MEC邊緣計算，滿足用戶對數(shù)據(jù)不出場、超低時延等業(yè)務(wù)需求；尊享模式通過對基站、頻率等專建專享，滿足用戶的高安全性、高隔離度、定制化的建網(wǎng)需求[9]。

2" 5G專網(wǎng)解決方案

2.1 中國移動5G專網(wǎng)建設(shè)方案

通常對于ToB（2B）和ToC（2C）的5G專網(wǎng)有兩種建設(shè)模式：分開建設(shè)或合一建設(shè)，目的是減少耦合，以實(shí)現(xiàn)快速建網(wǎng)、簡化規(guī)劃和運(yùn)維，具有建設(shè)周期短、擴(kuò)容快的特點(diǎn)，圖3給出了中國移動ToB和ToC兩張網(wǎng)部署方案。

根據(jù)中國移動集團(tuán)的ToB和ToC部署方案，廣東移動提出了與之相適應(yīng)的5G ToB專網(wǎng)建設(shè)方案，如圖4所示，其中，UDM、AUSF、PCF、SMF、AMF、NRF、NSSF在核心數(shù)據(jù)中心部署，而UPF下沉到邊緣數(shù)據(jù)中心；控制面采用集中維護(hù)方式，而用戶面則分散維護(hù)，勿需特殊號段。同時，UPF為與4G進(jìn)行互通時的融合節(jié)點(diǎn)，用戶根據(jù)切片信息來選擇相對應(yīng)的UPF。

2.2 廣東移動5G工業(yè)專網(wǎng)解決方案

針對企業(yè)或大型園區(qū)現(xiàn)有移動辦公訪問內(nèi)網(wǎng)的VPN方式存在帶寬不穩(wěn)定、速率低、成本高等問題，以及園區(qū)內(nèi)傳統(tǒng)Wi-Fi接入方式存在易受干擾、移動性差、不安全等問題[10]，廣東移動提出基于已建成的廣東省5G精品網(wǎng)絡(luò)和正在建設(shè)的700MHz 5G網(wǎng)絡(luò)，以及5G行業(yè)專網(wǎng)（ToB）和5G雙域?qū)＞W(wǎng)（ToB、ToC）解決方案，通過推廣可快速部署的5G專網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，滿足園區(qū)公共服務(wù)網(wǎng)和企業(yè)信息網(wǎng)的接入需求、工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)的部分接入需求（針對時延/帶寬要求不太高以及無須下沉UPF等生產(chǎn)輔助的應(yīng)用場景），以及廣域漫游接入企業(yè)或者園區(qū)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的需求。對已建設(shè)有內(nèi)網(wǎng)的企業(yè)和園區(qū)，還廣泛存在內(nèi)外網(wǎng)隔離訪問的需求，包括滿足如下需求：滿足本企業(yè)員工“不換卡、不換號”使用5G終端訪問企業(yè)內(nèi)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)；通過5G網(wǎng)絡(luò)替換或協(xié)同現(xiàn)有的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，滿足員工在工業(yè)園區(qū)內(nèi)訪問企業(yè)內(nèi)網(wǎng)；通過5G網(wǎng)絡(luò)接入方式替換現(xiàn)有VPN接入方式，滿足員工廣域漫游場景中移動辦公需求；對生產(chǎn)信息有保密需求的企業(yè)，通過5G專網(wǎng)限定移動終端在工業(yè)制造園區(qū)內(nèi)才能訪問內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)。

基于5G工業(yè)專網(wǎng)建設(shè)方案，廣東移動提出了安全可信的5G工業(yè)專網(wǎng)個人版（5G雙域?qū)＞W(wǎng)）方案和5G工業(yè)專網(wǎng)物聯(lián)版（5G行業(yè)專網(wǎng)）方案。

2.2.1 5G工業(yè)專網(wǎng)個人版（5G雙域?qū)＞W(wǎng)）解決方案

針對園區(qū)和企業(yè)廣域漫游移動辦公場景，為解決工作手機(jī)一機(jī)多用，公私分離業(yè)務(wù)，滿足員工差旅時接入內(nèi)網(wǎng)的移動辦公需求，廣東移動提出通過雙域?qū)＞W(wǎng)UPF進(jìn)行公/專網(wǎng)業(yè)務(wù)分流、N6口專線接入企業(yè)/園區(qū)內(nèi)網(wǎng)、用戶簽約專用DNN（保留CMNET通用DNN的簽約）的解決方案。對于本地訪問，5G手機(jī)接入5G基站，通過專用DNN接入雙域?qū)＞W(wǎng)UPF，根據(jù)目標(biāo)IP地址將數(shù)據(jù)分流至企業(yè)/園區(qū)內(nèi)網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)；對于漫游訪問，企業(yè)員工5G手機(jī)終端在漫游地通過專用DNN信息找到歸屬地雙域?qū)＞W(wǎng)UPF，先接入拜訪地的UPF作為I-UPF，再把流量送回到歸屬地雙域?qū)＞W(wǎng)UPF，雙域?qū)＞W(wǎng)UPF根據(jù)目標(biāo)IP地址將數(shù)據(jù)分流至企業(yè)/園區(qū)內(nèi)網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)。圖5給出了廣東移動5G工業(yè)專網(wǎng)個人版（5G雙域?qū)＞W(wǎng)）解決方案。

此外，廣東移動還提出了多園區(qū)、多分支機(jī)構(gòu)場景5G工業(yè)專網(wǎng)個人版解決方案，包括辦公地和內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器不在同一地市，異地市多園區(qū)接入的情形。

2.2.2 5G工業(yè)專網(wǎng)物聯(lián)版（5G行業(yè)專網(wǎng)）解決方案

對于企業(yè)或者園區(qū)內(nèi)網(wǎng)物聯(lián)終端的接入，其業(yè)務(wù)需求包括固定或者移動無線接入、僅訪問企業(yè)或者園區(qū)內(nèi)網(wǎng)、數(shù)據(jù)隔離，技術(shù)方案采用通過ToB共享UPF、N6口專線接入園區(qū)內(nèi)網(wǎng)、用戶簽約專用DNN。對于本地訪問，采用5G物聯(lián)終端設(shè)備接入5G基站，通過專用DNN接入ToB共享UPF，UPF通過專線訪問企業(yè)/園區(qū)內(nèi)網(wǎng)；對于互聯(lián)網(wǎng)訪問，如物聯(lián)終端需訪問互聯(lián)網(wǎng)，由企業(yè)或者園區(qū)提供互聯(lián)出口進(jìn)行訪問。如圖6所示。

2.2.3 5G工業(yè)專網(wǎng)方案優(yōu)勢

廣東移動的5G工業(yè)專網(wǎng)方案具有顯著的優(yōu)勢，特別是在廣東地區(qū)，廣東移動已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全省市、縣區(qū)以及百強(qiáng)鎮(zhèn)核心區(qū)域的全面覆蓋，開展了700 MHz 5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，將實(shí)現(xiàn)全省所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)、行政村的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋。同時，已完成全省邊緣計算架構(gòu)布局，UPF+MEC均已下沉至市一級，重點(diǎn)區(qū)域按需下沉，大大降低了端到端網(wǎng)絡(luò)時延。此外，廣東移動還提供省、市（縣）、網(wǎng)格三級支撐服務(wù)體系，屬地化運(yùn)營，電信級專網(wǎng)集中提供運(yùn)維服務(wù)，這些都為5G工業(yè)專網(wǎng)的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。在技術(shù)方面，廣東移動5G工業(yè)專網(wǎng)解決方案的優(yōu)勢體現(xiàn)在如下幾個方面。

（1）高性價比：滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)網(wǎng)絡(luò)接入需求，包括園區(qū)公共服務(wù)網(wǎng)和企業(yè)信息網(wǎng)的接入、工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)接入、廣域漫游接入企業(yè)或者園區(qū)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的需求，解決了傳統(tǒng)Wi-Fi接入方式易受干擾、移動性差、不安全等問題，以及傳統(tǒng)VPN接入方式帶寬不穩(wěn)定、速率低、成本高等問題。

（2）安全可靠：具有5G安全增強(qiáng)、業(yè)務(wù)安全隔離、基于位置接入控制、網(wǎng)絡(luò)QoS優(yōu)先策略保障等特性。

（3）配置靈活：通過QoS、網(wǎng)絡(luò)切片等手段，滿足不同場景對特定網(wǎng)絡(luò)速率、時延及可靠性的優(yōu)先保障需求，支持按需靈活配置。

（4）優(yōu)質(zhì)體驗：支持用戶手機(jī)不換卡不換號，公專網(wǎng)無感分流；提供專網(wǎng)鑒權(quán)服務(wù)，無須用戶手動認(rèn)證。

3" 5G專網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用案例

疫情打亂了集中辦公模式，傳統(tǒng)遠(yuǎn)程辦公以VPN方式為主，需搭建網(wǎng)關(guān)并通過對數(shù)據(jù)包多次封裝及數(shù)據(jù)處理以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問。該方式無論在手機(jī)、PC端操作均多有不便，易斷聯(lián)，且在數(shù)據(jù)量大、連接數(shù)多的場景下，網(wǎng)絡(luò)劣化嚴(yán)重。針對VPN方式中的痛點(diǎn)，中國移動提出5G雙域?qū)＞W(wǎng)解決方案，以5G專網(wǎng)為基礎(chǔ)提供服務(wù)于5G公眾用戶的ToB和ToC雙域網(wǎng)絡(luò)模式，主要面向教育、醫(yī)療、文旅、政務(wù)、工業(yè)、商貿(mào)等行業(yè)，滿足用戶“不換卡、不換號、不手動切換”，安全訪問內(nèi)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)的需求，助力辦公移動化，靈活化。

廣東移動公司通過搭建5G雙域辦公專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)廣東移動員工在省內(nèi)通過5G專網(wǎng)隨時接入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)及互聯(lián)網(wǎng)，解決員工遠(yuǎn)程辦公接入內(nèi)網(wǎng)的需求。廣東移動采用圖5所示的5G雙域?qū)＞W(wǎng)解決方案，在該解決方案中，5G手機(jī)接入5G基站，通過專用DNN接入雙域?qū)＞W(wǎng)UPF，根據(jù)目標(biāo)IP地址將數(shù)據(jù)分流至公司內(nèi)網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)。

采用廣東移動5G雙域?qū)＞W(wǎng)，只需簡單幾個操作，便能實(shí)現(xiàn)隨時隨地高效辦公，具體方法如下。使用5G手機(jī)終端：打開手機(jī)“啟用5G網(wǎng)絡(luò)”開關(guān)，確認(rèn)手機(jī)處于5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，直接訪問內(nèi)部辦公網(wǎng)。通過計算機(jī)使用：打開5G手機(jī)“個人熱點(diǎn)”開關(guān)，注意將手機(jī)和本地Wi-Fi連接斷開，在計算機(jī)連接上手機(jī)熱點(diǎn)后，在瀏覽器中訪問內(nèi)部辦公網(wǎng)址。

由圖7可以看出，廣東移動員工的5G手機(jī)，無須復(fù)雜的操作，即可方便地接入公司的辦公網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)異地全流程辦公。

4" 結(jié)束語

隨著5G加速賦能各行各業(yè)，5G專網(wǎng)成為新風(fēng)口，市場前景廣闊。5G專網(wǎng)正在從1.0向2.0邁進(jìn)，由ToB通用網(wǎng)絡(luò)向各行業(yè)定制的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。與此同時，中國移動發(fā)布了5G專網(wǎng)技術(shù)體系2.0，從三大類12大能力擴(kuò)展為四大類24大能力，進(jìn)一步完善了中國移動5G專網(wǎng)服務(wù)垂直行業(yè)服務(wù)能力，推動智慧工廠、智慧礦山、智慧港口、智慧醫(yī)療等多行業(yè)進(jìn)入規(guī)模復(fù)制階段。本文對5G專網(wǎng)的需求、現(xiàn)狀，中國移動5G專網(wǎng)解決方案，以及在廣東移動實(shí)施5G雙域?qū)＞W(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用案例進(jìn)行了介紹，充分體現(xiàn)了5G專網(wǎng)的實(shí)用方便、安全可信的特點(diǎn)。隨著5G專網(wǎng)的演進(jìn)發(fā)展，今后需要產(chǎn)業(yè)界的持續(xù)投入和探索，從網(wǎng)絡(luò)、平臺、應(yīng)用等多個層面實(shí)現(xiàn)5G專網(wǎng)落地，更好地實(shí)現(xiàn)5G賦能千行百業(yè)的目標(biāo)。

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