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5G 专网的抉择:网络切片还是“另起炉灶”?

5G 专网的抉择:网络切片还是“另起炉灶”?

  • 来源:网络
  • 更新日期:2020-04-28 14:22:46

摘要:"5G 专网究竟是采用切片技术好还是分配专用频谱比较好?"文 | 通信产业报 ( 网 ) 王改静近日,广东省工信厅联合通管局等 9 个省直部门提出向国家申请专用频段建设 10 个以上的...

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5G 专网究竟是采用切片技术好还是分配专用频谱比较好?

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文 | 通信产业报 ( 网 ) 王改静

近日,广东省工信厅联合通管局等 9 个省直部门提出向国家申请专用频段建设 10 个以上的 5G 专网受到业内关注,有关 5G 专网构建方式再次引起业内讨论。

特别是在运营商的大力宣传下,5G 要赋能千行百业,将 5G 网络用到垂直行业,专网被认为是 5G 最快的一个爆发点。那么究竟什么是 5G 专网?5G 专网,指专用于特定行业或企业的移动通信网络。

当前,5G 专网进入垂直行业理论上有两种路径可走,一种是运营商通过网络切片技术,使用 UPF 分流,将用户的数据直接传送到用户的内网;另一种是国家提供专用的 5G 频段,用于行业用户自建 5G 专网。

但目前国内出现的 5G 专网基本上采用的都是前者,如广东联通与格力、华为构建的基于 MEC 边缘云 + 智能制造领域的 5G SA 切片专网;山东移动与青岛港、华为打造的基于 5G SA 专网的智慧港口等,同时在医疗、煤矿、智能制造等垂直行业都有案例应用。

其中,广东省工信厅发的这份《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》的通知,提到关于 5G 专网的内容主要是建设 10 个以上 5G 专网、申请 1.4GHz 等相关频段在多个重点领域探索 5G 专网试点应用、5G 专网设备研发支持等内容,这为 5G 专网提出另一个路径受到业内的广泛关注。

切片还是频谱分配?各有利弊

据了解,广东是国内首个申请用于建设 5G 专网频段的省份,而在国外,德国、英国、日本为工业用户分配了区域性的 5G 专用频谱,例如德国将 3.8G 频段的部分频率发给制造业,日本则将 4.6G 至 4.8G 频段留作 5G 专用网络,但国内尚无分配 5G 行业频段。此前,日本富士通宣布其自建的 5G 专网正式商用,也受到业界的广泛关注。

那么5G 专网究竟是采用切片技术好还是分配专用频谱比较好?

中国移动研究院院长张同须认为,欧美有的运营商通过租赁方式建设专网,或者通过提供专用频率建设专网,但我们认为,通过运营商的公网,利用新技术的方式提供给不同的行业还是有优势,比如速率保障、可靠性保障等优势。公网可以提升我国频谱利用率,更好地实现 5G 引领,对垂直行业而言可降低成本、提升性能。

但也有其他业内人士表示,利用运营商的切片技术获得其实是属于虚拟专网,因为使用的并非是专网频率,尽管在不同切片,但物理网络还是一个,供电系统、传输也都是同一个,并不是真正意义上的专网,这种网络未来在面对公共安全、应急指挥、铁路或地铁信号调度等对于安全性要求极高的行业能否完全胜任还是未知之数。特别是对于时延和可靠性要求比较高的行业,必须使用专用频率,因为使用切片技术的专网可能无法保障这两个指标。

有更多的专家认为,在 5G 专网路径上,不管是运营商为代表的公网阵营,还是专网阵营,对 5G 专网建设方式都各有利弊。

但中国联通研究院物联网研究院中心副经理安岗此前在接受《通信产业报》全媒体记者采访时表示,目前的专网落后于公网 1.5 代,目前主流仍然是相当于 2G 或 3G 的技术,仅有部分领域例如政务网广泛引入 4G 技术,对于 5G 的探索也才刚刚开始。

其中,不少专家认为,目前专网走向 5G 的最大的问题是频谱分配问题,国内对 5G 专网专频持包容审慎的态度。中国信息通信研究院副院长王志勤认为,5G 频谱可能很难分给单独的一个行业,一方面我们积极探索行业的模式,另外积极研究 5G 行业应用是不是真的需要单独的专用频率,包括必要性、可行性及具体模式。

而 GSMA 此前更是给出直白建议,监管机构应避免在关键的频段中为垂直市场留出频谱,这种做法将阻碍 5G 最大使用效率的全面释放,并浪费频谱资源。

赛迪无线电所所长彭健则表示,不管是用切片还是分配频谱,需要考虑应用场景的需求和投入产生的性价比去综合评价,不能片面的认为哪种好那种不好,更多时候还是技术和经济的考量。

5G 专网与公网存在之道:长期共存?

此前,工信部印发的《关于推动 5G 加快发展的通知》提到,组织开展 5G 行业虚拟专网研究和试点,打通标准、技术、应用、部署等关键环节。开展 5G 行业(含工业互联网)专用频率规划研究,适时实施技术试验频率许可。

从工信部发布的《通知》来看,国家对于切片和频谱分配建设 5G 专网都给予支持。

5G 在行业的定位不仅仅是通信管道,更着重于连接,数据的传输和应用,将会与摄像头、AI、工业设备等相结合,发挥更大的应用价值。安岗对记者表示,尽管如此,专网更重要的是要保证其关键通信能力可靠以实现有效的指挥调度,在这一点上,传统专网的技术优势依旧无可取代。安岗认为,无论是用 4G 还是用 5G 建设的专网,在短期内都难以撼动传统专网在垂直行业的地位。

此前电子科技大学教授李少谦在接受媒体采访时也表示,专网思维使得 5G 在理论上可以服务百行百业。但在实际中,运营商切入垂直行业会遇到严峻挑战,一方面,边缘计算、网络切片等没有统一的标准体系,不同厂家的设备、网管系统难以实现互联互通 ; 另一方面,垂直行业的需求极其复杂、个性化,运营商并不熟悉,因 5G 而成为 " 专网运营商 ",并不能很好的将网络能力与行业需求深度融合。

中国国家铁路集团有限公司工电部通信主管姜永富也表示,国铁坚持安全底线,继续发展铁路移动通信专网。各国铁路在解决铁路的安全问题上,按照 " 专网为主,公网为辅 " 的原则,推进各频段的移动通信技术应用——专网为主是解决安全、尤其是列车运行安全问题,其他的业务有专网条件用专网,没有专网条件就用公网。

安岗认为,随着 5G 时代的到来,专网和公网将出现更加深度的融合,例如电信运营商可能会基于 5G 技术切入专网,提供具有成本优势的行业应用解决方案,为专网的技术提升创造条件。

此外,未来的专网技术,是传统专网技术和新一代通信技术相互取长补短,应用于不同的业务场景。5G 技术可能会在扩展专网边界、推动新型应用等方面大展身手。随着 LTE 的普及和 5G 等新一代通信技术的快速发展,专网和公网相统一的可能性也会随之增强。

5G 专网七种路径

5G 正式商用之后,其最大的应用价值不再是 2C 端,而是在 2B 垂直行业市场。尤其是在工厂、园区、医院、油田、电网、港口等各行各业都可能拥有 5G 专网。

当前 5G 专网建设方式被划分为两大分支,一个分支就是国家分配专用的频谱,另一分支就是通过网络切片技术来部署 5G 专网。目前这两大分支被业内认同的部署方式一共有七条路径。

对于国家分配专用频谱建设 5G 专网,只有一条路径,这种部署方式主要是基于专网频段独立自建,与公网完全隔离,建设一个单独的网络通道,意味着垂直行业在频谱资源上不再受制于运营商,可以自建专网,目前国际上多个国家都已经分配到 5G 专网建设的专用频谱。

对于另外一个分支,就是运营商通过网络切片技术,基于 5G 公网为垂直行业 " 切出 " 不同需求的 5G 专用网络,目前这种部署方式在业内采用的最多,也有很多成熟的部署方案。是在网络切片的基础上又被划分出六个路径,分别是运营商基于公网频段帮助企业建设独立专网,与公网完全隔离、专网与公网之间 RAN 共享、专网与公网之间 RAN 和控制面共享、公网与专网端到端共享、N3 LBO 以及 F1 LBO。

其中,运营商基于公网频段帮助企业建设独立专网,与公网完全隔离这是部署方式和采用专用频段建设专网的方式非常相似,唯一的区别在于频段采用的是运营商的 5G 频段,如,目前中国移动拥有的 5G 频段为 2515-2675MHz 和 4800-4900MHz,基于这种部署方式,中国移动就可以用 4800-4900MHz 频段为某油田部署一张与中国移动 5G 公网完全隔离的一张 5G 专网。

专网与公网之间 RAN 共享。这种部署方式就是专网和公网共享 5G 基站,无线数据流量在 5G 基站上实现分流,工厂里产生的数据将保留在本地,而企业员工的智能手机上网、看视频等数据流量则通过公网传输。

专网与公网之间 RAN 和控制面共享。这种模式是与公网共享 5G 基站和控制面。而所谓控制面共享,就是专网和公网的控制面功能(身份验证、移动性管理等)均由公网中的 5GC CP(5G 核心网控制面)和 UDM(统一数据管理)执行。在这种部署方式下,企业专网里的设备用户信息也存储在运营商的 5G 公网里,而不是存储在企业内部。

公网与专网端到端共享。这种模式就是基于运营商公网实现端到端网络切片。在这种部署方式下,用户信息和数据流量的安全性取决于网络切片能力。而低时延保障取决于运营商的边缘云(UPF 和 MEC)的部署位置。如果运营商的边缘云的位置离企业很近,那么网络时延也就很低。

N3 LBO, LocalBreak-out(本地疏导)。这种部署方式可以通过 MEC DP(MEC 的数据面),将公网流量和专网流量分开,从而保障专网数据的安全。

F1 LBO。了解这种部署方式前,我们需要了解一下 5G 基站组成部分,为 CU(中央单元)、DU(分布式单元)和 RU(天线单元)三部分。F1LBO 与 N3LBO 的差别在于,5G 基站采用了 CU 与 DU、RU 分离的架构,其中 CU 与 UPF 和 MEC 部署于运营商的边缘云中,而 DU/RU 部署于企业内部,这样一来,专网流量不再是通过 N3 接口而是通过 F1 接口至边缘云。

有业内专家认为,这七种部署方式究竟选择哪一种,主要取决于企业要的是什么以及能否承受要付出的代价。这七种部署路径都有各自的优势和劣势,没有一种方式适应于所有场景。企业最终选择哪一种专网架构和部署方式,取决于其业务需求以及投资与运营预算,当然也与企业和运营商之间的信任程度有关。

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