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专题
2021/11/9 13:36

5G专网关键技术及设计部署方案研究

邮电设计技术  张力方,程奥林,赵雪聪,肖晓丽

本文版权为《邮电设计技术》所有,如需转载请联系《邮电设计技术》编辑部

摘要:随着新一代信息技术广泛应用,通信行业迎来新的发展机遇,5G专网需求及规模急剧上升。5G专网通过灵活的组网以及5GMEC、网络切片等关键技术,为行业客户提供定制化的5G服务,满足行业客户差异化需求。首先介绍了5G专网概况及5G标准化进展,对5G专网关键技术进行详细分析,包括网络切片、MEC边缘计算、5GLAN、5GTSN等,并给出独立专网、混合专网和虚拟专网3种组网架构及应用场景。最后,基于差异化的场景化应用需求给出5G专网设计及部署建议。

关键词:5G专网;网络切片;MEC

doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2021.10.001

5G专网概况

1.1 5G专网业务需求

随着 5G、人工智能、物联网、云计算、大数据等技术的发展,网络智能化、数字化转型升级持续加速,网络应用日趋丰富,行业用户对运营商网络差异化服务需求持续升级。

不同的 5G 行业应用对业务需求各异,例如,移动办公、媒体保障、金融服务、智慧巡检等场景具有广域服务及中小企业移动/无线云联等低成本专网需求;智慧警务、智慧园区、工业制造、交通物流、体育场馆等场景对数据隔离性和业务时延要求较高;矿井、油田、码头、核电、风电、工业制造等地理区域封闭场景对数据本地化要求极高、自主运维管控诉求强。需要通过对5G专网进行灵活组网及配置,为不同的场景应用提供定制化解决方案,以满足差异化服务需求。业务指标如表1所示。

1.2 标准化工作进展

传统专网主要基于有线或 Wi-Fi 技术,但存在有线专网移动性差、Wi-Fi技术易受干扰等痛点,无法满足高安全高可靠的业务应用需求,5G专网应运而生。

5G技术作为一种新兴的蜂窝网络技术,致力于满足各垂直行业的应用需要。5G技术标准在3GPP R15、R16、R17版本均有定义,目前R15、R16标准已经冻结,R17标准计划将在2022年7月冻结。

R15主要对增强移动宽带(eMBB)和超可靠低延迟通信(URLLC)进行了规范,重点面向eMBB场景。通过更大的子载波间隔、非时隙调度、基于CBG的反馈及重传等技术来降低空口时延,并通过PDCP复制传输、增强数据与控制信道的传输系统参数等技术来提升传输可靠性。

R16聚焦URLLC场景,如工厂自动化、交通工业、电力分配低时延等,支持时间敏感网络、非公共网络、非授权频谱、5GLAN等。通过上行资源复用机制、上行配置授权增强、调度及HARQ增强、PDCCH增强等技术来进一步增强uRLLC,并引入多种5G空口定位技术来提高定位精度。

R17将更加全面地面向垂直行业,重点研究NBIoT/eMTC以及天地一体化的网络能力建设。通过INACTIVE态下小数据包传输、NRSidelink增强等技术支持轻量化的海量机器通信,并进一步提高边缘计算、网络切片、定位精度等基础能力。

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