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无线通信
2021/3/19 15:51

5G专网国内外发展现状探讨

赛立信通信研究部  谢剑超

国内三大运营商在2020年下半年相继推出5G专网相关的白皮书、手册或产品,开始布局5G专网市场。世界各地的供应商都在开发专用5G网络设备,移动运营商、系统集成企业都开始测试专用5G网络。从2021年开始,全球许多行业和企业将建立私有5G网络,以开辟数字化转型的时代。GrandViewResearch预计全球专用5G网络市场规模在2020年至2027年期间的复合年增长率(CAGR)为37.8%,到2027年达到71亿美元。

一、5G专网发展背景及技术

1、现在专用网络及局限

专用网络是一个企业内部网络,提供与特定企业的人员或事物的通信连接,并提供这些企业的业务所需的特定服务,由企业独立运行并专门使用。与公共网络不同,只有企业内部的授权人员或终端才能访问此网络。

现有的专用网络主要通过有线以太网或无线Wi-Fi网络构建的。有线以太网非常便宜,并提供稳定的通信质量和性能,但无法提供移动性;无线Wi-Fi易于构建和操作,具有较低的网络成本,但通信连接不稳定,通信距离短,等待时间长于数十毫秒,易受安全性影响,但仅适用家庭或一般办公室环境,应对企业的数字化转型存在局限性。

以往PC或智能手机是访问专用网络的主要终端,但是最近机器人、无人机、传感器、4K/8K CCTV、AR/VR设备和自动驾驶汽车(AGV)拥有不同的通信连接要求。各种设备都连接到公司专用网络,并且企业的数字化转型开始在边缘云中控制/处理这些设备。企业亟需新的通信技术来满足企业数字化转型的需求。

2、5G专网的出现

专用5G网络是使用5G蜂窝技术构建的,而不是像以前那样使用IEEE技术(LAN技术,有线以太网,无线Wi-Fi)在特定建筑物或站点中构建专用网络。

5G是一项蜂窝技术,与有线局域网或Wi-Fi等现有LAN相比,可为企业中的设备提供更高移动性,有线级别连接的稳定性和质量,还提供一些基本优势,例如安全性和覆盖范围广。

与主要针对B2C的4G不同,4G仅提高了智能手机的速度,5G除了更高的速度之外,还有超可靠低延迟通信,大规模机器通信的特性。除了上述5G无线电的功能外,5G还具有以前不存在的巨大优势,称为网络切片。网络切片是创建虚拟独立网络的功能,在逻辑上实现单个物理网络分开。因此,5G非常适合通过单个网络为具有不同通信属性的企业或部门的每个应用程序(AR/VR,自动驾驶汽车,IIoT等)创建多个专用网络。

表1:不同网络技术的优劣对比

来源:deloitte

3、5G专网部署的分类

移动运营商为企业提供专用5G网络服务,可以通过三种方式实现。

第一种是完全本地部署:方式一,企业建立的隔离5G LAN,采取本地5G频率或运营商的5G频率部署独立于移动运营商的公共5G网络的物理隔离的专用5G网络(5G孤岛),完全私有,不共享;方式二,通过专用网络和公共网络之间的RAN共享,仅共享企业内部的5G基站(gNB),无线数据流量在5G基站上实现分流,属于公网的数据流量将传送到公网UPF,而属于专网的数据流量则传送到专网UPF,能保证安全以及低时延,节省成本。

第二种是混合私有网络部署:通过共享移动运营商的公共5G网络资源来构建私有5G网络。根据企业本地部署的设备的多少,可分为专用和公用网络之间的RAN和控制平面共享、N3 LBO 本地疏导、专用和公用网络之间的端对端网络切片、F1 LBO本地疏导共四种模式。

第三种是运营商在公共网络完全部署:企业本部仅部署带边缘计算的5G路由或5G路由,安全性相对较低。

表2:移动运营商5G专网部署模式

 

来源:Netmanias Report 赛立信通信研究部整理

 

图1:移动运营商5G专网部署架构

来源:Netmanias Report

二、国内运营商5G专网的发展

1、中国电信5G专网

中国电信在2020年11月,发布《中国电信5G定制网产品手册》。中国电信5G定制网是“网定制、边智能、云协同、X随选”融合协同的综合解决方案,目标是为行业客户打造一体化定制融合服务,实现“云网一体、按需定制”。

电信5G定制网主要包括三个模式包括“致远模式”、“比邻模式”、“如翼模式”。

表3:中国电信5G定制网模式产品组成与特征

来源:中国电信 赛立信通信研究部整理

2、中国联通5G专网

表4:中国联通5G专网特点及适用场景

来源:中国联通 赛立信通信研究部整理

3、中国移动5G专网

中国移动在2020年6月发布《中国移动5G行业专网技术白皮书》。中国移动5G专网包括:优享模式、专享模式、尊享模式。

表5:中国移动5G专网模式和特点

来源:中国移动 赛立信通信研究部整理

4、小结

三家运营商推出5G专网模式类似,对应如表5三种模式。电信在云方面有更大的优势,在云、边方面相对移动、联通有更大的竞争力。

表6:运营商5G专网对应的模式

来源:三大运营商 赛立信通信研究部整理

三、国外5G专网的发展趋势

1、非移动运营商进入5G专网市场

5G专网作为本地的局域网,除了移动运营商,其他参与者也可进入,例如5G设备供应商、固网运营商、系统集成商、电缆运营商等。

5G设备供应商试图将5G网络软件(5GvCore,5GvRAN,MEC)安装在自己的平台或开放平台上。5G设备供应商独立于移动运营商向企业销售私有5G网络解决方案/服务。

2、云服务商扮演更重要角色

5G设备供应商将5G网络软件放在云服务的边缘云计算平台,云服务商向移动运营商部署的5G网络提供边缘云计算。公有云平台上安装5G网络软件的趋势显着。云服务商未来更有可能与运营商竞争提供完整5G专网服务。

图2:运营商、云服务商、设备供应商合作关系

图2:运营商、云服务商、设备供应商合作关系 

来源:Netmanias Report

四、总结

5G专网正在作为一种基础设施出现,将实现企业的数字化转型和第四次工业革命。5G专网市场庞大,同时竞争激烈,云服务商、设备提供商、系统集成商等都有意抢夺5G专网市场。移动运营商在本地市场还有垄断优势的情况下,加大创新力度,应对市场竞争。

相关术语

UDM 统一数据管理

5GC CP 5G核心网控制面

UPF用户面功能

MEC多接入边缘计算

gNB 5G基站

CU中央单元

DU 分布式单元

RU 天线单元

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