精准赋能,5G行业专网端到端规划

发布时间:2020-11-26 作者:中兴通讯 汤红 阅读量:

       每一次重大的技术革命,都推动人类社会质的飞跃。今天人类社会正迈向第4次工业革命时代,万物互联、数字化、智能化成为这个时代的特征,企业现有的基于有线、Wi-Fi、3G和4G技术的传统专网因自身局限已经无法适应新时代行业数字化变革和升级的需求,5G因其高带宽、低时延、大连接等性能,并加持网络切片、人工智能、大数据、边缘计算、云平台等新兴技术,能够更好地满足千行百业数字化升级需求。

       行业应用相对于普通个人业务需要超低时延、高可靠、高安全等特殊需求,需要构建5G行业专网来满足各行各业的业务应用,因此端到端5G行业专网规划也是5G网络中长期规划的重要组成部分。

多种5G行业专网模式,实现差异化行业应用

       5G网络一个重大技术变革就是实现了端到端网络切片,可以将一个物理网络切分成多个虚拟网络,为千行百业提供服务。因此5G专网规划首先是基于公网实现的,同时,考虑到不同行业及具体客户的应用场景差异,可以规划建设不同的5G专网模式(见图1)。

       -5G专线(5G Private Line):5G专线从核心网到无线接入完全共享5G公网,通过VPN+APN方式为企业提供专线       

       服务,这种模式适用于小微企业。5G专线在NSA和SA模式下均可以实现。

       -5G虚拟专网(5G Virtual Private Network):这种模式仍然是完全共享5G公网,通过端到端切片为企业提供专网覆盖,适用于中小企业。

       -5G混合专网(5G Hybrid Private Network):混合专网为企业单独部署MEC和控制面网元UPF,实现本地业务数据不出园区,主要针对大中型企业。

       -5G物理专网(5G Physical Private Network):针对超大型企业建立单独的物理网络,包括5GC、MEC、传输及无线基站,一般应用场景是大型港口、矿区等。

基于公网的端到端5G行业专网规划

       端到端5G行业专网解决方案规划,包含业务平台、核心网、边缘云、无线接入、承载以及行业应用终端规划。如前所述,行业专网规划的基本思路是基于公网,同时结合行业应用特点有特殊的方案考量。

       -业务平台:相对于面向消费者业务的公网来说,2B业务平台是一个全新的独立平台。业务平台提供基于网络连接之上的行业业务实现,包括基础设施资源池IaaS平台、通用业务使能平台GPaaS、行业应用平台APaaS以及行业应用服务平台SaaS。

       -核心网:从全网角度出发,2B与2C的核心网平台是否共建是运营商重点考虑的策略,这需要结合运营商2B市场战略定位以及业务发展节奏而定。针对具体行业客户,采用轻量级核心网(Lite 5GC)可以满足低成本独立核心网部署的需求,还有专用UPF可以实现用户面独立部署,并根据业务需要下沉到不同的应用节点。

       -边缘云MEC:MEC是面向行业的边缘云解决方案,可以规划部署在网络接入节点、汇聚机房甚至核心机房,满足行业用户时延、带宽、安全等灵活需求,也是5G行业应用重要的基础平台。

       -无线网络:从组网的角度,无线网络基本都是共享公网的。需要注意的是行业专网往往有大量的室内覆盖需求,因此,5G室内小站规划也需要重点关注。

       -承载网络:通常情况,行业专网与公网共享承载网络,通过切片划分为行业应用提供更高的承载保障。

       -行业终端:行业终端也是影响5G专网规划的重要因素,目前符合行业应用的终端以CPE为主及少量工业网关,未来将逐步丰富。

关键技术和功能规划

       行业应用相对普通个人业务具有更高的性能需求,5G行业专网除了针对性的端到端网络规划之外,更要引入关键的技术和功能来支撑行业应用业务需求,实现精准赋能。下面简要介绍几个关键功能和技术方案,在5G行业专网部署中将按需引入。

       -端到端网络切片:首先是在管理域通过端到端切片编排与管理系统实现切片设计、切片建立及切片删除等管理功能,在运行域通过各网元切片技术实现端到端网络资源保障,例如PRB资源预留、FlexE硬隔离、VPN软隔离切片及核心网微服务技术等。

       -带宽保障及上行增强:除了Massive MIMO实现超宽带之外,还有PRB预留来保障行业应用带宽能力。行业应用对于上行业务需求较高,TDD+FDD时频双聚合是实现上行链路增强的重要技术。

       -低时延低抖动:5G专网从网络架构和新的空口技术采用来降低端到端网络时延,另外FlexE和TSN技术也是降低时延和抖动的解决方案。

       -精准定位:高精度定位在行业应用中是很常见的需求,实现高精度定位的主要技术有基于3GPP技术的                     AoA+RTT和Multi-RTT、基于非3GPP的Bluetooth5.1和UWB等。3GPP R16对高精度定位进一步做了增强。

       -高可靠性:高可靠性可通过链路保护实现,包括双卡终端、双联接、双回传等,此外优化的编码速率、重传等功能也可提升可靠性。

       -高安全性:行业专网的高安全性可以通过端到端网络隔离、数据园区本地卸载以及行业专网接入控制与管理等技术方案实现。

典型场景的5G行业专网规划方案

        尽管不同行业的应用场景千差万别,但相同行业的应用场景却有共性,这里我们介绍比较有代表性的3个行业应用场景的行业专网规划作为参考。

智慧工厂

        针对大中型工业企业,规划5G混合专网模式,在工业园区部署专用MEC,园区室外采用AAU宏站覆盖,工厂室内厂房采用QCell微站部署。提供的业务包括云化AGV、远程控制、机器视觉、高清视频监控、自动驾驶等,涉及URLLC/eMBB/mMTC三种业务形态,对应设计3个端到端网络切片,数据通过MEC在园区内卸载。

智慧电网

        电网一般都是超大型企业,但同时业务空间分散,因此我们规划混合专网模式,多套MEC分别部署在区域数据中心和总部数据中心,基站与公网共享。提供的业务包括配网差动保护、PMU(Phasor Measurement Unit)、用电负载响应、精准负荷控制、高清视频监控、无人机巡检等。由于电网的URLLC切片对时延和抖动要求极高,需要引入PRB资源预留及TSN技术方案来保障业务性能。

智慧港口

        针对超大型港口,由于拥有大范围独立园区、数字业务需求量大、业务安全要求高等,我们规划物理专网模式,单独为港区部署5GC、MEC及无线基站。提供的业务包括海关实时检测、远程岸桥操控、高清视频监控、自动驾驶、个人通信等。在港区物理专网里同样根据不同业务规划切片,港区内部业务数据通过MEC旁路到园区数据中心,对外业务则通过私有5GC连接到公网。

        赋能千行百业是5G应用的最大价值所在,但必须基于强大的网络实现,中兴通讯已在5G行业应用积累了较多的实践经验,可以为运营商提供量身定制的5G 2B网络规划。