5G专网部署的七大模式及典型案例

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5G 专网网络可以通过两种方式实现。一是部署独立于移动运营商的公共 5G 网络。 二是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。

1）企业建立的独立的 5G 专网（行业 5G 频率，完全私有，不共享）

2）移动运营商建立的独立的 5G 专网（许可频率，完全私有，不共享）

3）私有网络和公共网络之间的 RAN 共享

4）专用和公用网络之间的 RAN 和控制平面共享

5）专用和公用网络之间的 RAN 和核心共享（端对端网络切片）

6）N3 LBO

7）F1 LBO

1 - 企业建立的独立的 5G 专网（本地 5G 频率，完全私有，不共享）

企业在园区/工厂/办公场所部署全套 5G（gNB，UPF，5GC CP，UDM，MEC）。5G 频率是本地 5G 频率，而不是移动运营商的许可频率。

在这种情况下，企业通常会建立自己的私有 5G 网络，但是根据各国政府的政策，包括移动网络运营商在内的第三方可能会为企业建立私有 5G 网络。

企业可以使用本地 5G 频率构建自己的 5G 专网，从而摆脱传统的有线网络烦恼。此外，5G 技术的超低延迟和超连接功能可创建新的企业应用程序或优化现有应用程序。

由于企业内部有独立的 5G 网络全套设备，

1）隐私和安全性：专用网络与公用网络物理上分离，提供完整的数据安全性（从专用网络设备生成的数据流量，专用网络设备的订阅信息和操作信息，仅在企业内部存储和管理。内部数据企业内部没有泄漏到外部）

2）超低延迟：由于设备和应用程序服务器之间的网络延迟在几毫秒内，因此可以实现 URLLC 应用程序服务。

3）建筑物无光纤：无需进行回程以保持本地服务正常运行。5G 服务可以立即提供给没有光回程链路的企业，例如农村地区的工厂。

4）即使发生移动运营商的 5G 网络故障：即使移动运营商的设施烧毁，该公司的 5G 专用网络也可以正常工作。

缺点是

1）部署成本：普通企业要自费购买和部署全套 5G 网络并不容易。特别是对于小型企业。

2）运营人员：现有的私有网络运营团队没有专门知识来构建和运营 5G 网络。企业需要有合适的工程师。

2 - 由移动运营商构建的独立 5G 专网（获得许可的 5G 频率，完全私有，无共享）

5G 专网网络架构与 1）相同。与 1）的唯一区别是，移动运营商使用自己的许可 5G 频率在企业中构建和运营 5G 专网。

3 - 专用网络和公共网络之间的 RAN 共享

UPF，5GC CP，UDM 和 MEC 部署在企业中，并与公共网络物理隔离。私有和公共网络之间仅共享企业内部的 5G 基站（gNB）（RAN 共享）。

属于私有切片（专用网络）的设备的数据流量（■）被传递到企业中的私有 UPF，属于公共切片（公共网络）的设备的数据流量（■）被传递到企业中的 UPF。

移动运营商的边缘云，诸如内部设备控制数据，内部视频数据等之类的专用网络流量仅保留在企业中，而诸如语音和 Internet 之类的公共网络服务流量则被传输到移动运营商的网络。

尽管基站不是在物理上而是在逻辑上分开的，但是几乎很难在 RAN 级别上收集专用网络中的数据信息，因此企业中专用网络数据流量的安全性也得到了确认。

专用和专用 5GC CP 和 UDM 内置在企业中，因此企业中专用网络设备的订阅信息和操作信息可以在内部存储和管理，以免泄漏到企业外部。

UPF 和 MEC 位于企业中，可在设备-gNB-UPF-MEC 之间提供超低延迟的通信，使其非常适合使用 URLLC 应用程序的公司，例如自动驾驶和实时机器人/无人机控制。

4 - 专用网络和公共网络之间的 RAN 和控制平面共享

私有和专用 UPF，MEC 内置于企业中。企业和 5GC CP 中的 5G 基站（gNB），移动运营商边缘云中的 UDM 在私有和公共网络之间共享（RAN 和控制平面共享）。gNB，5GC CP 和 UDM 在逻辑上在专用网络和公用网络之间是分开的，而 UPF 和 MEC 在物理上是分开的。

属于私有切片（专用网络）的设备的数据流量（■）被传递到企业中的私有 UPF，属于公共切片（公共网络）的设备的数据流量（■）被传递到 UPF。诸如内部设备控制数据，内部视频数据等之类的专用网络流量仅保留在企业中，而诸如语音和 Internet 之类的公共网络服务流量则被传输到移动运营商的网络。像 3）RAN 共享一样，企业内部数据流量的安全性也很明确。

专用网络设备和公用网络设备的控制平面功能（身份验证，移动性等）由移动运营商网络中的 5GC CP 和 UDM 执行。

也就是说，企业中的专用网络设备，gNB 和 UPF 与移动运营商的网络互通并由其管理（通过 N2，N4 接口）。对于专用网络设备的操作信息和订阅信息存储在移动运营商的服务器中而不是内部存储，可能是一个问题。

由于 UPF 和 MEC 位于企业中，因此它提供了设备-gNB-UPF-MEC 之间的超低延迟通信，并且适合使用 URLLC 应用程序的公司，例如自动驾驶和实时机器人/无人机控制。

5 - 专用网络和公共网络之间的 RAN 和核心共享（端到端网络切片）

当仅在企业内部部署 gNB 且 UPF 和 MEC 仅存在于移动运营商的边缘云中时，就是这种情况。专用网络和公用网络共享“逻辑上分开的 5G RAN 和核心”（gNB，UPF，5GC，MEC，UDM）（端到端网络切片）。

与 UPF 和 MEC 位于企业中的 3、4 不同，在这种情况下，企业中只有 gNB。因此，私有 5G 设备与 PC 或本地 Intranet 服务器之类的 Intranet（LAN）设备之间没有本地流量路径，因此流量必须到达运营商边缘云中的 UPF，然后再返回到运营商边缘云中。企业通过专线与局域网设备进行通信。

另外，为企业中的 5G 设备提供 5G 应用服务的 MEC 位于远离设备的移动运营商边缘云中。在这种体系结构中，取决于企业（5G 设备）与运营商边缘云（UPF，MEC）之间的距离，网络延迟（RTT）可能是一个主要问题。

与需要在企业内部部署 UPF 和/或 5GC CP 的情况 2、3 和 4 相比，此架构为移动运营商建立专用 5G 网络的成本最低。

但是，企业在安全性（从专用网络终端生成的数据流量，专用网络设备的订阅信息和操作信息）和网络延迟（专用 5G 设备与 MEC 应用服务器之间以及专用 5G 设备与 Intranet /局域网设备）。

6 - N3 LBO：韩国 SK Telecom 的案例

如上面的（a）所示，与情况 5 一样，在企业中部署了 gNB。当连接了 CCTV 摄像机或智能手机的设备时，将在 gNB 和 UPF 之间创建 N3 GTP 隧道。这些设备都是公共网络设备。

如以上（b）所示，企业引入了 MEC 数据平面（非 3GPP 设备，ETSI MEC）和 MEC 应用程序（MEC 应用程序）。移动运营商的协调器中的移动边缘平台（MEP）通过 Mp2 接口将流量规则发送到 MEC DP（如果目标 IP 地址是本地网络-专用 5G 设备，本地有线 LAN 设备，本地 MEC 应用程序服务器-然后是本地爆发！）。

MEC DP 查看属于所有从 gNB 发出的所有 GTP 隧道的数据包的目标 IP 地址（GTP Decap），如果用户 IP 数据包是本地流量，则将其路由到内部专用网络。

尽管此方法不是 3GPP 的标准方法，但可以将专用网络流量与公共流量分开。

与情况 5 相比，专用网络流量不会传输到移动运营商的网络，因此专用网络数据流量的安全性也与情况 3 和 4 一样清晰。

与第 3 种情况和第 4 种情况不同，通过添加低成本的 MEC DP（实际上是 SDN / P4 交换机）而无需带来昂贵的费用，可大大降低构建专用 5G 网络的成本（UPF 是 5G 标准设备中最昂贵的设备） UPF 进入企业。

此外，由于 MEC 还存在于企业中并处理 MEC DP 突围的流量，因此它将能够提供超低延迟的应用程序服务。

但是，由于 MEC DP 不是 3GPP UPF，因此 MEC DP 无法为专用网络设备执行移动性管理和计费功能。

与情况 4 和 5 一样，对于企业来说，将操作和订阅信息存储在移动运营商的网络上而不是公司的专用网络上是令人不安的。

7 - F1 LBO：韩国 KT 案

与情况 6 相同，但不同之处在于仅部署了企业中的 RU / DU，并且 CU 放置在移动网络的边缘云中，并且专用网络流量是从 F1 接口而不是从 F1 接口本地发出的 N3 接口。

8 - 最后，

在任何领域的每种选择情况下，总会有多种想法。 我们希望首先拥有最漂亮，最令人垂涎的选项。但是在选择的最后阶段选择哪个选项是“我需要什么？” 和“我有多少钱？”

类似地，上述 5G 专网的架构各有优缺点，并且一种架构并非在所有情况下都是最佳的。每个企业都可以根据自己的要求和拥有的实施/运营预算来选择针对其优化的体系结构。

本文由周周同学编译自netmanias的技术博客。作者By Harrison J. Son。