以太網、Wi-Fi和LTE等技術已被廣泛部署為專用網絡技術解決方案，如今5G也已加入到這一組合中。IDC 預測，2024 年全球專用 5G 網絡基礎設施市場將達到 57 億美元。預計到2028年，專用5G網絡市場規模將達到142.8億美元，2021年至2028年的復合年增長率將達到39.7%。



| 5G專網架構

5G專網的部署方案

3GPP標準定義了兩種5G專網部署模式：SNPN和PNI-NPN。



| 集成的5G 專網 VS 獨立的5G 專網

SNPN，就是“獨立部署模式”

在沒有網絡運營商參與的情況下，企業獨立部署從基站到核心網到云平臺的整個5G網絡，可以與運營商的5G公網隔離。這張網可以由企業自己建設，也可以由運營商建設。

PNI-NPN，就是“公網專用”

指企業可通過與運營商5G公網共享RAN，或者共享RAN 和控制平面、RAN 和核心網，或者端到端共享5G公網（端到端網絡切片）的方式來部署5G專網；

下面列出了不同類型的擴展部署選項：

1.企業自建5G局域網（完全私有，本地5G頻率，不共享）

企業在其場地（站點/建筑）內部署全套5G網絡（gNB，UPF，5GC CP，UDM，MEC）。企業中的5G頻率是本地5G頻率，而不是移動運營商的授權頻率。訂閱和用戶信息將直接由企業本地存儲。企業自建5G局域網，可擺脫傳統的有線局域網和無線局域網的煩惱。

2.移動運營商構建獨立專用的 5G 局域網（完全私有、許可頻率、不共享）

由移動運營商構建獨立專用的 5G 局域網與方案1類似。唯一的區別是企業的 5G 局域網是移動運營商使用自己許可的5G頻率構建和運營的。

3.公網和專網之間的RAN 共享

UDM、5GC CP 和 UPF 部署在企業內部，并與公共網絡在物理上是隔離的，網絡服務在本地處理。5G 基站 (gNB) 和頻譜在公共和專用網絡之間共享（也就是 RAN 共享）。

屬于私有切片（專用網絡）設備的數據流量被傳遞到企業中的私有UPF，屬于公共切片（公用網絡）的設備的數據流量交付給移動運營商的邊緣云的UPF。換句話說，內部設備控制的數據、內部視頻數據等之類的專用網絡流量僅保留在企業中，而像語音和Internet之類的公共網絡服務流量則被傳輸到移動運營商的網絡。

盡管基站是在邏輯上而不是物理上分離的，但在RAN級別的私有網絡中收集數據信息幾乎是不可能的，因此企業中專有網絡數據流量的安全性得到了保證。

4.公網和專網之間的RAN 和控制平面共享

企業中的5G基站（GNB）和移動運營商邊緣云中的5GC CP、UDM在專用網絡和公共網絡之間共享（RAN和控制平面共享），私人專用的UPF、MEC內置于企業中。gNB、5gcp和udm在專用網和公用網之間邏輯上分隔，UPF和MEC在物理上分隔。專網（私有切片）和公網流量分別傳輸到企業的私有UPF和MNO邊緣云的UPF。

屬于私有切片（專用網絡）設備的數據流量被傳遞到企業中的私有UPF，屬于公共切片（公用網絡）的設備的數據流量被傳遞到移動運營商邊緣的UPF。專用網絡設備和公用網絡設備的控制平面功能（身份驗證，移動性等）由移動運營商網絡中的5GC CP和UDM執行。

5.公網和專網之間的RAN 和核心共享（端到端網絡切片）

當gNB部署在企業內部，UPF和MEC只存在于移動運營商的邊緣云中時，專用網和公網共享“邏輯上分離的5G RAN和核心”（GNB、UPF、5GC、MEC、UDM）（端到端網絡切片）。

與UPF和MEC位于企業中的方案3、4不同，在這種情況下，企業中只有gNB。私有5G設備與Intranet（LAN）設備（PC或本地Intranet服務器）之間沒有本地流量路徑，因此流量必須到達運營商邊緣云中的UPF，然后通過專線回到企業內部，與局域網設備進行通信。

此外，為企業中的5G設備提供5G應用服務的MEC位于移動運營商邊緣云中。

5G專網VS網絡切片

網絡切片

客戶需要多個端到端獨立的邏輯網絡，網絡切片將一個物理網絡端到端地分割成虛擬網絡切片，每個切片都能夠獨立控制。每個切片可能擁有其他切片中未使用的專用資源（核心、接入和傳輸），因此可以對其進行優化以滿足 5G 生態系統的不同性能要求。

運營商可以創建多個切片，例如 RAN、核心和傳輸切片。每個單獨的域都有一個控制器、RAN 控制器、核心控制器、傳輸控制器和端到端編排器。

國際電信聯盟（ITU）開發了三種使用場景，隨后被3GPP采用為三個標準化網絡切片。5G專網將為每個使用場景生成一組網絡切片，如下圖所示。

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eMBB（增強型移動寬帶）切片

要求為用戶提供高吞吐量，適合對延遲不太敏感的突發流量。

URLLC（超可靠低延遲通信）切片

適合自動駕駛汽車、AR/VR等應用程序，這些應用程序具有非常嚴格的往返延遲時間（RTT）。其中一些是任務關鍵型的應用程序，需要高度的可靠性。

mMTC（大規模機器類型通信）切片

適合需要連接大量設備的物聯網等服務，這些設備本質上可能不需要極高的傳輸速度或低延遲。

客戶（例如本田）信息娛樂部分的端到端網絡切片的邏輯流程如下圖所示，網絡切片服務級別協議 (SLA) 的預算為 10 Mb/s。



| 端到端網絡切片的邏輯流程

客戶門戶向運營商發送請求，運營商使用其網絡切片藍圖（模板）來生成網絡切片配置文件。之后會經歷各種分解，觸發網絡中的各種動作。

向NFV編排器 (NFVO) 發送請求，NFVO正在創建虛擬 RAN和/或虛擬核心；

向 RAN 控制器發出請求以創建 RAN 切片；

向5G核心控制器發送創建核心切片的請求；

向傳輸切片控制器發出請求，以創建該控制器、RAN 和核心之間的連接；

最后，縫合所有這些切片，為特定客戶創建一個端到端網絡切片。

企業決定選擇網絡切片還是5G專網在很大程度上將取決于技術的成本、成熟度和信任度。

專用5G網絡即服務 (5G-NaaS)

專用 5G 網絡即服務 (5G-NaaS) 是網絡編排器之上的API，它允許具有適當 IT 技能的第三方客戶要求根據其業務需求調整特定的網絡服務。它開發了可供企業客戶訪問的定制模板，以指定位置、持續時間、QoS、補充服務等方面的各種要求。

供應商的 5G-NaaS 模型可能是“零資本支出”，它是一個完整的托管解決方案，使 MNO 和 MSP 能夠快速、安全地向企業提供專用 5G 網絡服務，如下圖所示。

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5G-NaaS可以將客戶從供應商的鎖定中解放出來，提供更大的靈活性、有競爭力的價格、經濟高效的擴展以及更快的創新，從而顯著降低成本。5G-NaaS 供應商可以幫助企業體驗運營商級專用 5G 網絡，以低延遲、高帶寬、端到端安全性和增強的覆蓋范圍運行其關鍵任務應用程序。它們還可以跨多個企業站點提供安全、快速的移動性。

5G專網開源項目

隨著5G不斷發展，出現了諸如Magma core、srsRAN 、Aether等開源項目。下文討論了用于構建針對用戶設備 (UE) 的開源 RAN 的各種開源項目。

Magma core

Magma是由Meta 開發并開源給Linux基金會的開源移動核心網項目，旨在幫助電信運營商快速，輕松地部署移動網絡。可通過提供以軟件為中心的分布式移動數據包核心和用于自動化網絡管理的工具來實現這一目標。這種容器化的網絡功能與移動網絡的現有后端集成在一起，可輕松在網絡邊緣啟動新服務。



Magma 具有三個主要組成部分：

接入網關：接入網關 (AGW) 提供網絡服務和策略實施，它可以與現有的、未經修改的商業無線電硬件配合使用。

Orchestrator： Orchestrator 是一項云服務，提供簡單一致的方式來安全地配置和監控無線網絡。Orchestrator 可以托管在公有/私有云上，可通過該平臺獲取的指標查看無線用戶的分析和流量。

Federation網關：Federation網關通過標準的3GPP接口與現有的MNO組件集成MNO核心網與Magma。它充當 Magma AGW 和運營商網絡之間的代理，并促進核心功能，例如身份驗證、數據計劃和策略執行，以保持現有MNO網絡和擴展后的Magma網絡之間的統一。

5G OpenRAN

OpenRAN (開放無線接入網絡)使用開放、可互操作的接口和協議來部署專用 5G 移動網絡。與傳統 RAN 相比，它提供了更高的靈活性，并提供了另一種部署網絡的方式，保證了供應商競爭、多供應商互操作性、降低運營成本以及整個 RAN 的安全性。

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OpenRAN 主要強調供應商中立的軟件和硬件，使用社區開發的標準和開放接口，使 MSP 能夠將一個提供商的RAN與另一提供商的 RAN 應用程序一起使用。5G專網的部署對可用頻譜、處理硬件、空間、環境等有獨特的要求。OpenRAN 解決方案可根據企業用例和部署環境選擇多供應商硬件和軟件。

OpenRAN包括三個主要元件，即RU、DU和CU。這些元素之間的接口是OpenRAN的重點。

ONFAether

Aether是由ONF推出的，第一個用于企業 5G 連接邊緣云即服務的開源平臺。Aether匯集了各種開源組件，通過無線頻譜提供連接性即服務，如CBRS和授權的4G或5G。

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Aether構建在CORD和ONOS平臺上，運行在編排好的Kubernetes環境中。Aether分解了CORD，并將必要的元素放在邊緣或公有云中，然后通過云提供商的API將它們連接起來。Aether還使用ONF的移動核心（OMEC）將用戶和控制平面分布在邊緣和中心云上。OMEC提供控制平面在遠程邊緣位置控制多個用戶平面（以提供邊緣云即服務部署）的能力。

除了專用4G/5G連接外，Aether更大的愿景是邊緣云服務平臺。基于不同服務質量的4G/5G連接，Aether可以在錯綜復雜的工業互聯網環境中給不同的業務或設備提供邊緣云服務。與現有的Wi-Fi服務相比，Aether的設計目標是基于4G/5G連接，提升網絡連接的可靠性、容量和安全性，同時無縫支持市場上主流云提供商的邊緣服務的部署，例如AWS和Google Cloud等。

ETSIOSM

OSM是歐洲電信標準協會 (ETSI) 領導下的由運營商驅動的開源MANO社區項目，旨在共同創新、創建并提供與ETSI NFV密切配合的MANO堆棧，OSM的愿景是提供滿足商業NFV網絡需求的生產環境的開源MANO堆棧。

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ETSI NFV 提出了一種架構，讓 MNO 以自動化、高性能和彈性的方式虛擬化網絡功能。這些用例與 5G 專網相關，OpenStack在大多數實現中充當虛擬化基礎設施管理器(VIM)。OSM和ONAP等開源項目可通過5G網絡交付的高帶寬、高容量和超低延遲，幫助跨不同站點的專有網絡服務。5G-Transformer 是一個基于 OSM 的開源項目，通過為醫療、汽車、媒體等垂直業務提供編排和切片，將網絡切片引入傳輸網絡。這些基于 OSM 的項目展示了 5G 技術在 NFV 上的實際業務用例。

srsRAN

srsRAN 由 Software Radio Systems (SRS) 開發，是一個開源的 SDR 4G/5G 軟件套件，具有 UE 和 eNodeB/gNodeB 應用，可以與第三方核心網絡解決方案一起使用，以建立完整的端到端移動無線網絡。

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srsRAN在基于linux的操作系統上作為應用程序運行，并提供具有高速性能和移動連接的標準LTE網絡接口。

srsRAN 套件包括：

srsUE ：全棧 SDR 4G/5G-NSA UE 應用程序

srsENB ：全棧 SDR 4G eNodeB 應用程序

srsEPC ：具有 MME、HSS 和 S/P-GW 的輕量級 4G 核心網絡實現

審核編輯：劉清