1 研究背景和意義

5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展至今天，網(wǎng)絡(luò)部署仍然以中高頻組網(wǎng)為主，依然面臨著投資規(guī)模大、運(yùn)營能耗高、垂直行業(yè)商業(yè)模式不明確等挑戰(zhàn)。如何基于5G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀、網(wǎng)絡(luò)特性和發(fā)展方向?yàn)楦餍袠I(yè)賦能，促進(jìn)運(yùn)營商盡快釋放SA 網(wǎng)絡(luò)價(jià)值，接入各行業(yè)生態(tài)鏈?zhǔn)?G當(dāng)前面臨的主要難題。本文針對(duì)5G 垂直行業(yè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃專網(wǎng)建網(wǎng)方案進(jìn)行技術(shù)分析和探討，為后續(xù)解決可能存在的網(wǎng)絡(luò)問題提供思路。

2 5G ToB典型規(guī)劃流程

目前5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)主要有個(gè)人業(yè)務(wù)（ToC）和垂直行業(yè)業(yè)務(wù)（ToB），由于垂直行業(yè)業(yè)務(wù)是5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的新興發(fā)展方向，ToB規(guī)劃自然成為5G規(guī)劃后續(xù)核心之一。5G ToB規(guī)劃流程（如圖1所示）與傳統(tǒng)規(guī)劃流程的差異化重點(diǎn)在于需求分類上。

圖1 5G ToB規(guī)劃流程

3 5G ToB典型專網(wǎng)架構(gòu)

由于垂直行業(yè)用戶的網(wǎng)絡(luò)需求一般以定制化網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，特定區(qū)域化網(wǎng)絡(luò)覆蓋等要求為主?；诙ㄖ苹W(wǎng)絡(luò)的主要差異點(diǎn)，垂直行業(yè)用戶的需求可重點(diǎn)分為3類：廣覆蓋類，高性能類，高安全類。

這三類需求導(dǎo)向的專網(wǎng)規(guī)劃方案一般很難達(dá)到三者同時(shí)滿足，存在一定的互斥關(guān)系，主要考慮滿足客戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)能力的價(jià)值需求來進(jìn)行專網(wǎng)規(guī)劃。根據(jù)專網(wǎng)的共享深度和定制化程度，以及對(duì)3種需求滿足的程度，可以大體分為3類專網(wǎng)。

3.1 廣域型專網(wǎng)

廣域型專網(wǎng)以虛擬技術(shù)為主，這類專網(wǎng)主要基于公專協(xié)同以滿足廣域接入類專網(wǎng)的需求。其主要特點(diǎn)：定制專線工程量小，即開即用，針對(duì)快速廣域響應(yīng)有較好的接入網(wǎng)基礎(chǔ)。一般針對(duì)移動(dòng)性強(qiáng)、移動(dòng)范圍廣、帶寬需求大、時(shí)延需求中、信任運(yùn)營商級(jí)安全性能的廣域行業(yè)客戶。

主要涉及到以下主要技術(shù)點(diǎn)。

基于公網(wǎng)eMBB廣域接入的覆蓋基礎(chǔ)，針對(duì)業(yè)務(wù)發(fā)生區(qū)域較大的情況，根據(jù)業(yè)務(wù)需求對(duì)覆蓋和容量受限的區(qū)域仍需進(jìn)行局部保障。

通過ToB切片方案，來滿足專用的業(yè)務(wù)需求，可適當(dāng)進(jìn)行優(yōu)先資源預(yù)留和保障。

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 5G ToB廣域型專網(wǎng)架構(gòu)

3.2 時(shí)延型專網(wǎng)

時(shí)延型專網(wǎng)以按需定制+切片技術(shù)為主，主要通過無線網(wǎng)按需增強(qiáng)，網(wǎng)關(guān)各節(jié)點(diǎn)適當(dāng)選擇本地化部署以滿足時(shí)延類專網(wǎng)的需求。其主要特點(diǎn)：低時(shí)延高可靠，公專部分協(xié)同，將部分不敏感的內(nèi)容由公網(wǎng)承擔(dān)。一般針對(duì)時(shí)延類新型業(yè)務(wù)的發(fā)展，具備一定的移動(dòng)性，但不適宜過大范圍的保障，如對(duì)時(shí)延、同步有較高要求的指定區(qū)域范圍內(nèi)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)機(jī)械精確控制、醫(yī)療實(shí)時(shí)控制、人體視覺體驗(yàn)等。

主要涉及到以下主要技術(shù)點(diǎn)。

切片按需定制，主要包含滿足ToB通用業(yè)務(wù)需求的公網(wǎng)默認(rèn)切片，滿足不同企業(yè)功能、性能、安全等需求的定制專用切片，這種切片可企業(yè)獨(dú)享、多企業(yè)或行業(yè)共享、部分網(wǎng)元可獨(dú)立或共享公網(wǎng)。

無線增強(qiáng)方案：物理覆蓋區(qū)域增強(qiáng)，資源類型主要為共享或隔離，覆蓋類型可使用常規(guī)或深度增強(qiáng)或厚度增強(qiáng)，一般以應(yīng)對(duì)吞吐量需求為主。

網(wǎng)關(guān)部署方案：UPF下沉定制，共享或獨(dú)立；本地分流網(wǎng)關(guān)，一般以滿足時(shí)延需求為主。

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 5G ToB時(shí)延型專網(wǎng)架構(gòu)

3.3 安全類專網(wǎng)

安全類專網(wǎng)以網(wǎng)關(guān)本地部署、基站專用定制、網(wǎng)絡(luò)深度定制下沉的思路部署網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)成數(shù)據(jù)私有化的安全類專網(wǎng)需求。其主要特點(diǎn)：物理隔離，專用頻率，定制基站網(wǎng)絡(luò)。一般針對(duì)行業(yè)隔離度要求高的客戶業(yè)務(wù)，特別是具備單獨(dú)安全標(biāo)準(zhǔn)要求的，如軍政、電網(wǎng)、鐵路等行業(yè)，需應(yīng)對(duì)行業(yè)要求進(jìn)行全流程管控和數(shù)據(jù)規(guī)范為主進(jìn)行區(qū)域級(jí)網(wǎng)絡(luò)保障。

主要涉及到以下主要技術(shù)點(diǎn)。

專用基站部署：主要針對(duì)業(yè)務(wù)需求的物理覆蓋區(qū)域；單獨(dú)的頻率策略；單獨(dú)規(guī)劃基站，可專享或共用；網(wǎng)關(guān)本地化，定制園區(qū)UPF；網(wǎng)絡(luò)深度定制功能性能配置，并進(jìn)行區(qū)域限制，以確保數(shù)據(jù)不出園區(qū)，保證高安全等級(jí)。

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖4所示。

圖4 5G ToB安全類專網(wǎng)架構(gòu)

4 5G專網(wǎng)區(qū)域規(guī)劃方法研究

通過5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)為專網(wǎng)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)連接服務(wù)，需要在業(yè)務(wù)需求分析、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基本確定的基礎(chǔ)上，相對(duì)于傳統(tǒng)的5G公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，本文重點(diǎn)考慮這些增加因素的影響：移動(dòng)性、上行傳輸高、連接數(shù)高、低時(shí)延要求和高可靠要求。

4.1 專網(wǎng)區(qū)域覆蓋研究——5G空口

5G網(wǎng)絡(luò)部署前期，面臨復(fù)雜、多制式的混合網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，大多數(shù)場景無線環(huán)境復(fù)雜，建筑物密集，高低分布不均，頻率站址等資源緊張，用戶需求大等問題。

基于5G網(wǎng)絡(luò)的新型空口能力，部署Massive MIMO。針對(duì)不同行業(yè)區(qū)域的覆蓋連接服務(wù)，重點(diǎn)在于覆蓋區(qū)域的特征，如大規(guī)模天線技術(shù)的高頻譜利用率特點(diǎn)可以良好滿足城市宏蜂窩場景用戶的頻譜效率需求。高層建筑覆蓋場景和山地區(qū)域中，大規(guī)模天線技術(shù)提供了垂直維度的波束賦形，為高層建筑/高地提供定向的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。（如圖5所示）。

圖5 Massive MIMO天線用于高層覆蓋

低空域覆蓋場景中，大規(guī)模天線技術(shù)能夠生成指向特定用戶的精準(zhǔn)信號(hào)波束，提供三維空間上的有效覆蓋。近水域場景中存在一定的反射性，容易導(dǎo)致小區(qū)信號(hào)雜亂、相互干擾，大規(guī)模天線技術(shù)可以控制近水域的覆蓋區(qū)域，充分利用水平緯度和垂直緯度波束，使得小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)變得更加靈活，優(yōu)化空間更大。

5G空口側(cè)針對(duì)需要無線定制能力增強(qiáng)還有以下方式。

（1）資源預(yù)留：基于資源塊（時(shí)頻域）的預(yù)留，以實(shí)現(xiàn)端到端的切片、靈活高效的保障ToB業(yè)務(wù)的專用資源。根據(jù)業(yè)務(wù)具體需要，可以定制基于公網(wǎng)正常調(diào)度模式、專網(wǎng)優(yōu)先或獨(dú)占調(diào)度模式的資源預(yù)留。

（2）網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)：重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)針對(duì)ToB業(yè)務(wù)深度需求或厚度需求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置增強(qiáng)。主要通過單獨(dú)定制化的規(guī)劃和優(yōu)化工作來滿足無縫連續(xù)的深度覆蓋；通過開放更多頻率資源的協(xié)同策略，增大可用的頻譜帶寬，通過載波聚合等方式增強(qiáng)上下行吞吐量。

（3）資源定制：主要通過按需定制專用的基站、基于行業(yè)專用頻率、幀結(jié)構(gòu)等方式，針對(duì)室內(nèi)或封閉場景區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行基于安全隔離要求的資源獨(dú)享定制。這種定制一般可以滿足行業(yè)的安全需求，隔離需求，干擾規(guī)避需求，上行帶寬需求等。

4.2 專網(wǎng)區(qū)域時(shí)延研究

5G專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)需要適配業(yè)務(wù)需求的覆蓋特性后，通過盡量減少數(shù)據(jù)迂回程度，來確保時(shí)延滿足需求。5G采用用戶面和控制面分離的核心網(wǎng)架構(gòu)，用戶面UPF可以根據(jù)業(yè)務(wù)分布和轉(zhuǎn)發(fā)流向需要，下沉到相應(yīng)的位置，更靠近用戶，及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。同時(shí)與邊緣計(jì)算MEC結(jié)合，提供相應(yīng)的算力和存儲(chǔ)能力。邊緣節(jié)點(diǎn)更接近于用戶終端裝置，可以加快資料的處理與傳送速度，減少延遲，在靠近數(shù)據(jù)源頭的地方提供智能分析處理服務(wù)，減少時(shí)延，提升效率，提高安全隱私保護(hù)。

邊緣節(jié)點(diǎn)如UPF的適當(dāng)下沉需同時(shí)考慮業(yè)務(wù)時(shí)延，兼顧業(yè)務(wù)移動(dòng)范圍，綜合考慮后，選定地市級(jí)、本地網(wǎng)級(jí)、園區(qū)級(jí)下沉級(jí)別。下沉的同時(shí)，也需根據(jù)場景、業(yè)務(wù)需求、安全責(zé)任需求等，配置不同的容量和功能和物理位置選定等以適應(yīng)低時(shí)延數(shù)據(jù)保障的要求。

4.3 專網(wǎng)區(qū)域可靠研究

5G專網(wǎng)部分垂直行業(yè)業(yè)務(wù)，對(duì)連接可靠性要求高，特別是無人智能行業(yè)，終端與平臺(tái)系統(tǒng)之間的連接，特別是控制指令需要較高的保障等級(jí)。

在園區(qū)級(jí)專網(wǎng)的部署過程中，可以通過網(wǎng)關(guān)、承載、基站全方位的定制，以及物理隔離，區(qū)域限制，終端限制等方式，來確保專用接入的可靠性，但這種場景成本高，環(huán)境封閉需求苛刻，滿足條件的業(yè)務(wù)場景較少。

而在更多的行業(yè)客戶場景中，無線資源和傳輸資源都與公網(wǎng)存在復(fù)用，對(duì)分配資源的搶占容易導(dǎo)致專網(wǎng)終端拒絕接入等情況。

5G網(wǎng)絡(luò)可以通過網(wǎng)絡(luò)切片將運(yùn)營商的物理網(wǎng)絡(luò)切分為多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)多用，構(gòu)建多個(gè)專用、虛擬、隔離、按需定制的邏輯網(wǎng)絡(luò)，既可以滿足不同行業(yè)客戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)能力的不同需求，也可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)多業(yè)務(wù)，對(duì)運(yùn)營商而言可大大減少投資。針對(duì)不同的業(yè)務(wù)需求，各網(wǎng)絡(luò)切片對(duì)資源的分配有不同的優(yōu)先級(jí)，同時(shí)也可以做邏輯隔離，確保業(yè)務(wù)的安全性。

端到端的切片在標(biāo)準(zhǔn)上還在進(jìn)一步推動(dòng)，包含核心網(wǎng)、傳輸、無線切片標(biāo)準(zhǔn)，3GPP、ITU-T和ITEF各組織分別定義各面的標(biāo)準(zhǔn)，尚未完全統(tǒng)一，部分場景存在各廠家內(nèi)部定義切片感知標(biāo)識(shí)機(jī)制的情況。

業(yè)務(wù)的端到端切片從實(shí)現(xiàn)上，主要基于QoS規(guī)則建立映射和調(diào)度機(jī)制?；緜?cè)基于切片ID為特定切片配置無線資源預(yù)留，基于QoS規(guī)則實(shí)現(xiàn)面向業(yè)務(wù)的空口調(diào)度。承載網(wǎng)暫時(shí)需通過高質(zhì)量的OTN/IPRAN等方式提供云/網(wǎng)專線，并做專用的VPN安全隔離。核心網(wǎng)可以提供靈活的虛擬專網(wǎng)定制，將公網(wǎng)切片和專網(wǎng)切片編排隔離。

5 結(jié)束語

本文通過對(duì)5G垂直行業(yè)專網(wǎng)規(guī)劃的流程、架構(gòu)和要點(diǎn)的分析探討，結(jié)合當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)主流專網(wǎng)部署類型，進(jìn)行規(guī)劃落地方面的建議，通過5G垂直行業(yè)專網(wǎng)規(guī)劃要點(diǎn)的探討，為后續(xù)專網(wǎng)規(guī)劃和實(shí)施提供思路，梳理技術(shù)要點(diǎn)。

基于5G跨行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施能力，5G專網(wǎng)未來研究方向?qū)⒗^續(xù)尋求更多垂直行業(yè)合作型5G網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)多種業(yè)務(wù)的不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法、規(guī)劃思路，完善垂直行業(yè)的專網(wǎng)規(guī)劃架構(gòu)，來指導(dǎo)5G垂直行業(yè)專網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，面向社會(huì)各界，各垂直行業(yè)向5G網(wǎng)絡(luò)提出的更高要求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)點(diǎn)準(zhǔn)備，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)落地有進(jìn)一步的參考價(jià)值。