本文5G通信
5G專用網絡（private 5G network）是一種局域網（LAN），它將使用5G技術創建具有統一連接性、優化服務和特定區域內安全通信方式的專用網絡 。此前，機構曾預測2020年全球5G專網市場規模將達到9.197億美元， 2020年至2027年間的復合年增長率將達到37.8％。而北美將以31.2％的份額在5G專網市場中占主導地位。
專網
其實早在2/3/4G時代，專網的概念就有了，對我們來說并不陌生。所謂專網，就是指在特定區域實現網絡信號覆蓋，為特定用戶提供通信服務的專業網絡。
簡而言之，專網就是為特定用戶提供網絡通信服務的專用網絡，公網與專網的區別主要在于公網為社會大眾服務，而專網為特定對象服務。
為什么要建設5G專網？
5G網絡有三大特點：高帶寬、低延遲、多接入，但很多時候，企業并不是同時需要這些業務特性。另外，有的企業希望可以獲得對5G網絡的所有控制權、高度的可靠性、安全性、隱私性等，公網無法完全滿足這些特定需求。
5G專網提供了企業定制化網絡的自由度，可以根據使用場所、工作類型提供不同的配置，在隱私和安全方面都有明顯的優勢。
5G專用網絡要求
高可用性：意味著用戶可以始終使用該網絡服務，可以確保最大的可用性。
可靠性：是指在預定持續時間內高可靠地傳輸一定數量業務的能力，需要足夠的網絡覆蓋范圍和容量，以及強大的業務切換功能。
互通：與公網互通是一項重要功能，例如醫療救護車等關鍵服務從一個網絡遷移到另一個網絡（例如從專網到公網）時需要服務連續性，這就要求網絡之間需要一定程度的集成。
服務：質量QoS包括吞吐量、延遲、抖動、丟包率等，在專用頻譜上運行專用網絡可以得到更好地控制。此外，可以針對專用網絡部署中的特定需求量身定制不同服務的系統性能和資源使用。
安全性：專用網絡有望提供全面的端到端安全性，以確保信息、基礎架構和人員免受威脅。專用網絡可以利用網絡隔離、數據保護和設備/用戶身份驗證來保護關鍵資產，企業還可以控制保留數據主權，以確保敏感信息保留在本地。
WIFI 6、LTE專網和5G專網
與專用蜂窩網絡相比，Wi-Fi的部署更加快速、簡便且便宜，專用Wi-Fi網絡在工廠中也已經開始使用，通常用于一些非關鍵應用。
在擁有完整的5G工業網絡之前，一些企業可能會使用專用LTE網絡作為過渡， LTE的覆蓋范圍和移動性比固定以太網或Wi-Fi大，通常是工業環境中實現連接的首選技術。
例如，全球最大自動化碼頭洋山港就是基于5.8GHz的LTE打造的工業無線網絡，“區域內將不再有人，完全實現自動化，不僅岸橋不需要人駕駛，可以后臺操作，連集卡也不再需要，直接由自動運行的AGV小車裝載運輸貨物。”；英國Ocado也部署了一個專用LTE網絡，以控制物流中心的1,000個快速移動的機器人在線處理訂單；諾基亞利用專用LTE網絡（4.9G）使基站工實現了廠自動化業務。
下圖展示了WIFI 6、LTE專網以及5G在可靠性、場景、速度等方面的對比：
5G專網七大部署方案
目前5G專網主要有以下七大部署方案：
1.企業自建5G專網（本地5G頻段、完全私有、不共享）
第一種部署方案就是企業基于專網頻段，部署全套5G網絡（gNB，UPF，5GC CP，UDM，MEC）。這里使用的頻譜是私有5G頻譜，而不是運營商的授權頻譜。企業自建的5G專網隱私與安全性高、具有超低延遲、獨立可控性。
但自建專網部署成本高，普通企業特別是小型企業無法承擔購買和部署全套5G網絡的費用，另外后期還需要一些專業的運維人員來維護網絡。
2.運營商幫助企業構建5G專網（基于運營商的5G頻段，完全私有，不共享）
這種專用5G網絡架構與第一種方案部署方式相似，唯一的區別是，使用的是運營商許可的5G頻段來構建和運行5G專網。
3.公網和專網之間RAN共享
專網和公網之間僅共享5G基站（gNB）（RAN共享），而UPF、5GC CP、UDM和MEC部署在企業中，并于公網在物理上隔離。
屬于專網的數據流量被傳送到企業中的專網UPF，屬于公網的數據流量交付給運營商邊緣云的UPF。換句話說，內部設備控制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運營商的網絡。
4.公網和專網之間RAN和控制平面共享
專網和公網之間共享5G基站（gNB）和5GC CP、UDM（RAN和控制平面共享），專用的UPF、MEC內置于企業中，企業專網的gNB和UPF通過N2、N4接口連接到運營商的網絡并由其管理。這種部署方案相較于前幾種，企業專網的設備信息存儲在運營商的服務器中，而不是企業內部，因此在私密性方面會稍弱。
5.公網和專網之間RAN和核心共享（端到端網絡切片）
專網與公網共享UDM、5GC CP、UPF、MEC和5G基站，也就是端到端網絡切片，用戶信息和數據流量的安全性取決于網絡切片能力，但與前幾種方案相比，這種架構的成本最低。
6.N3 LBO(Local Breakout，本地疏導)：韓國SK Telecom的案例
企業引入了MEC數據平面和MEC應用，運營商的移動邊緣平臺（MEP）通過Mp2接口將流量規則發送到MEC DP。MEC DP查看來自gNB的所有GTP隧道的數據包的目標IP地址（GTP Decap），并將用戶IP包路由到內部專用網絡。
與方案3和方案4不同的是，通過添加低成本的MEC DP（實際上是SDN/P4交換機），可以大大降低構建專用5G網絡的成本，而無需購入昂貴的UPF設備。
7.F1 LBO（Local Breakout）：韓國KT案例
與方案6相同，區別在于僅部署了企業中的RU/DU，并且CU放置在移動網絡的邊緣云中，專用網絡流量是從F1接口本地斷開,而不是從N3接口。
最后，上述5G專網架構各有優缺點，沒有一種架構能夠適合所有情況，企業應該根據自身要求以及實施/運營預算來選擇最適合自己的架構。
挑戰
1.頻譜問題
建立專網不是一件容易的事，目前網絡切片仍處于發展階段，其他幾種5G專網部署方式面臨的關鍵問題還是頻譜的獲取。頻譜資源是有限的，并非隨需隨得，在大多數國家，頻譜被視為一種自然資源，其使用受到國家主管部門的控制，國家主管部門根據國家的需求分配資源。
在專用頻譜難以獲取的情況下，共享頻譜和非授權頻譜也不失為建立私網的好方法，越來越多的運營商也開始投資非授權和共享頻譜資源。共享頻譜是一種“輕授權”的頻譜使用方式，某些國家監管機構會出臺一些共享使用的頻譜使用制度，行業用戶可以采用共享頻譜部署其專有網絡。非授權頻譜是一個公共資源，企業機構都可以公平接入，因此需要更精細的頻譜規劃技術，來減少互相之間的干擾。
2.國家政策
專網想要大規模地部署，除了頻譜技術的不斷發展外，還需要國家的支持。目前一些國家正在思考開放更多的頻譜資源，提供政策保障，讓5G專網能夠快速發展。
美國
美國聯邦通信委員會（FCC）計劃于2020年6月開始進行CBRS 3.5GHz頻譜拍賣，并預計2020年12月開始另一次C波段拍賣，CBRS將為企業部署4G和5G專網提供新的機遇。
德國
德國電信監管機構BNetzA將3700MHz-3800MHz頻段中的100MHz頻譜預留給私人公司。目前已有幾十家企業購買了5G私有許可證，其中包括博世、寶馬、巴斯夫、漢莎航空、西門子和大眾汽車等。
英國
在英國，OFCOM于2019年發布了有關將支持其本地頻譜訪問和頻譜共享政策的法定文書草案的咨詢。監管機構將把3.8-4.2 GHz頻段專用于本地部署，要求國家運營商將未使用的許可頻譜移交給企業。較低的26 GHz頻段也將保留給私有和共享訪問。
國內
中國信息通信研究院副院長王志勤表示中國對5G專網專頻持包容審慎的態度。在5G的初級階段，行業應用不是很廣，專網比較分散，產業鏈集聚要求很高，專用設備和終端價格較高。“5G頻譜可能很難分給單獨的一個行業，一方面我們積極探索行業的模式，另外積極研究5G行業應用是不是真的需要單獨的專用頻率，包括必要性、可行性及具體模式。”
近期，廣東省工信廳發文《關于應對疫情影響進一步促進信息服務和消費的若干政策措施》的通知，廣東省工信廳聯合通管局等9個省直部門提出向國家申請1.4G專用頻段建設10個以上的5G專網，在多個重點領域探索5G專網試點應用、5G專網設備研發。
部署案例
到2020年底，全球100多家公司將開始測試5G專網部署，在接下來的幾年中，用于5G專網部署的支出會急劇上升，每年可能總計達數百億美元。
阿里XG實驗室聯合中移動落地首個創新型5G專網
5月15日，阿里巴巴與中國移動合作建設的5G智慧園區專網正式啟用。在杭州移動布設的5G網絡基礎上，XG實驗室研發出一套全新的5G專網安全架構體系，大幅提高5G專網的安全性和易用性。這一架構設計也將形成提案報送3GPP，未來可能成為5G R17全球標準的一部分。
據阿里介紹，達摩院XG實驗室通過自研基于5G核心網的EAC（Enterprise Access Controller），創新實現5G鑒權信息與企業認證信息的打通，搭建起一個安全、智能、靈活擴展的5G企業專網。在這一5G專網環境下，員工進入園區可通過授權移動終端直接訪問內網，離開園區后則自動轉入公共網絡，完成公網與專網的安全平滑切換。網絡管理部門還可通過釘釘等平臺進行5G終端的智能管理。
青島5G智能電網
2020年7月11日，中國電信宣布由國網青島供電公司、中國電信青島分公司和華為公司聯合開發的青島5G智能電網項目一期工程正式交付投產，這標志著目前國內規模最大的5G智能電網正式建成。
電網應用提供更快、更細、更準的差異化和確定性網絡能力，實現了基于5G SA切片的智能分布式配電、變電站作業監護及電網態勢感知、5G基站削峰填谷供電等新應用。工作人員通過電力塔桿上的5G+4K超高清攝像頭來監控輸電線路和配電設施，可以及時發現故障隱患，能節省80%的現場巡檢人力物力。借助5G的超低時延和超高可靠性，還能快速定位、隔離和恢復電網線路故障，把停電時間從分鐘級縮短到秒級甚至毫秒級。
富士通推出日本首個商業5G專網
日本將企業獨立自建5G專網稱為“Local 5G”，推行“5G公網+Local 5G”雙軌發展戰略。
來源：網優雇傭軍
2020年3月，富士通從關東電訊局獲得了日本首個商業專用5G廣播電臺許可證，將通過利用其5G專網技術傳輸由多點相機收集的高清圖像的數據，增強AI的安全系統，通過運動分析快速檢測可疑行為，從而加強犯罪預防措施。
富士通的5G私網部署于新川崎科技廣場，覆蓋面積2.8萬平方米。據報道，該5G私網初期應用為5G智慧安防，即通過5G網絡上傳由多個攝像頭采集的超高清視頻流，并通過AI分析來檢測可疑行為，以確保園區安全。
南方電網
中國移動與南方電網合作，針對深圳市南方電網業務中智能分布式配電自動化（智能分布式配網差動保護和配網自動化三遙）、電網應急通信保障及配網計量等4個業務特性，基于5G SA架構和切片技術提供系統性的5G指揮電網解決方案，該案例旨在探索面向垂直行業的5G創新業務及需求，驗證5G網絡及業務的能力，并為5G商用奠定基礎。
南方電網基于5G的電力業務網絡切片整體方案（來源：5G應用產業方陣）
海爾5G+MEC虛擬專網
海爾基于運營商的5G網絡在總部園區落地MEC（UPF+MEP），構建了行業內首個“5G+MEC”虛擬專網。基于5G+MEC虛擬專網基礎網絡，海爾實現了中德園區的冰箱、滾筒、中央空調三家互聯工廠的應用賦能。該方案實現設備端輕量化，產線機器視覺應用點只保留工業相機，取消單獨的工控機，工廠或園區統一部署MEC，總體方案降低布線成本、硬件及算力浪費，總體投資成本降低約40%。目前已上線運行近半年時間。
海爾基于5G+MEC虛擬專網架構（來源：5G應用產業方陣）
業界對5G專網一直寄予厚望，盡管在發展過程中伴隨著一定的挑戰，但隨著技術的不斷完善，專網部署數量也開始不斷增加。ABI Research近日發布的一份報告顯示，到2036年全球5G專網支出將超過5G公網，屆時，市場格局又會發生怎樣的變化？
