5g网络是怎么组成的（什么是5G专用网络）

翻译自5G.co.uk。作者 Sacha Kavanagh and Kevin Thomas

5G的新兴用例是专用5G网络。本质上，私有5G网络将是下一代局域网（LAN），它将结合5G技术并实现比当前技术所支持的更高级的用例。专用LTE网络已经成为商业现实，并且监管机构，制造商和潜在用户现在都在期待5G能够提供的功能。

什么是5G专用网络？

私有5G网络也称为局域网5G网络，是一种局域网（LAN），它将使用5G技术创建一个专用网络，该网络具有统一的连接性，优化的服务以及在特定区域内的安全通信方式。它将提供5G承诺支持下一代应用程序的速度，延迟和其他好处。

由于5G将基于4G和4.5G LTE技术，因此专用5G网络将基于已经推出的专用LTE网络构建，其中许多都使用了支持5G的设备。

有什么优势？

与其他LAN一样，5G专用网络将专用于所有者，独立管理且易于部署。但是，5G将具有一些超越当今可用技术的关键优势。

无线：5G专用网络将消除对以太网等有线技术的需求。它们不仅昂贵且笨重，而且对于连接大量小型设备或在人员，设备和设备处于移动中的动态环境中也不可行。

网络切片：5G的一项关键功能是能够创建多个虚拟网络，这些虚拟网络可以针对将使用特定网络切片的特定服务和流量进行定制和优化。在私有5G网络的背景下，这意味着可以针对用户的需求以及网络内的不同用途优化网络。

控制：将在内部完成5G专用网络的配置，因此网络所有者将完全控制网络的各个方面，例如安全性（在下文中有更多介绍），各种资源的使用方式以及优先采取哪些行动因此，关键任务设备（及其传输的数据）的优先级高于次要设备。

延迟：5G的延迟将比当前的蜂窝和无线技术低得多，这将支持设备之间的实时通信，这是诸如公共安全或机器人运动控制等应用程序中的关键因素。

带宽：5G的优越带宽将允许通过网络传输大量数据，并与大量设备同时进行上下行通信。

安全性：私有5G网络将比当前技术更加安全，因为网络运营商将能够建立自己的安全策略，而不必依赖外部提供商。它还将使数据能够存储在本地，即在本地。在一个经常发生数据泄露和网络攻击且数据保护法规越来越严格的世界中，安全角度可能是一个关键卖点。

有哪些用例？

早期感兴趣的领域是工业物联网（IIoT）应用程序。考虑一下未来的工厂–通常称为工业4.0。传感器将安装在工厂中，以监视环境状况，将其安装在设备上以监视一切正常运行并在可能的问题发生之前识别出任何潜在问题，并在最终产品上进行质量控制和定制制造。

所有这些数据都将被收集和分析，以提供对工厂运营各个方面的高度详细的了解。具有机器学习能力的机器人将使用并生成更多数据来制造产品，并在工厂内外运输货物和设备。制造业将从装配线转变为高度定制产品的生产，而工人将流播增强现实视频或在虚拟环境中工作。没有5G，这一切都是不可能的。

关键通信行业正在接受3GPP（第三代合作伙伴计划）的标准化，LTE的关键任务即按即说（Mission-Critical PTT）功能已开始部署可用于5G的专用LTE网络。公共安全机构和铁路运营商等组织正在将这些网络用于PTT组通信和实时视频监视等应用，而5G专用网络将在它们的基础上提供有保证的连接性并支持更广泛的用途。

5G专用网络可能还会在偏远且服务欠缺的地方找到家，而这些地方根本无法提供实现5G性能所需的基础架构。

诸如大学，医院，军事基地或交通枢纽之类的校园环境可以受益于5G专用网络，以满足IoT应用程序所要求的要求，例如始终在线的连接性，移动性，安全性和低延迟。实际上，几乎任何校园，企业建筑物或公共场所都可以成为私有5G网络的候选人，尤其是在特定区域中公共5G网络部署缓慢或延迟的情况下。

有哪些挑战？

除了5G服务才刚刚开始并且网络切片仍处于开发阶段这一事实外，在私有5G网络成为现实之前还有其他障碍需要克服。

主要的频谱是频谱，因为当前可用的5G频谱掌握在移动运营商手中。

建立自己的网络（BYON）模型可能是答案。事实证明，它在LTE领域很受欢迎，移动运营商可以通过它访问其频谱，因此组织可以建立自己拥有，控制和运营的专用LTE网络。服务提供商也参与其中，它们通常通过与网络基础设施OEM的合作来提供专用于LTE和5G的网络，而这些合作伙伴通常是针对特定行业的。

但是，尽管许多专用LTE网络已支持5G，但MNO并不愿意通过BYON产品放弃宝贵的5G频谱。欧洲一些大型MNO已经反对私有5G网络。运营商将需要大量频谱才能使5G成为现实，并且可能不愿放弃对它的一小部分的控制。

也就是说，推出5G所需的投资水平意味着他们将需要考虑新的收入来源，而频谱许可可能就是其中之一。成本必须足够低，对于希望使用私有5G网络的组织来说具有商业意义，而成本又必须足够高，以使频谱所有者可以使用。

欧洲监管机构正在考虑为大型私人用户预留频谱，尽管目前尚不清楚该频谱是授权频谱还是非授权频谱。如果是前者，这是用户向监管机构租赁频谱还是监管机构向频谱所有者施加条件的问题？如果是后者，是否需要对谁可以使用频谱，如何，何时何地使用频谱进行某种形式的控制？

当然，5G新无线电（5G NR）旨在优化许可频谱，许可频谱，共享频谱或非许可频谱以及整个频段的可用频谱。这应该意味着专用5G网络可以使用频谱，但可能会增加另一层复杂性。

现在还处于起步阶段，现在还无法确定哪种情况会出现。以上可能性的某种组合可能会支撑私有5G网络。

其他问题围绕技术专长，因为任何想要5G专用网络的组织都不太可能拥有建立和管理5G专用网络的内部经验。获取或外包该专有技术可能会增加所有最大的障碍：成本。仍然未知，但是我们可以合理地确定私有5G网络不会便宜。

现在在哪？

仍处于起步阶段，但德国引起了特别的兴趣，德国将“工业4.0”一词创造为一项旨在帮助该国保持在先进制造业前沿的国家计划。汽车，制造，公用事业，航运，化工以及石油和天然气行业的公司都已表示有兴趣向联邦网络管理局（BNA，负责频谱的德国机构）运营本地5G网络。

2018年夏季，奥迪（大众汽车的一部分）与爱立信签署了谅解备忘录（MoU），以探索其工厂中5G的使用。第一项试验将涉及使用5G控制两个无线控制的生产机器人。奥迪相信5G将使它能够比其现有网络更快，更安全地连接制造机器人和其他设备，并创造一个更加灵活，敏捷的生产环境。目前，它使用Wi-Fi作为其主要的无线技术，而以太网则用于与机器人的大多数连接，但是当机器人需要快速移动或实时传输数据时，Wi-Fi会遇到困难，并且固定连接意味着机器人的动作受到限制。但是，完整的5G专用网络不会很快出现，并且取决于奥迪能否获得频谱。

爱立信还为联合国维持和平特派团建立5G专用网络铺平了道路。在2018年10月，它获得了为任务提供4G LTE任务关键网络的合同，第一套网络将于2019年某个时候投入使用。爱立信将提供支持5G的无线电系统，以支持这些远程操作。

2018年12月，当3GPP批准了一项将5G NR引入非授权频谱的工作项目时，迈出了一大步。NR-U将成为将于2020年推出的3GPP Release 16规范的一部分。它将使无需许可的5G网络的部署就无需与许可的频谱进行任何连接，因此组织将能够构建具有5G核心的独立5G无线电网络。在自己定义的区域内供自己使用-即专用5G网络。

此外，MulteFire联盟于2018年12月完成了其规范的第二次迭代，该规范将于2019年中公开发布。除了提高性能之外，版本1.1还针对物联网进行了优化，并增加了对eMTC-U和NB-IoT以及其他频谱的支持。MulteFire是一家成立于2015年末的全球性组织，旨在推广MulteFire，这是一种基于LTE的蜂窝技术，可在无执照和共享频谱下运行。其技术路线图与3GPP 5G标准保持一致，以支持5G NR和其他下一代技术。主要的5G制造商支持该技术（诺基亚和高通是创始成员，爱立信和英特尔是启动成员，华为于2016年底加入），这可能是解锁私有5G网络的关键。

下一步是什么？

现实情况是，要实现私有5G网络，还有很长的路要走。早期采用者可能是财大气粗，业务案例引人注目的大型组织，但跨行业，企业，公用事业和公共部门的私有5G网络仍有机会。

吸收率很可能取决于公共5G网络的推出速度以及在没有公共5G覆盖的区域中的组织可能决定不等待而是建立自己的本地网络的位置。组织的安全需求以及公共5G网络的安全性将是关键。