王群青（中國聯(lián)通浙江分公司，浙江 杭州 310051）

0 前言

5G 時代，人類將進入一個萬物都能夠發(fā)現(xiàn)、傾聽、感知的智能世界。傳統(tǒng)的汽車、制造業(yè)、健康等各個行業(yè)，也將因為5G 變得更加智能化、自動化和互聯(lián)網(wǎng)化。5G 作為全新的連接架構(gòu)將成為推動大多數(shù)行業(yè)變革的基礎(chǔ)，并將對人們的日常生活和整個商業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。5G 發(fā)展已經(jīng)成為我國國家戰(zhàn)略的重要組成部分。

1 浙江聯(lián)通5G試驗網(wǎng)及行業(yè)應(yīng)用試點

浙江聯(lián)通作為國家發(fā)改委5G 規(guī)模建網(wǎng)及應(yīng)用示范工程建設(shè)單位之一，早在2018 年初率先啟動了5G試驗網(wǎng)絡(luò)方案制定及業(yè)務(wù)探討工作，成立5G專項工作小組，積極推動5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與垂直行業(yè)應(yīng)用的深度融合，發(fā)揮中國聯(lián)通“云管邊端業(yè)”一體化優(yōu)勢，打通前端市場需求、產(chǎn)品創(chuàng)新和落地工作。

1.1 浙江聯(lián)通5G試驗網(wǎng)情況

目前已經(jīng)凍結(jié)的5G 標準分為NSA 和SA 2 種組網(wǎng)方式，為實現(xiàn)快速建網(wǎng)，中國聯(lián)通在5G 建網(wǎng)初期選擇NSA架構(gòu)，后期向SA架構(gòu)演進。

浙江聯(lián)通于2018 年4 月底完成5G NSA 虛擬化核心網(wǎng)部署，5 月上旬開通第1 套5G 基站，支撐517 電信日浙江聯(lián)通5G 發(fā)布會VR 演示。組織進行現(xiàn)網(wǎng)EPC NSA 升級改造，杭州率先在全國打通首個4G/5G 融合局點5G First Call，推動杭州5G 連片區(qū)域覆蓋建設(shè)，為5G 友好用戶體驗城市做好準備。同時進行SA 試驗網(wǎng)絡(luò)部署，驗證一套NR 基站NSA 和SA 雙棧性能、網(wǎng)絡(luò)切片測試、LTE異廠家區(qū)域行業(yè)應(yīng)用站點快速部署等。

圖1 示出的是浙江聯(lián)通5G 規(guī)模組網(wǎng)和應(yīng)用示范工程核心網(wǎng)組網(wǎng)圖。

截至2019 年5 月，杭州已開通5G 站點300 多個，覆蓋武林商圈、錢江新城、蕭山機場等口碑及標志性場景，以及吉利研究院、蕭山信息港、邵逸夫醫(yī)院等行業(yè)重點客戶。

1.2 5G行業(yè)應(yīng)用試點開展情況

5G時代，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)重點從2C轉(zhuǎn)移到2B，行業(yè)應(yīng)用成為5G 發(fā)展的關(guān)鍵點。浙江聯(lián)通在新媒體、車聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療、智能制造、智慧能源等行業(yè)場景進行了5G創(chuàng)新應(yīng)用的探索。

在“5G+新媒體”方面，2018 年9 月杭州·云棲大會上，5G網(wǎng)絡(luò)與阿里云聯(lián)合首次進行廣播級5G+8K視頻直播展示；與浙江廣電集團深入合作，2019年4月開展2050 大會5G+媒體直播車聯(lián)合報道，推出5G+4K 移動背包應(yīng)用，滿足多類型節(jié)目制作形態(tài)的需求。

在“5G+智能制造”方面，與嘉興恒美制衣廠、杭私時裝集團有限公司合作打造5G透明工廠，將服裝智能制造與MEC邊緣計算技術(shù)融合。

在“5G+車聯(lián)網(wǎng)”方面，聯(lián)合吉利汽車研究院、華為在杭州灣共同打造基于5G+邊緣云的V2X智能駕駛應(yīng)用，打造業(yè)界首個基于5G MEC 邊緣云的智能駕駛示范標桿。

在“5G+智慧醫(yī)療”方面，邵逸夫醫(yī)院基于5G 網(wǎng)絡(luò)的移動查房終端，移動影像閱片“秒”看，已經(jīng)應(yīng)用于部分科室及病房中，4K 高清會議直播系統(tǒng)，與邵逸夫5G網(wǎng)絡(luò)直通，進行遠程手術(shù)示教、跨院區(qū)高清視頻會議、遠程會診等。

2 5G NSA網(wǎng)絡(luò)局限性

2.1 NSA和SA組網(wǎng)方式

NSA 和SA的組網(wǎng)主要區(qū)別在于NSA 是將5G的控制信令錨定在4G 基站上；SA 方案是5G 基站直接接入5G核心網(wǎng)，控制信令完全不依賴4G網(wǎng)絡(luò)。

圖1 浙江聯(lián)通5G規(guī)模組網(wǎng)和應(yīng)用示范工程核心網(wǎng)組網(wǎng)圖

NSA 標準下無需新建核心網(wǎng)，新建5G 基站通過4G 基站接入4G 核心網(wǎng)或5G 核心網(wǎng)。5G 和4G 無需互操作，可同時在4G 和5G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)起業(yè)務(wù)，5G 終端需同時接入4G網(wǎng)絡(luò)，支持4G/5G雙鏈接。

圖2示出的是5G SA和NSA典型組網(wǎng)部署方式。

圖2 5G SA和NSA典型組網(wǎng)部署方式

SA 組網(wǎng)需要新建5G 基站和5G 核心網(wǎng)，5G 和4G之間采用互操作方式，5G終端無需同時接入4G網(wǎng)絡(luò)。

NSA 和SA 方案各有優(yōu)缺點，SA 是未來發(fā)展方向。NSA架構(gòu)更早凍結(jié)，產(chǎn)品也相對更成熟；NSA架構(gòu)可以借助目前建設(shè)成熟的4G 網(wǎng)絡(luò)擴大5G 覆蓋范圍，初期采用NSA 以達到快速建網(wǎng)的目標。但是NSA 架構(gòu)必須改動4G 現(xiàn)網(wǎng)，5G 基站設(shè)備的4G 錨點基站必須同一廠家。

2.2 NSA組網(wǎng)下應(yīng)用局限性

在應(yīng)用方面，NSA 早期主要提供高帶寬業(yè)務(wù)，即eMBB 的5G 場景，如高清視頻、AR/VR 等業(yè)務(wù)。5G SA網(wǎng)絡(luò)進一步實現(xiàn)行業(yè)對無線技術(shù)要求更嚴苛的場景，uRLLC 業(yè)務(wù)要求DL 和UL 的時延為0.5 ms，比如完全自動駕駛、工業(yè)控制等超低時延場景。同時，5G SA 網(wǎng)絡(luò)所具有的切片作為其特有的一種功能和技術(shù)手段，將保障特殊行業(yè)如電力、公安的業(yè)務(wù)隔離和QoS 保障等場景。SA 架構(gòu)透過靈活彈性的網(wǎng)絡(luò)切片，為不同應(yīng)用程序提供訂制化的網(wǎng)絡(luò)功能，并引入相關(guān)新功能和新業(yè)務(wù)，加速垂直行業(yè)市場推出差異化的創(chuàng)新服務(wù)與商業(yè)模式。

5G NSA 核心網(wǎng)EPC+不支持網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，5G eMBB業(yè)務(wù)要求DL和UL空口時延為4 ms，在低時延業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)功能定制化方面存在應(yīng)用局限性。

為了滿足現(xiàn)階段車輛遠程操控、遠程醫(yī)療等eMBB 低時延業(yè)務(wù)需求，在目前NSA 組網(wǎng)下，浙江聯(lián)通考慮通過建設(shè)MEC 邊緣云、選擇合適的承載網(wǎng)絡(luò)等手段，以達到組網(wǎng)端到端時延小、安全可靠的目的，例如針對吉利研究院智能駕駛、邵逸夫醫(yī)院移動查房和遠程手術(shù)直播示教、廣電集團新媒體5G+4K 大型演播廳錄制、5G 背包等典型垂直行業(yè)應(yīng)用的需求，與客戶平臺網(wǎng)絡(luò)的對接，分別采用了新建MEC、利用現(xiàn)有VPDN網(wǎng)絡(luò)和云專線3種方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)支撐。

3 5G+MEC組網(wǎng)及業(yè)務(wù)測試

3.1 吉利研究院5G網(wǎng)絡(luò)部署

2018 年，浙江聯(lián)通聯(lián)合智網(wǎng)科技與浙江吉利研究院達成5G 戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同在吉利杭州灣院區(qū)、杭州灣試車場開展基于5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的業(yè)務(wù)場景研究與驗證，包括4G/5G 與LTE-V 協(xié)同通信、車云通信、車路協(xié)同等，共同制定技術(shù)演進路線、驗證場景設(shè)計以及產(chǎn)品實施論證。

2018 年9 月，寧波聯(lián)通首次開通5G 基站“慈溪吉利整車中心”和“慈溪吉利研發(fā)大樓”，覆蓋杭州灣吉利研究院園區(qū)內(nèi)的測試道路。

在無線基站建設(shè)的同時，三方多次進行MEC 邊緣云的建設(shè)和業(yè)務(wù)搭載方式討論，以確定目標方案、業(yè)務(wù)測試內(nèi)容和分階段性工作計劃。最終確定采用5G MEC，部署在研究院附近的杭州灣模塊局機房，一期通過業(yè)務(wù)本地分流方式對接吉利私有云，二階段MEC 開放PaaS 能力，移植現(xiàn)有私有云應(yīng)用并開發(fā)新功能，對接同機房內(nèi)城域網(wǎng)SR設(shè)備訪問吉利公有云。

3.2 5G MEC接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

圖3示出的是杭州灣模塊局5G MEC組網(wǎng)示意圖。

圖3 杭州灣模塊局5G MEC組網(wǎng)示意圖

MEC 邊緣云為華為DGW 設(shè)備，實際為SAE-GW設(shè)備U 面，C 面使用杭州5G 試驗NSA 核心網(wǎng)設(shè)備。MEC 采用最新版本的NFV 架構(gòu)，具備邊緣云跨層解耦、業(yè)務(wù)聚合、能力開放等特性，滿足核心網(wǎng)計費及安全需要。

由于全國首次采用該解決方案，浙江聯(lián)通和華為團隊共同探索，自定義邊緣DC 內(nèi)外部的接口和IP 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計，使其既適合現(xiàn)有承載網(wǎng)規(guī)范，又便于快速開通，滿足吉利的時間要求。

MEC 與移動網(wǎng)內(nèi)部接口：通過MEC EOR 直連IPAN（采用10GE），疏通Sxa/Sxb/Sxm 接口（對接GWC）和S1-U/S1-MME 接口。由于C-U 分離的Sxa 等接口需要在杭州核心網(wǎng)和寧波IPRAN 承載貫穿，該接口使用4G-RAN VPN 和對應(yīng)IP地址段，根據(jù)C面、U面所處位置分配不同區(qū)域IP地址。

MEC 對外接口：Gi 接口初期直連吉利研究院私有云，后期對接城域網(wǎng)SR設(shè)備訪問吉利公有云。

車聯(lián)網(wǎng)本地業(yè)務(wù)流、Internet 業(yè)務(wù)流和終端激活信令流程如圖4所示。

3.3 業(yè)務(wù)測試

2018 年12 月24 日，5G MEC 與吉利私有云對接成功，提供3 臺5G CPE1.0 終端，用于研究院智能駕駛測試車內(nèi)。經(jīng)過雙方聯(lián)合測試，并進行無線優(yōu)化調(diào)整，5G 網(wǎng)絡(luò)+MEC 下的端到端平均時延為8 ms 左右，達到客戶一階段測試時延需求目標，代表全國首套5G 網(wǎng)絡(luò)+MEC的成功落地應(yīng)用。

通過逐段路由測試，8 ms 時延分布大致如圖5 所示。

3.4 解決方案成果

使用GW-U 作為MEC 部署，由于華為CPE 產(chǎn)品不支持多APN 激活，MEC 基站下車聯(lián)網(wǎng)以外的業(yè)務(wù)，不能設(shè)置路由送回省中心核心網(wǎng)出口，即同一個GW-C下掛GW-U 之間沒有定義規(guī)范接口。使用公網(wǎng)只能通過模塊局到城域網(wǎng)接入點出公網(wǎng)，不利于公眾業(yè)務(wù)的管理。向設(shè)備廠家提出CPE 上支持多APN 激活的版本需求，2019 年7 月CPE2.0 完成開發(fā)，并在吉利研究院現(xiàn)場測試驗證，支持公網(wǎng)私網(wǎng)靈活訪問。

圖4 吉利研究院5G業(yè)務(wù)路由示意圖

圖5 8 ms時延分布

另外，在5G MEC 部署中，發(fā)現(xiàn)華為vEPC VRF 設(shè)置機制不適合C-U分離場景?？刂泼鍯GW與DGW 信令面交互的Sx接口與Gn/S5等接口不能分開使用不同的VPN，試點方案中Sx 數(shù)據(jù)通過現(xiàn)有4G_RAN VPN 上行到省中心核心網(wǎng)，導(dǎo)致核心網(wǎng)通信云內(nèi)部VPN 需要修改調(diào)整。而若CN VPN 下沉到IPRAN 接入，存在安全隱患。向華為研發(fā)反饋該問題并要求Sx 接口獨立設(shè)置，華為研發(fā)進行了修改，后續(xù)建設(shè)的寧波通信云已經(jīng)按新機制設(shè)置了獨立Sx VPN，以便于靈活部署U 面下沉和MEC節(jié)點。

時延方面，由于目前尚未有5G 模組產(chǎn)品，采用CPE 方式，駕駛車內(nèi)終端到CPE 的Wi-Fi 浪費1 ms 時延?；竞蚆EC之間、MEC到吉利防火墻之間時延占比較大，相比設(shè)備標稱值，還有優(yōu)化提升的空間。

4 5G+VPDN企業(yè)專網(wǎng)方案

4.1 邵逸夫5G未來醫(yī)院設(shè)計

落后地區(qū)及農(nóng)村的醫(yī)療資源貧乏，城市大醫(yī)院人滿為患，而小醫(yī)院、社區(qū)醫(yī)院門可羅雀，通過信息化技術(shù)革新來緩解這些醫(yī)療資源緊缺和分布不均的問題，是目前醫(yī)療行業(yè)的一個明確需求。

而隨著生活水平提高，健康的干預(yù)治療會逐步前移，醫(yī)院信息化也會逐步從以醫(yī)院為中心變成以病患為中心，提供咨詢、預(yù)防、飲食干預(yù)、檢查預(yù)約新型健康服務(wù)。

邵逸夫醫(yī)院利用中國聯(lián)通5G 網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心大力拓展醫(yī)聯(lián)體（分院）、醫(yī)共體等醫(yī)療協(xié)同、資源下沉，基于云計算、大數(shù)據(jù)、AI、物聯(lián)網(wǎng)建立以人為中心的新型醫(yī)療健康數(shù)據(jù)中心，全面提升互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療能力。達到以下目標。

a）在院內(nèi)外隨時隨地處理辦公和醫(yī)療業(yè)務(wù)。

b）移動閱片、審片，影像科醫(yī)生不再限制在醫(yī)院內(nèi)，把時間留給病患。

c）基于4K/VR 等技術(shù)，手術(shù)示教、遠程手術(shù)指導(dǎo)、遠程會診等，將醫(yī)療資源下沉，提高工作效率。

d）醫(yī)共體內(nèi)醫(yī)院打通院間數(shù)據(jù)，集中使用同一信息系統(tǒng)，統(tǒng)一登錄、管理，業(yè)務(wù)統(tǒng)一發(fā)放上線，跨院區(qū)影像信息調(diào)閱快速、流暢，真正做到人財物的大統(tǒng)一。

未來邵逸夫醫(yī)院5G 網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，助以MEC、云計算、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)切片等最新技術(shù)，實現(xiàn)端和平臺的最短連接，最高保障的業(yè)務(wù)QoS，全業(yè)務(wù)工作流移動化，達到行云流水的極致業(yè)務(wù)體驗，無處不在的靈活快速辦公。

4.2 邵逸夫一階段5G網(wǎng)絡(luò)部署方案

按業(yè)務(wù)訴求和網(wǎng)絡(luò)成熟相匹配原則，邵逸夫5G未來醫(yī)院分階段有序推進。一階段選取本院、分院、醫(yī)聯(lián)體、醫(yī)共體下醫(yī)院的部分場景，進行5G 網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)部署。2018 年底，浙江聯(lián)通首次使用5G 數(shù)字化室分產(chǎn)品在邵逸夫醫(yī)院內(nèi)部安裝調(diào)測。

表1示出的是邵逸夫5G項目一階段基站規(guī)劃。

表1 邵逸夫5G項目一階段業(yè)務(wù)基站規(guī)劃

一階段首先實現(xiàn)基于5G網(wǎng)絡(luò)的移動護理業(yè)務(wù)、遠程會診、手術(shù)直播示教業(yè)務(wù)。移動護理業(yè)務(wù)要求終端訪問邵逸夫內(nèi)部數(shù)據(jù)中心，要求網(wǎng)絡(luò)私網(wǎng)對接，端到端安全性高；遠程會診和手術(shù)直播采用4K 高清設(shè)備，時延要求為20～100 ms。

圖6 示出的是智慧醫(yī)療典型業(yè)務(wù)時延帶寬分布圖。

通過對上述業(yè)務(wù)分析，結(jié)合杭州5G核心網(wǎng)機房位置，暫不需要MEC 部署到邊緣，只需要保證帶寬實現(xiàn)高效安全私網(wǎng)業(yè)務(wù)互通。利用現(xiàn)有VPDN 網(wǎng)絡(luò)資源，設(shè)置行業(yè)APN GRE 隧道+專線實現(xiàn)專網(wǎng)訪問，是一種能夠快速建設(shè)而且低成本投入的解決方案。浙江聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)VPDN 網(wǎng)絡(luò)由LNS、AAA、接入網(wǎng)絡(luò)組成，與移動網(wǎng)GW 建立GRE 隧道或L2TP 隧道實現(xiàn)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的安全可控。

圖6 智慧醫(yī)療典型業(yè)務(wù)時延帶寬分布圖

4.3 5G移動護理業(yè)務(wù)實現(xiàn)

邵逸夫移動護理業(yè)務(wù)基于內(nèi)網(wǎng)訪問，終端采用PDA 等，安裝應(yīng)用軟件，訪問部署在本地數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)。由于目前5G還處于試商用階段，相關(guān)終端及模組尚未規(guī)模商用，本次工程采用將5G 信號轉(zhuǎn)為Wi-Fi連接的方式，支持原有PDA 的連接及應(yīng)用。以樓層為單位部署CPE 設(shè)備，CPE 設(shè)備連接5G 網(wǎng)絡(luò)，并將5G 信號轉(zhuǎn)換為Wi-Fi 及固定網(wǎng)絡(luò)信號，下掛POE 交換機+AP，解決AP 的取電問題。AC 管理平臺部署在本地數(shù)據(jù)中心，基于統(tǒng)一管理系統(tǒng)，同一個賬號，全區(qū)（含其他院區(qū)）實現(xiàn)無縫切換，漫游。一網(wǎng)多用支持多租戶網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，新業(yè)務(wù)場景分鐘級上線。形成Wi-Fi 專網(wǎng)，云化，集中化，簡便易維護。具體網(wǎng)絡(luò)圖如圖7所示。

圖7 邵逸夫移動護理業(yè)務(wù)路由示意圖

遠期采取5G終端，如PAD、手機或者物聯(lián)網(wǎng)終端，直接接入5G 網(wǎng)絡(luò)，基于MEC 路由到本地數(shù)據(jù)中心，進一步降低時延，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。

5 結(jié)束語

從上述案例部署和應(yīng)用效果看，5G網(wǎng)絡(luò)部署MEC邊緣云能很好滿足現(xiàn)階段低時延大帶寬業(yè)務(wù)需求，如果5G MEC 部署僅實現(xiàn)分流功能，短期看存在實施方案復(fù)雜、工期較長、投資較大的問題，但引入邊緣云會帶來n種業(yè)務(wù)拓展機會。而通過5G NSA+VPDN 網(wǎng)絡(luò)到客戶私有平臺的方案，適用于時延有一定要求但不是特別高的專網(wǎng)場景，同時也充分利舊現(xiàn)有VPDN 網(wǎng)絡(luò)資源，是一種實用型解決方案。

具體的5G行業(yè)應(yīng)用項目中，需要結(jié)合帶寬時延需求、網(wǎng)絡(luò)資源情況以及業(yè)務(wù)發(fā)展方向等因素，提供不同時延和帶寬的量化指標對應(yīng)的解決方案，在不斷實踐中提升按需定制化能力。秉持“聯(lián)通5Gn讓未來生長”的信念，定制n個5G 網(wǎng)中專網(wǎng)，讓n無限延伸，為合作伙伴提供更為廣闊的行業(yè)應(yīng)用試驗場景，推進5G應(yīng)用孵化及產(chǎn)業(yè)升級。