1 研究背景和意義

5G網(wǎng)絡發(fā)展至今天，網(wǎng)絡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)絡現(xiàn)狀、網(wǎng)絡特性和發(fā)展方向為各行業(yè)賦能，促進運營商盡快釋放SA 網(wǎng)絡價值，接入各行業(yè)生態(tài)鏈是5G當前面臨的主要難題。本文針對5G 垂直行業(yè)網(wǎng)絡規(guī)劃專網(wǎng)建網(wǎng)方案進行技術分析和探討，為后續(xù)解決可能存在的網(wǎng)絡問題提供思路。

2 5G ToB典型規(guī)劃流程

目前5G網(wǎng)絡業(yè)務主要有個人業(yè)務（ToC）和垂直行業(yè)業(yè)務（ToB），由于垂直行業(yè)業(yè)務是5G網(wǎng)絡業(yè)務的新興發(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

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

這三類需求導向的專網(wǎng)規(guī)劃方案一般很難達到三者同時滿足，存在一定的互斥關系，主要考慮滿足客戶對網(wǎng)絡能力的價值需求來進行專網(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：定制專線工程量小，即開即用，針對快速廣域響應有較好的接入網(wǎng)基礎。一般針對移動性強、移動范圍廣、帶寬需求大、時延需求中、信任運營商級安全性能的廣域行業(yè)客戶。

主要涉及到以下主要技術點。

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

通過ToB切片方案，來滿足專用的業(yè)務需求，可適當進行優(yōu)先資源預留和保障。

網(wǎng)絡架構如圖2所示。

圖2 5G ToB廣域型專網(wǎng)架構

3.2 時延型專網(wǎng)

時延型專網(wǎng)以按需定制+切片技術為主，主要通過無線網(wǎng)按需增強，網(wǎng)關各節(jié)點適當選擇本地化部署以滿足時延類專網(wǎng)的需求。其主要特點：低時延高可靠，公專部分協(xié)同，將部分不敏感的內容由公網(wǎng)承擔。一般針對時延類新型業(yè)務的發(fā)展，具備一定的移動性，但不適宜過大范圍的保障，如對時延、同步有較高要求的指定區(qū)域范圍內的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)機械精確控制、醫(yī)療實時控制、人體視覺體驗等。

主要涉及到以下主要技術點。

切片按需定制，主要包含滿足ToB通用業(yè)務需求的公網(wǎng)默認切片，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)獨享、多企業(yè)或行業(yè)共享、部分網(wǎng)元可獨立或共享公網(wǎng)。

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

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

網(wǎng)絡架構如圖3所示。

圖3 5G ToB時延型專網(wǎng)架構

3.3 安全類專網(wǎng)

安全類專網(wǎng)以網(wǎng)關本地部署、基站專用定制、網(wǎng)絡深度定制下沉的思路部署網(wǎng)絡，以達成數(shù)據(jù)私有化的安全類專網(wǎng)需求。其主要特點：物理隔離，專用頻率，定制基站網(wǎng)絡。一般針對行業(yè)隔離度要求高的客戶業(yè)務，特別是具備單獨安全標準要求的，如軍政、電網(wǎng)、鐵路等行業(yè)，需應對行業(yè)要求進行全流程管控和數(shù)據(jù)規(guī)范為主進行區(qū)域級網(wǎng)絡保障。

主要涉及到以下主要技術點。

專用基站部署：主要針對業(yè)務需求的物理覆蓋區(qū)域；單獨的頻率策略；單獨規(guī)劃基站，可專享或共用；網(wǎng)關本地化，定制園區(qū)UPF；網(wǎng)絡深度定制功能性能配置，并進行區(qū)域限制，以確保數(shù)據(jù)不出園區(qū)，保證高安全等級。

網(wǎng)絡架構如圖4所示。

圖4 5G ToB安全類專網(wǎng)架構

4 5G專網(wǎng)區(qū)域規(guī)劃方法研究

通過5G移動網(wǎng)絡為專網(wǎng)系統(tǒng)提供基礎連接服務，需要在業(yè)務需求分析、網(wǎng)絡架構基本確定的基礎上，相對于傳統(tǒng)的5G公眾移動通信網(wǎng)絡，本文重點考慮這些增加因素的影響：移動性、上行傳輸高、連接數(shù)高、低時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)絡部署前期，面臨復雜、多制式的混合網(wǎng)絡基礎，大多數(shù)場景無線環(huán)境復雜，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)絡的新型空口能力，部署Massive MIMO。針對不同行業(yè)區(qū)域的覆蓋連接服務，重點在于覆蓋區(qū)域的特征，如大規(guī)模天線技術的高頻譜利用率特點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)模天線技術能夠生成指向特定用戶的精準信號波束，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，容易導致小區(qū)信號雜亂、相互干擾，大規(guī)模天線技術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)調變得更加靈活，優(yōu)化空間更大。

5G空口側針對需要無線定制能力增強還有以下方式。

（1）資源預留：基于資源塊（時頻域）的預留，以實現(xiàn)端到端的切片、靈活高效的保障ToB業(yè)務的專用資源。根據(jù)業(yè)務具體需要，可以定制基于公網(wǎng)正常調度模式、專網(wǎng)優(yōu)先或獨占調度模式的資源預留。

（2）網(wǎng)絡增強：重點強調針對ToB業(yè)務深度需求或厚度需求進行網(wǎng)絡配置增強。主要通過單獨定制化的規(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、幀結構等方式，針對室內或封閉場景區(qū)域內，進行基于安全隔離要求的資源獨享定制。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)域時延研究

5G專網(wǎng)網(wǎng)絡需要適配業(yè)務需求的覆蓋特性后，通過盡量減少數(shù)據(jù)迂回程度，來確保時延滿足需求。5G采用用戶面和控制面分離的核心網(wǎng)架構，用戶面UPF可以根據(jù)業(yè)務分布和轉發(fā)流向需要，下沉到相應的位置，更靠近用戶，及時轉發(fā)數(shù)據(jù)。同時與邊緣計算MEC結合，提供相應的算力和存儲能力。邊緣節(jié)點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，減少時延，提升效率，提高安全隱私保護。

邊緣節(jié)點如UPF的適當下沉需同時考慮業(yè)務時延，兼顧業(yè)務移動范圍，綜合考慮后，選定地市級、本地網(wǎng)級、園區(qū)級下沉級別。下沉的同時，也需根據(jù)場景、業(yè)務需求、安全責任需求等，配置不同的容量和功能和物理位置選定等以適應低時延數(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，對連接可靠性要求高，特別是無人智能行業(yè)，終端與平臺系統(tǒng)之間的連接，特別是控制指令需要較高的保障等級。

在園區(qū)級專網(wǎng)的部署過程中，可以通過網(wǎng)關、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)存在復用，對分配資源的搶占容易導致專網(wǎng)終端拒絕接入等情況。

5G網(wǎng)絡可以通過網(wǎng)絡切片將運營商的物理網(wǎng)絡切分為多個邏輯網(wǎng)絡實現(xiàn)一網(wǎng)多用，構建多個專用、虛擬、隔離、按需定制的邏輯網(wǎng)絡，既可以滿足不同行業(yè)客戶對網(wǎng)絡能力的不同需求，也可以實現(xiàn)統(tǒng)一基礎設施網(wǎng)絡適應多業(yè)務，對運營商而言可大大減少投資。針對不同的業(yè)務需求，各網(wǎng)絡切片對資源的分配有不同的優(yōu)先級，同時也可以做邏輯隔離，確保業(yè)務的安全性。

端到端的切片在標準上還在進一步推動，包含核心網(wǎng)、傳輸、無線切片標準，3GPP、ITU-T和ITEF各組織分別定義各面的標準，尚未完全統(tǒng)一，部分場景存在各廠家內部定義切片感知標識機制的情況。

業(yè)務的端到端切片從實現(xiàn)上，主要基于QoS規(guī)則建立映射和調度機制?；緜然谇衅琁D為特定切片配置無線資源預留，基于QoS規(guī)則實現(xiàn)面向業(yè)務的空口調度。承載網(wǎng)暫時需通過高質量的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 結束語

本文通過對5G垂直行業(yè)專網(wǎng)規(guī)劃的流程、架構和要點的分析探討，結合當前5G網(wǎng)絡主流專網(wǎng)部署類型，進行規(guī)劃落地方面的建議，通過5G垂直行業(yè)專網(wǎng)規(guī)劃要點的探討，為后續(xù)專網(wǎng)規(guī)劃和實施提供思路，梳理技術要點。

基于5G跨行業(yè)的基礎設施能力，5G專網(wǎng)未來研究方向將繼續(xù)尋求更多垂直行業(yè)合作型5G網(wǎng)絡，針對多種業(yè)務的不同網(wǎng)絡規(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，來指導5G垂直行業(yè)專網(wǎng)規(guī)劃建設，面向社會各界，各垂直行業(yè)向5G網(wǎng)絡提出的更高要求進行網(wǎng)絡規(guī)劃技術點準備，為網(wǎng)絡規(guī)劃建設落地有進一步的參考價值。