5G的新兴(xìng)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(tā)将结(jié)合5G技术并(bìng)实现比当前技术(shù)所支持的更(gèng)高级的用例。专用LTE网络已经成为商(shāng)业现实,并且监管机(jī)构,制造商和(hé)潜在用户现在都(dōu)在期待5G能够提供(gòng)的功能。
什么是5G专用网络?
私有5G网络也(yě)称为局域网5G网络,是(shì)一种局域(yù)网(LAN),它将使用(yòng)5G技术创建一个专用网络,该网络具有统一的(de)连接性(xìng),优化的(de)服务以及在特定区域内的安全(quán)通(tōng)信(xìn)方式(shì)。它将(jiāng)提供5G承诺支持下一代应用程序的速度,延迟(chí)和(hé)其他好处。
由于5G将基于4G和(hé)4.5G LTE技术,因(yīn)此(cǐ)专用(yòng)5G网络将基于(yú)已经推(tuī)出的专用LTE网络构建,其中(zhōng)许多都使用(yòng)了支持5G的设(shè)备。
有(yǒu)什么优势?
与(yǔ)其他LAN一样,5G专用(yòng)网络将专用于所有者,独立管理且易于(yú)部署。但是(shì),5G将具有一些超越当今(jīn)可用技术的关键优势。
无线:5G专用网络(luò)将消除对以太(tài)网等有线技术的需求(qiú)。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(yuán),设备(bèi)和设备处(chù)于(yú)移动中的动态环境中也不可行。
网络切(qiē)片:5G的一项关键功能是(shì)能够创建多个虚拟网络,这些虚(xū)拟网络(luò)可(kě)以针对将使用特定网络切(qiē)片(piàn)的特定服务和流(liú)量(liàng)进行定制(zhì)和优化。在私(sī)有5G网(wǎng)络的背景下,这意味着(zhe)可以针对用户的需求以及网(wǎng)络内的不同(tóng)用途优化网络。
控制:将在内部完(wán)成5G专用网络的配置,因此网(wǎng)络所有者将完(wán)全控制网络的各个方面,例如安全性(xìng)(在下文中有(yǒu)更多介(jiè)绍),各种资源的使用方式以及(jí)优先采取哪些行动因此,关键(jiàn)任务设备(及其传输的数据)的优先级高于次要(yào)设备。
延(yán)迟:5G的延迟将(jiāng)比当前的蜂窝和(hé)无线技(jì)术(shù)低(dī)得多(duō),这将支持设备之间的实时通信,这(zhè)是诸如公(gōng)共安全或机器人运动(dòng)控(kòng)制等(děng)应用程序中的关键因素。
带宽(kuān):5G的优越带宽将(jiāng)允许通过网(wǎng)络传输大量数据,并与大量(liàng)设(shè)备同时进(jìn)行上下行通信。
安全性:私有5G网络将比当前技术更加安(ān)全,因为网络运营商(shāng)将能够建立自己的(de)安全策略,而不必依赖外部提供商(shāng)。它还将使数据能够存储在本(běn)地,即在本地(dì)。在一个(gè)经常发生数(shù)据泄露和(hé)网络攻击(jī)且数(shù)据保护(hù)法规越来越严(yán)格的世界中,安全角度可能(néng)是一个关键卖点。
有哪些用例?
早期感兴趣的领域是(shì)工业(yè)物联网(wǎng)(IIoT)应(yīng)用程序(xù)。考虑一下未来的工厂–通(tōng)常称为工(gōng)业4.0。传感器将安装(zhuāng)在工厂中,以监视环境状况,将其安装在(zài)设备上以监视一切正常运(yùn)行并在可能的问题发(fā)生之前识别出任(rèn)何(hé)潜在问题,并在(zài)最终产品(pǐn)上进行质量控制和(hé)定制制造(zào)。
所有这些数据(jù)都将被收集和分析,以提供对工厂运营各(gè)个方面的高度详细的了解。具(jù)有(yǒu)机器学习能力的机器人将使(shǐ)用并生成更(gèng)多数据来制(zhì)造产品,并在工(gōng)厂内外运(yùn)输货物(wù)和设备。制(zhì)造业将(jiāng)从装配线转变为高度定制产(chǎn)品的生产(chǎn),而工人将流播增强现实视频(pín)或在虚拟环(huán)境中工作。没(méi)有5G,这一切(qiē)都是不(bú)可(kě)能的。
关(guān)键(jiàn)通信行业(yè)正在接受3GPP(第三(sān)代合作伙伴(bàn)计(jì)划)的标准化,LTE的关键任务即按即(jí)说(Mission-Critical PTT)功能已开始部(bù)署可用(yòng)于5G的专用(yòng)LTE网络。公共安(ān)全机构和铁路运营商等组织正在将这(zhè)些网络用于PTT组通信和实时视(shì)频监视等应用,而5G专用网(wǎng)络将在它们(men)的(de)基础(chǔ)上提供(gòng)有保证的连接性并支持更广泛的用(yòng)途。
5G专用网络可能还会在偏远且服务(wù)欠缺的地方找到家,而这些(xiē)地(dì)方根本无法提供实现5G性能所(suǒ)需的基础架构。
诸如(rú)大(dà)学,医院,军事基地或交(jiāo)通枢纽之类的(de)校园环(huán)境可以受益于5G专(zhuān)用网络,以满足IoT应用程序所要求的要求,例如始终在线(xiàn)的连接性,移(yí)动性,安全性和(hé)低延迟(chí)。实际上,几乎(hū)任何校园,企业建筑物或公共场所都可以成为私有(yǒu)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(gāng)刚开始并且(qiě)网(wǎng)络切片仍处于开发阶段(duàn)这一事实外,在私(sī)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(pín)谱,因为当(dāng)前可用的(de)5G频谱掌(zhǎng)握在移动运营商(shāng)手(shǒu)中。
建立自(zì)己的网络(BYON)模型可能(néng)是答案。事实(shí)证明,它在LTE领(lǐng)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(lì)自己拥(yōng)有,控制(zhì)和运营的专用LTE网(wǎng)络。服务提(tí)供(gòng)商也(yě)参与其中,它们通常通过与网络基础设施OEM的合作来(lái)提供专用于LTE和5G的(de)网络,而这些合(hé)作伙伴通(tōng)常是针对特(tè)定(dìng)行业的(de)。
但是(shì),尽管(guǎn)许多专(zhuān)用LTE网络已(yǐ)支持5G,但MNO并不愿意通过BYON产品(pǐn)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(yùn)营(yíng)商将(jiāng)需要(yào)大量频谱才能使5G成为现(xiàn)实,并且可能不愿放弃对(duì)它的一小(xiǎo)部(bù)分(fèn)的控制。
也就是说(shuō),推出5G所需的投资水(shuǐ)平意味着他们将需要考虑新的收(shōu)入(rù)来源,而频谱许可可能就是其中(zhōng)之一。成(chéng)本必(bì)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(chéng)本(běn)又必须足够高,以使频谱所有(yǒu)者(zhě)可以使用(yòng)。
欧洲监管机构正在考虑为大型私人用户预留频谱(pǔ),尽管目前尚(shàng)不清(qīng)楚(chǔ)该频谱是授权频谱还是非授权(quán)频谱。如(rú)果(guǒ)是前者,这是用户向监管(guǎn)机构租赁频(pín)谱还(hái)是监管机(jī)构向频谱所有者施加条件(jiàn)的问题?如(rú)果是后者,是否需(xū)要(yào)对谁可以使(shǐ)用频谱,如何(hé),何时何地使用(yòng)频(pín)谱进行某种形式的(de)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(pín)谱或(huò)非许可(kě)频谱以及整个频段的可(kě)用(yòng)频谱(pǔ)。这应该意味着专用(yòng)5G网络可以使(shǐ)用频谱,但可能会增加另一层复(fù)杂性。
现在还处于起步(bù)阶段,现在还(hái)无法确定哪种(zhǒng)情况会出(chū)现。以上(shàng)可能性(xìng)的某种组(zǔ)合可能会支撑私有5G网络(luò)。
其他问题围绕技术专长,因为任(rèn)何想要5G专用网络的组(zǔ)织都不(bú)太可能(néng)拥有建立和管理(lǐ)5G专用网络的内部经验。获取(qǔ)或(huò)外包该专有技术可能会增加(jiā)所(suǒ)有最大的障(zhàng)碍:成(chéng)本。仍然未知,但是(shì)我们可以合理(lǐ)地确定私有5G网络(luò)不会(huì)便宜(yí)。
现在在哪(nǎ)?
仍处于(yú)起步阶段,但德国(guó)引起了特别(bié)的兴趣,德(dé)国将“工业4.0”一词创造为(wéi)一项旨(zhǐ)在帮(bāng)助(zhù)该国保持(chí)在先进制造业前沿的国(guó)家计(jì)划。汽车,制造,公用事业,航运(yùn),化工以及石油和天然气行(háng)业的公司都已表示有兴趣向联邦(bāng)网络管理局(jú)(BNA,负(fù)责(zé)频谱的德国机构)运(yùn)营本地5G网络(luò)。
2018年(nián)夏季,奥迪(大众汽车的一部分)与爱立信签(qiān)署了(le)谅解备(bèi)忘录(MoU),以探索其工厂中5G的使(shǐ)用。第一项(xiàng)试验(yàn)将涉及使用5G控制(zhì)两个无线控制的(de)生产机器(qì)人。奥迪相信5G将使它(tā)能(néng)够比其现有网络更快(kuài),更安全地连(lián)接制造机器(qì)人和(hé)其他设备,并创造(zào)一(yī)个(gè)更加灵活,敏(mǐn)捷的生产环(huán)境(jìng)。目(mù)前(qián),它使用Wi-Fi作为(wéi)其主(zhǔ)要的无线技术,而以太(tài)网则用(yòng)于与机器(qì)人的大多数连接,但是当机(jī)器人需要(yào)快速移动或(huò)实(shí)时传输(shū)数(shù)据时,Wi-Fi会遇到困难(nán),并且固定连接意味(wèi)着机器人的动作受(shòu)到限制。但是,完整的5G专(zhuān)用网络不会很快出现,并且取决于奥迪(dí)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(pù)平了道路。在2018年(nián)10月,它获得了为(wéi)任务提供4G LTE任务关键网络的(de)合同(tóng),第一套网络将于2019年某个(gè)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(yuǎn)程操作。
2018年(nián)12月,当3GPP批准了一项将5G NR引入非授权频谱的(de)工作项目时,迈出(chū)了一大步(bù)。NR-U将(jiāng)成为将于2020年推出的3GPP Release 16规范的一部分。它将使(shǐ)无需许可(kě)的5G网络的(de)部署就无需与许可的(de)频(pín)谱进行(háng)任何连(lián)接,因此组织(zhī)将能(néng)够(gòu)构建具有5G核心的独立5G无线(xiàn)电网络。在自己定义的(de)区域内供自己使用(yòng)-即专用5G网络。
此外,MulteFire联盟于2018年12月完成了其规范的(de)第二次迭代,该规范(fàn)将于(yú)2019年中公开发布。除了提高性能之外(wài),版本1.1还针对物联网(wǎng)进行了(le)优化,并增加了对eMTC-U和(hé)NB-IoT以及其他频(pín)谱的支持。MulteFire是一家(jiā)成(chéng)立于(yú)2015年末的(de)全球(qiú)性组织,旨在推广MulteFire,这(zhè)是一种基于LTE的蜂(fēng)窝技术,可(kě)在无执照和共享(xiǎng)频谱下运(yùn)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(jì)术。主要的5G制造商支持该技术(诺(nuò)基(jī)亚和高通是创始成员,爱(ài)立(lì)信和(hé)英(yīng)特尔(ěr)是启动成员,华为于2016年底加入),这可能是解(jiě)锁私有5G网络的(de)关键。
下一步是(shì)什么?
现(xiàn)实情况是,要实现私(sī)有5G网络,还有很长的路(lù)要走。早期采(cǎi)用者可能(néng)是财大气(qì)粗,业务(wù)案例引人注目的大型组织,但跨(kuà)行业(yè),企业,公用(yòng)事业和公共部(bù)门(mén)的私有5G网络仍有机会。
吸收率很可能取决(jué)于公共5G网络(luò)的(de)推出(chū)速度以及(jí)在没有公共5G覆(fù)盖的区域中的组织可能决定不(bú)等待而是建立自己的本地网络的位置。组织(zhī)的安全需求以(yǐ)及公共5G网(wǎng)络的安全性将(jiāng)是关键。