5G移动定制网的应用方案分析.pdf

2023 年 8 月移动定制网的应用方案分析刘超（中通服中睿科技有限公司，广东 广州 510630）【摘要】不同行业对于 5G 移动定制网的业务需求具有一定差异袁运营商以建立 5G 核心网用户面功能为基础袁采用下沉园区的方式袁将 5G 移动定制网应用于农业尧工业以及服务业等领域袁实现 5G 核心网的轻量化袁并且与当地 5G 基站适配袁从而形成独立的 5G 移动定制网遥 就 5G 移动定制网的优势以及 5G 移动定制网的组网模式袁探讨了 5G 移动定制网的应用场景袁以供参考遥【关键词】5G 移动曰定制网曰应用方案【中图分类号】TN929.5【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2023）08-0010-030 引言5G 技术是当前最新一代网络通信技术，其凭借高速率、低时延的特点被广泛应用于更多聚合场景中。随着 5G 技术的普及，各行各业的网络接入需求逐渐增长，传统宽带网络已经无法满足市场需求。因此，在 5G 移动定制网的发展下，需要制定更为高效且贴合大众需求的 5G 移动定制网应用方案。1 5G 移动定制网的优势5G 移动定制网除了具备高速率、低时延的特性外，还具有高安全性和高性价比的特点，因此受到各行各业的青睐。5G 移动定制网公网专用以及运维运营的开放能力满足了多行业多领域的业务需求，已经成为各行各业的首选。1.1 强大的功能性5G 移动定制网不仅是一种通信网络，更是一种融合网络，其能够利用云计算、边缘计算解决应用平台中的各类问题。尤其是在对于网络稳定性要求较高的行业中，5G 移动定制网能够为其提供更为优质的业务通道服务。而将 5G 移动定制网应用于工业制造以及港口运输等行业中，则能够满足业务本地处理需求，提升业务数据存储、传输的安全性。而将 5G 移动定制网应用于高端设备制造业中则能够提供“网边云用服”（图 1）五位一体的专属定制服务，满足企业数字化转型的需求，加快企业数字化转型升级1。1.2 模式多样5G 移动定制网具有丰富多样的网络定制模式（图 2）。虚拟专网是面向广域优先型行业客户提供的定制网服务模式，可提供跨域跨省服务，展现了业务加速以及公专协同的差异化特征。例如，智慧城市、园区、景区等的高清监控、安防巡检、增强现实技术（augmented reality,AR）/虚拟现 实（virtual reality,VR）等智慧应用。混合专网对于 5G 移动定制网的时延敏感性较强，对于数据管控也具有一定的要求，因此混合专网应用于智慧医疗的 AR 手术示教、混合现实（mixed reality,MR）手术规划及移动诊疗车建设中。物理专网主要是面向敏感型政企客户，借助传统5G 行业专网的应用经验，满足对于网络安全及性能要求较高的行业客户，如大型吊机远程高精度控制网络的建设。1.3 应用领域广泛5G 移动定制网应用方案满足了定制网的可移动重组要求，同时也解决了时域性以及地域性行业应用 5G 移动定制网存在的问题，有效降低了 5G 移动定制网的应用门槛。例如，在农业领域，播种和收割对于 5G 移动定制网具有较大的需求，通过重组5G 移动定制网可以定制无人播种机以及无人收割机，实现自动化作业，而在农闲时则可以停止应用该类机械。2 5G 移动定制网的组网模式5G 移动定制网具有灵活的组网方式，能够应用于各个行业场景中，而且总体投资较少。相较于传统图 1 野网边云用服冶通信设计与应用102023 年 8 月的 5G 行业专网，5G 移动定制网将 5G 核心网轻量化，使其适配各种应用场景。2.1 5G 核心网的特点2.1.1 服务化架构5G 核心网的服务化架构将网络功能解耦，解耦后的网络功能在应用过程中能够更加独立，可快速进行扩容和升级，提升网络运行速度，使网络能够快速部署和重复利用。不同网络功能的网元之间采用统一的服务化通道接口进行互通。服务化架构实现了对于各种网络功能服务的任意调用，取代了传统路径点对点的对接，实现了信令交流2，各种服务行业都能在服务化架构中统一进行注册、管理。服务化架构为 5G 核心网的运行奠定了坚实基础。2.1.2 控制面分离5G 核心网采用控制面和用户面分离的方式，控制面功能模块集中部署，而用户面功能模块则进行分布式部署。在 5G 核心网运行的过程中，用户面功能下沉至更靠近用户的网络边缘层，直接面向终端侧为用户提供相应服务，从而满足低传输时延需求，减少网络拥堵。2.1.3 网络切片在同一网络基础设施上，将 5G 核心网的物理独立组网架构划分成多个端到端的应用渠道，这种虚拟、隔离的网络端能够按照用户对网络的需要定制专属逻辑网络。每个虚拟网络架构的功能特点都具有明显差异，能够满足不同行业对网络能力的需求，实现网络低时延、大带宽以及多连接数的功能，拓展了 5G 核心网的多样化应用场景。2.2 轻量化 5G 核心网5G 移动定制网通过设计服务化架构以及增减硬件实现了对 5G 核心网网元软硬件的解耦，使得所有 5G 核心网网元都得以应用于标准化服务器中，实现了对内部功能网元的定制和裁剪。轻量化 5G 核心网的本质是裁剪掉不必要的网元，提升网络部署的简洁性。例如，在应用 5G 核心网的过程中，将接入和移 动 管 理 功 能（access and mobility managementfunction,AMF）、会话管理功能（session managementfunction,SMF）、统一数据管理（unified data manage谣ment,UDM）等网元应用于通信车上，实现对网元的移动性管理和会话管理。而企业可以在进行数据转发时获得数据用户的认证权，实现对于数据的统一储存和管理。又如，通过将鉴权服务功能（authenti谣cation server function,AUSF）、用户平面功能（userplane function,UPF）网元集成至通信车上为用户提供鉴权服务，实现对于用户数据的统一处理3。轻量化 5G 核心网可以具备多种形态，用以适配不同的应用场景。车载轻量化 5G 核心网（图 3）采用紧凑型的云网一体化机柜，在内部集成了 5G 核心网的关键功能，提升了硬件部署的灵活性。3 5G 移动定制网的应用场景5G 移动定制网技术主要应用于农业、服务业、中小企业多终端连通、智慧城市等场景中，其能够基于各个行业的特点调整 5G 核心网覆盖范围，对网络进行定制，以满足不同场景对于网络的需求4。3.1 农业场景农业生产活动相较于其他生产活动具有明显的特点，由于农业地域分布范围广，在一些偏远地区建设 5G 网络具有一定困难。但是部分农业从业者对于面向企业网络业务也有一定需求。例如，使用无人机图 2 网络定制模式图 3 车载轻量化 5G 核心网自动导向车终端机控制箱摄像头车载 5G 基站有源天线单元车载轻量化5G 核心网传感器机械臂各行业应用平台通信设计与应用112023 年 8 月喷洒农药，使用无人收割机等进行农业生产，因此，5G 移动定制网可以解决该类问题。农业生产的季节性较强，在播种收割时节，农业从业者对于面向企业网络业务的需求较大，需要利用无人机械代替人工。而在农闲时，对于面向企业网络的业务需求又较小，就会出现 5G 行业专网浪费的情况。因此，为了解决农业生产季节性与传统 5G 行业专网应用之间的矛盾，降低应用 5G 行业专网的成本，改善网络资源浪费的情况，需使用新型 5G 移动定制网。例如，湛江市是广东省的蔗糖主产区，其甘蔗年产量可达 1 019 万 t，其制糖企业超过 20 家，广泛分布在湛江市各县区。因为制糖企业众多，在 11 月初至次年 3 月初需要进行集中开榨，如果全部采用人工收割甘蔗，在蔗糖收获季节的人工成本会超出 600 元/亩（1 亩抑666.7 m2）。因此，广东省某制糖企业建设 5G 移动定制网来支撑无人机械收割，以降低人工成本。广东省运营商组织专业团队自主研发了 5G 移动定制网，将其投入蔗糖生产基地，以便降低蔗糖生产成本。表 1 为湛江市不同收割方式成本对比。3.2 服务业场景5G 移动定制网应用于服务行业，主要应用在电视台晚会、景区节假日庆祝等大型户外活动中。在这些场景中应用 5G 移动定制网，能够满足服务行业对于网络时间性以及地域性的需求。例如，广东电视台在举办春节联欢晚会时就调动了大量无人机和机器人，为现场观众提供无人机表演，这些设备在 5G 移动定制大宽带和低时延性能的帮助下为现场观众呈现出一场视觉盛宴。而且在 5G 移动定制网的支持下，现场观众还能够实时发布现场图片和视频。整个晚会所爆发的网络需求庞大，如果仅依靠传统 5G 公网资源难以满足现场观众需求。而应用 5G 移动定制网能够分流网络资源，在降低网络调动成本的同时满足现场晚会的临时性需求5。3.3 中小企业场景若要建设 5 个基站规模的 5G 移动定制网，其网络总投资会达到 250 万元以上，且一年的维护费用不低于 15 万元。因此，对于盈利率较低的中小企业而言，建设 5G 移动定制网举步维艰。但是，如果运营商将 5G 移动定制网以租赁的形式提供给中小企业，按照实际应用网络的时间抽取网络资源租金，则可以在一定程度上降低中小企业应用网络资源的成本，从而推动中小企业发展。就现有 5G 移动定制网的弹性扩容来看，中小企业用户的订单增多会促使5G 移动定制网扩大生产，扩大 5G 移动定制网的覆盖范围。同时，随着 5G 移动定制网的建设规模增大，维护费用也会相应提升，而使用租赁 5G 移动定制网则可借助现有弹性扩容手段，降低中小企业对于 5G移动定制网的使用成本。3.4 多终端连通场景在 5G 移动定制网应用方案中，用户可以在多个设备之间自由切换网络，获得更加便捷的移动体验，满足用户对于数据传输的需求。例如，用户可以同时连接多个设备，如移动端、PC 端等，如果出现网络速度较低、延迟时间较长的问题，可通过 5G 移动定制网与多个终端设备进行高速通信，提升信息传播速度，给予用户更为优质的应用体验。3.5 智慧城市场景智慧城市的建设主要是以人为核心，以互联网为建设基础，通过应用大数据以及物联网技术形成的新型城市模式。而 5G 移动定制网可以针对城市的发展情况以及未来发展趋势，为城市定制不同类型的智慧网络，提升城市设施建设的完备性，并通过建设环境监测系统，提升城市对于可再生资源的利用效率，完善交通指挥配套服务建设，推动城市转型。4 结语5G 移动定制网已逐步代替了传统 5G 行业专网，企业应用 5G 网络的模式也发生了一定变化，运营商可以通过“租用+建设”向各行各业提供差异化网络资源，降低 5G 网络资源的使用成本，为农业、服务业以及智慧城市建设等提供 5G 移动定制网服务，并拉开中小企业使用 5G 移动定制网的序幕。参考文献1 本刊编辑部.首个基于“如翼模式”的 5G 智能电网业务成功上线J.电器工业，2021（4）：5.2 文旭桦，鄢欢，肖荣奋，等.基于边缘 UPF 下沉的 5G 定制网在电子制造业的应用J.广东通信技术，2022，42（6）：2-5，15.3 余海波，金志坚，秦二民，等.5G 移动定制网技术方案探讨J.广西通信技术，2022（2）：13-17.4 沈景悦.5G 定制网 MEC 与 UPF 部署方案J.数字技术与应用，2022，40（5）：196-198.5 程晖.5G 移动通信应用场景及新型无线网络部署探讨J.信息记录材料，2022，23（10）：70-72.作者简介院刘超（1989），男，汉族，广东陆丰人，本科，工程师，主要从事通信工程咨询设计管理工作。收割方式甲企业乙企业丙企业丁企业人工600 元/亩500 元/亩700 元/亩500 元/亩无人机110 元/亩120 元/亩130 元/亩110 元/亩表 1 湛江市不同收割方式成本对比通信设计与应用12