哪些核心网的功能模块属于控制面？

5G核心网涉及到的主要网元和功能如下：

（1）AMF（接入和移动性管理功能）：负责用户的接入和移动性管理；

（2）SMF（会话管理功能）：负责用户的会话管理；

（3）UPF（用户面功能）：负责用户面处理；

（4）AUSF（认证服务器功能）：负责对用户的3GPP和非3GPP接入进行认证；

（5）PCF（策略控制控制）：负责用户的策略控制，包括会话的策略、移动性策略等；

（6）UDM（统一数据管理）：负责用户的签约数据管理；

（7）NSSF（网络切片选择功能）：负责选择用户业务采用的网络切片；

（8）NRF（网络功能注册功能）：负责网络功能的注册、发现和选择；

（9）NEF（网络能力开放功能）：负责将5G网络的能力开放给外部系统；

（10）AF（应用功能）：与核心网互通来为用户提供业务。

UPF属于用户面，除了UPF之外的5G核心网网元都属于控制面。

2021年7月24日，由江苏省未来网络创新研究院主办、SDNLAB承办的2021中国5G网络创新论坛上，多位嘉宾提到5G专网的发展与应用。SDNLAB对此进行了整理，以飨读者。

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会上，中国电信研究院行业应用研究所赵婧博表示，随着数字化转型的深入，垂直行业面临着IT架构变化、云网融合、云边协同、OT/IT/CT融合等挑战，传统专网方式在覆盖能力、传输能力、连接能力、可靠性、安全性、商业模式创新等方面无法很好满足行业客户的业务需求。

传统专网模式下，企业从生产、管理、物流到办公需要部署多张独立专网，运营成本高，建设周期长，另外由于各种制式的网络来自不同供应商、不同时期，导致后台无法连通、频段存在干扰。

5G专网高度契合数字化转型需求，是OT+IT+CT的全面融合与提升，也将是5G垂直行业应用的第一爆点。

根据3GPP标准定义，5G专网分为独立部署模式(SNPN)和公网集成模式(PNI-NPN)，其中公网集成模式又根据与公网共享程度不同分为“与公网部分共享（共享RAN或共享RAN及核心网控制面）”与“与公网端到端共享”。

独立部署模式是国家提供专用的5G频段，用于行业用户自建5G专网。公网集成模式是依靠运营商，利用边缘计算、网络切片等技术为企业建设/租赁专网。

网络切片还是专用频谱

分配到专用的5G频谱资源，企业想要独立建网还要拥有基站、核心网等整套网络资产，在建网过程中投资的成本很高，普通企业特别是小型企业无法承担购买和部署全套5G网络的费用，另外后期还需要一些专业的运维人员来维护网络。

企业自建5G专网

但通过此方式建立的专网隔离好、时延低、安全性高，网络环境更加自主可控，可以不依赖于运营商提供自己所需的服务。

网络切片是利用虚拟化技术，将5G的核心网、无线网分割成多个部分，分别支撑不同业务，保证各个切片网络之间互相隔离，从而保证专网的时延和可靠性。

企业可以根据自身业务需求，向运营商定制网络切片服务，无需自建网络基础设施，节省了建设网络的成本，后期运维成本也较低。同时可以定制不同的网络切片，在不同程度上共享专网，不需要分配单独的频谱资源。但利用切片技术其实是属于虚拟专网，尽管在不通切片上，但物理网络、供电、传输系统等还是同一个，在安全性及隔离性上没有自建专网高。

那么5G专网究竟是分配专用频谱还是采用切片技术好比较好？

自建专网对企业实力有着一定的硬性要求，且专用频谱难以获取。公安、军队等对安全性要求高的行业会选择自建专网模式，而传统的一些企业对这方面要求没那么严苛，会选择利用切片技术的公网集成模式。

赵婧博表示，5G专网不光对于行业是一个机会，对于运营商来说同样也是重要的转型契机。针对不同行业的用户，需要结合具体的业务场景和业务需求，打造满足不同行业需求的5G专网，从而让5G最大化的使能千行百业。

三大运营商的5G专网

三大运营商的5G专网业务根据不同客户的需求，采取不同的服务模式。

中国移动5G专网包括优享模式、专享模式、尊享模式；中国电信推出5G专网致远模式、比邻模式、如翼模式；中国联通推出5G虚拟专网、5G混合专网、5G独立专网产品。

中国移动

中国移动通信研究院姜怡在会上介绍了中国移动基于“优享、专享、尊享”的5G专网产品体系。

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优享模式

通过QoS、网络切片技术等技术手段实现业务优先保障和业务隔离，满足网络速率、时延、可靠性优先保障的需求，达到业务逻辑隔离、按需灵活配置的效果。该种模式面向大部分广域业务和部分局域业务，如工业园区视频监控、人员及物品跟踪、数据采集类业务等。

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专享模式

在公共网络基础上提供定制化无线网络（如无线网络增强覆盖），通过边缘计算技术，实现数据流量卸载、本地业务处理，满足数据不出场、超低时延等业务需求，为客户提供专属网络服务。

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尊享模式

尊享服务模式通过基站、频率、核心网设备的专建专享，进一步满足超高安全性、超高隔离度、定制化网络的需求，达到专用5G网络、VIP驻场服务的效果，适用于局域场景，如矿区、井下等。

中国移动“果核”产品是基于一体化集成模式，按需集成UPF、5GC、边缘计算、小型SPN、BBU、IMS等能力的5G专网定制化集成解决方案。

在中国移动对外公布的2021年上半年业绩报告中显示，中国移动上半年全网共签约 900 个省级区域特色项目，拓展 452 个 5G 专网项目，合同金额超千万，DICT 大单 122 笔，带动DICT 增量收入超 60 亿元，政企客户数达到 1553 万家。

中国移动与阿里巴巴合作建设了5G智慧园区专网，在杭州移动布设的5G网络基础上，XG实验室研发出一套全新的5G专网安全架构体系，大幅提高5G专网的安全性和易用性。

据阿里介绍，达摩院XG实验室通过自研基于5G核心网的EAC（Enterprise Access Controller），创新实现5G鉴权信息与企业认证信息的打通，搭建起一个安全、智能、灵活扩展的5G企业专网。

中国移动还与南方电网展开了合作，针对深圳市南方电网业务中智能分布式配电自动化（智能分布式配网差动保护和配网自动化三遥）、电网应急通信保障及配网计量等4个业务特性，基于5G SA架构和切片技术提供系统性的5G指挥电网解决方案，该案例旨在 探索 面向垂直行业的5G创新业务及需求，验证5G网络及业务的能力，并为5G商用奠定基础。

中国电信

中国电信研究院陈运清表示，中国电信 5G 专网是“网定制、边智能、云协同、X 随选”融合协同的综合解决方案，“网是基础、云为核心、网随云动、云网一体”，致力于“云改数转”服务产业数字化转型。

中国电信推出三类模式：以“致远、比邻、如翼”三类服务模式为基础服务不同行业客户，实现“云网一体、按需定制”。

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致远模式

致远模式是面向安全组网型政企客户提供的定制网服务模式。该模式基于中国电信5G 2B专网资源，通过VPDN、QoS、灵活资源调度、DNN定制和切片等技术，为交通、物流、教育、农业、卫健、应急、政法、居民服务、住建、能源、工业等11个行业客户提供端到端差异化保障的网络连接服务，同时可以直通天翼云为客户提供丰富的行业应用与服务。

典型案例：深圳智慧警务

中国电信联合深圳公安率先 探索 5G专网技术和警务实战系统的应用结合方案，可满足新型警务设备（如无人巡逻车，警务AR，警用无人机）需要大范围移动视频回传；满足支持立体化、快速部署要求，支撑警务快速部署能力；满足警务连接高可靠和安全隔离要求，提供专网隔离，组网安全对接，空口优先保障。

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比邻模式

比邻模式是面向时延敏感型企业客户提供的定制专网服务模式。该模式基于5G 2B专网资源，通过多频协同、载波聚合、超级上行、边缘节点、QoS增强、无线资源预留、DNN、切片、边缘节点等技术的灵活定制，为企业客户提供一张带宽增强、低时延、数据本地卸载的专有网络，配合MEC、天翼云，最大化发挥边缘计算、云边协同优势，为企业客户的数字化应用赋能。

典型案例：广东美的智慧园区

美的向个性化生产、柔性化制造转型方向明确，但当前业务面临较多问题，中国电信携手美的打造了基于5G+MEC支撑智慧工厂应用场景。

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如翼模式

如翼模式是面向安全敏感型企业客户提供的定制专网服务模式。该模式基于中国电信5G 2B专网资源，充分利用超级上行、干扰规避、5G网络切片和边缘计算等技术，按需定制专用基站、专用频率和专用园区级UPF等专用网络设备，为客户提供一张隔离的、端到端高性能的专用接入网络。同时可以按需定制MEC与行业应用，对专网提供专属运维支撑服务。

典型案例：青岛国网

中国电信联合华为、青岛国网首次依托边缘计算及5G端到端切片实现毫秒级精准负荷控制装置负荷量上送及整组传动测试试验，测试结果显示5G通道时延满足毫秒级需求。随着测试的成功落地，国网全国范围内首套5G公网专用模式下的毫秒级精准负荷控制装置在青岛供电公司投入试运行。

中国联通

中国联通研究院黄蓉介绍道，中国联通的5G专网分为虚拟专网、混合专网、独立专网三种部署方式。

5G虚拟专网

基于中国联通 5G 公众网络资源，利用端到端 QoS 或切片技术，为客户提供一张时延和带宽有保障的、与中国联通公众网络普通用户数据隔离的虚拟专有网络。适用于广域专网业务，包括智慧城市、智慧景区、新媒体、高端小区及办公、智能交通(包含自动驾驶)等场景。

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5G混合专网

以5G数据分流技术为基础，通过无线和控制网元的灵活定制，为行业用户构建一张增强带宽、低时延、数据不出园的基础连接网络。核心网用户面网元UPF为行业用户私有化部署，无线基站、核心网控制面网元根据客户需求灵活部署，为用户提供部分物理独享的5G专用网络。适用于局域开放园区，包括交通物流/港口码头、高端景区、城市安防、工业制造等。

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5G独立专网

采用专有无线设备和核心网一体化设备，为行业用户端到端构建一张与公网数据完全隔离的独立专网，包括gNB、AMF、SMF、UPF、MEC等5G系统的所有网元功能。适用于局域封闭区域，包括矿井、油田、核电、高精制造、监狱、军队等。

在山西霍州庞庞塔煤矿800米的井下，中国联通搭建了全国第一张井下5G专网，解决了煤矿行业安全生产的问题。

中国联通与湛江钢铁案也展开了合作，业务首先通过基站专用无线通道到达企业的5G核心网，然后路由到了自己的业务服务器，从而实现了企业业务和公网业务的隔离。

湛江钢铁通过投建5G核心网打造了智能化钢铁工厂技术平台，目前已实现了炼钢厂风机在线检测与诊断、焦炉四大车、硅钢移动操控、机器人远程操控、智能头盔远程指导等应用场景的落地。

到这里，相信大家对于5G专网架构有了一定的了解，其实三大运营商5G专网的架构基本一致，都可以灵活满足行业客户的差异化诉求。

挑 战

5G专网市场空间巨大，部署的案例数量也在不断增加，同时也面临着一些挑战。

1.企业能否自建5G专网，最重要的还是频谱的获取，频谱资源有限，并非随需随得。在大多数国家，频谱被视为一种自然资源，其使用受到国家主管部门的控制，国家主管部门根据国家的需求分配资源。GSMA建议监管机构应避免在关键的频段中为垂直市场留出频谱，其认为这种做法将阻碍5G最大使用效率的全面释放，并浪费频谱资源。

2.市场上行业项目需求差异性较大，产品标准化不足，针对具体项目，运营商难以快速构建解决方案并快速开通。

3. 赵婧博表示5G专网的ToB能力尚不完备，短板需要逐步补齐：5G网络差异化能力不完备；行业和场景化解决方案未产品化；定制化化规建维优营需完善；商业模式需创新。

虽有挑战，但总体来说5G专网发展前景巨大，GrandView Research预计全球5G专网市场规模在2020年至2027年期间的复合年增长率（CAGR）为37.8％，到2027年达到71亿美元。

市场竞争也十分激烈，除了运营商，云服务商、设备提供商、系统集成商等都有意抢占5G专网市场。相信随着技术的升级，未来5G专网将会在各行业呈现蓬勃发展态势。

文章转发自SDNLAB

移动网络和联通网络构造原理都属于移动通信网络体系架构：网络架构，该架构可分为三大模块：网络部署场景、接入网和核心网。

具体的构造原理和试验如下：

3.1.1中国移动黑龙江公司网络部署场景设计方案

1.室外借助分布式天线（distributedantennasystem，DAS）和大规模MIMO（multipleinputmulti-pleoutput）配备基站，天线元件分散放置在小区，且通过光纤与基站连接。移动事物（如终端）部署Mo-bileFemtocell，可以动态地改变其到运营商核心网络的连接。同时，部署虚拟蜂窝作为宏蜂窝的补充，提升了室外覆盖率。

2.室内用户需要与安装在室外建筑的大型天线阵列的室内AP进行通信，这样就可以利用多种适用于短距离通信的技术实现高速率传输，比如60GHz毫米波通信，可以解决频谱稀缺问题。

3.1.2 中国移动黑龙江公司接入网设计方案

5G通信网络接入网部署中，采用新型的分布式基站进行组网把宏基站的部分载波通过标准的CPRI接口拉远实现分布式组网，也就是将传统基站的基带处理部分（BBU）和射频收发信机部分（RRU）设计成单独的模块。分布式基站不仅带来快速、便捷的网络部署，而且有利于大幅降低运营商建网的成本。由于无线频谱资源的高价格、高频通信技术的使用，使原有基站覆盖密度越来越大，因此必须对无线接入侧的网络做相应的调整，才能保证5G网络下的无线带宽及物联需求的应用。

CoP(CPRI over Packet)承载技术是承接5G通信网络接入网中的研究和部署重点。为满足业务需求和基站承载，需要建立一种新的承载技术架构来满足云通信的需求，现通过以下几点方案进行接入网部署：

在RRU增加的情况下使其满足免机房需要，新的CoP FO 设备能跟RRU供址部署，建立成一个新的前传网络（Fronthanl）,通过CoP FO 设备将RRU进行汇聚传给接入侧的A设备。该方式针对现有IP RAN设备基本无需改动，只需要在原有的设备中插入带有CRPI协议的新增板卡就可以工作。

对于Fronthanl接入侧的保护机制有CPRI接口和ETH接口；网络侧保护机制可以采用线性“1+1”保护或环网Wrapping、Steering保护。

对于无线侧RRU的接入点模块FO是全室外模式，易部署、省机房，满足于大网络容量要求。

在组网类型上，优先选用环型拓扑结构，可以实现RRU任意的部署，实现接入设备A无源CWDM解决方案。

3.1.2 中国移动黑龙江公司核心网设计方案

1.现有核心网网元由传统平台向云平台演进

（1）RCS在互联网基地部署应用，IMS AS、CSCF/BGCF等网元进行技术试点；

（2）控制类网元（MME、PCRF）、数据类网元（HSS、HLR）、信令转接网元（DRA）等正在研究设计阶段，成熟后马上推动现网引入；

（3）媒体转发面网元（MGW/SBC）,根据SDN技术进行进行部署；

（4）2G、3G电路域相关网元正逐步融合、替换和退网，不再考虑运化升级。

构建以DC为中心的网络云化平台，部署基于云化架构的NFV（网络功能虚拟化），引入跨DC部署与无状态设计，并将传统核心网业务搬迁至此云化平台；

2.控制面网元功能重构

（1）业务处理节点：承接传统核心网GW/SBC等媒体接入处理类网元的功能；

（2）融合控制接节点：承接传统核心网MME/CSCF/HSS等管理控制类网元和HSS的等用户数据类网元的功能；

（3）业务能力节点：承接传统核心网应用服务AS/业务平台类网元的功能层次，同时支持提供网络能力开放和网络拓扑设置功能。

3.引入C/U分离，并利用MEC技术构建分布式网络，保障低时延业务应用。

4.引入SBA架构、网络切片Slicing、接入无关技术Access Agnostic，为各式各样差异化需求提供on demand服务，以支撑5G业务。

3.2 5G关键技术

3.2.1 CoP(CPRI over Packet)承载技术

CoP承载技术是集成前传承载和后传承载的中心枢纽模块，采用的是高效装载技术，其由于CRPI结构化和非结构化是的数据成帧灵活，便于整个网络调节，采用光承载，继承了原有波分承载的有点，也能进一步节省传输光缆。CPRI over Packet的NGFI承载方案，具体对比指标比较如下:

3.2.2 网络功能虚拟化（net-workfunctionvirtualization，NFV）

NFV（网络功能虚拟化）利用软硬件解耦及功能抽象，以虚拟化技术降低昂贵的设备成本费，根据业务需求进行自动部署、弹性伸缩、故障隔离等步骤，让运营商可通过此极速将承载各种网络功能的通用硬件与云计算虚拟化技术相结合，实现网元虚拟化和虚拟网络可编程，简化网络升级的步骤和降低购买新专用网络硬件的成本，把网络技术重点放到部署新的网络软件上。

3.2.3 基于OFDM优化的波形和多址接入

5G NR设计过程中最重要的一项决定，就是采用基于OFDM优化的波形和多址接入技术，因为OFDM 技术被当今的 4G LTE 和 Wi-Fi 系统广泛采用，因其可扩展至大带宽应用，而具有高频谱效率和较低的数据复杂性，因此能够很好地满足 5G 要求。 OFDM 技术家族可实现多种增强功能，例如通过加窗或滤波增强频率本地化、在不同用户与服务间提高多路传输效率，以及创建单载波 OFDM 波形，实现高能效上行链路传输。

不过OFDM体系也需要创新改造，才能满足5G的需求：

1. 通过子载波间隔扩展实现可扩展的OFDM参数配置；

2. 通过OFDM加窗提高多路传输效率。

3.2.4 灵活的框架设计

5G NR灵活的框架设计：

1. 可扩展的时间间隔（Scalable Transmission Time Interval (TTI)）

相比当前的 4G LTE网络，5G NR将使时延降低一个数量级。目前LTE网络中，TTI（时间间隔）固定在1 ms（毫秒）。为此，3GPP在4G演进的过程中提出一个降低时延的项目。尽管技术细节还不得而知，但这一项目的规划目标就是要将一次傅里叶变换的时延降低为目前的1/8（即从1.14ms降低至143µs（微秒）。

2. 自包含集成子帧（Self-contained integrated subframe）

自包含集成子帧是另一项关键技术，对降低时延、向前兼容和其他一系列5G特性意义重大。通过把数据的传输（transmission）和确认（acknowledgement）包含在一个子帧内，时延可显著降低。

3. 先进的新型无线技术（Advanced wireless technologies）

5G必然是在充分利用现有技术的基础之上，充分创新才能实现的，而4G LTE正是目前最先进的移动网络平台，5G在演进的同时，LTE本身也还在不断进化（比如最近实现的千兆级4G+），5G不可避免地要利用目前用在4G LTE上的先进技术，如载波聚合，MIMO技术，非共享频谱的利用等等。

大规模MIMO：

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术是目前无线通信领域的一个重要创新研究项目，通过智能使用多根天线（设备端或基站端），发射或接受更多的信号空间流，能显著提高信道容量；而通过智能波束成型，将射频的能量集中在一个方向上，可以提高信号的覆盖范围。

毫米波：

全新 5G 技术正首次将频率大于 24 GHz 以上频段（通常称为毫米波）应用于移动宽带通信。大量可用的高频段频谱可提供极致数据传输速度和容量，这将重塑移动体验。但毫米波的利用并非易事，使用毫米波频段传输更容易造成路径受阻与损耗（信号衍射能力有限）。通常情况下，毫米波频段传输的信号甚至无法穿透墙体，此外，它还面临着波形和能量消耗等问题。

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