5G非公共網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析

蔣崢 劉勝楠 田樹一 陳鵬

【摘? 要】5G無線通信系統(tǒng)除了滿足普通用戶移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求，還要向垂直行業(yè)、企業(yè)滲透，加快國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和工業(yè)智能化進(jìn)程。為了更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，非公共網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（NPN）開始吸引人們的目光，3GPP已在5G Rel-16標(biāo)準(zhǔn)中加入NPN場(chǎng)景需求、功能的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。介紹了NPN網(wǎng)絡(luò)的基本概念，給出5G標(biāo)準(zhǔn)Rel-16版本中NPN的兩種組網(wǎng)形態(tài)和典型組網(wǎng)方案，以及NPN網(wǎng)絡(luò)與PLMN網(wǎng)絡(luò)互操作方法。在此基礎(chǔ)上，分析了NPN網(wǎng)絡(luò)特性和不同的NPN部署方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)特性的影響，為運(yùn)營(yíng)商和垂直行業(yè)企業(yè)未來部署NPN網(wǎng)絡(luò)提供參考。

【關(guān)鍵詞】5G;非公共網(wǎng)絡(luò);獨(dú)立非公共網(wǎng)絡(luò);集成非公共網(wǎng)絡(luò)

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2020.04.003? ? ? 中圖分類號(hào)：TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1006-1010（2020）04-0012-07

引用格式：蔣崢，劉勝楠，田樹一，等. 5G非公共網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析[J]. 移動(dòng)通信， 2020，44（4）： 12-18.

The Technical Analysis on 5G Non-Public Network

JIANG Zheng， LIU Shengnan， TIAN Shuyi， CHEN Peng

（China Telecom Research Institute， Beijing 102209， China）

[Abstract]?5G wireless communication system should not only meet the mobile broadband Internet service needs of ordinary users， but also penetrate into the vertical industries and enterprises to accelerate the development of national industrial Internet and industrial intelligence. In order to achieve this goal， non-public network （NPN） technology has begun to attract people's attentions. The NPN scenarios and requirements have been studied and the standardization for NPN functions has been carried out in 3GPP. In this paper， the concept of NPN is introduced， and two kinds of NPN networks and the solutions of NPN development in 5G Rel-16 are given， as well as the interworking between NPN and PLMN. Based on this， this paper analyzed the characteristics of NPN networks and the corresponding impact of different deployment solutions of NPN， which can provide the reference for operators or vertical industry enterprises to deploy NPN networks.

[Key words] 5G; NPN; SNPN; PNI-NPN

0? ?引言

5G通信技術(shù)的發(fā)展不僅是為廣大移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶提供更高速和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，更是成為推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的使能技術(shù)，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也是加快5G商用規(guī)模部署，實(shí)現(xiàn)5G商用價(jià)值的重要突破口之一。

回顧過去，信息科技（IT）與操作技術(shù)（OT）很少有交集，但進(jìn)入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，透過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與云端智能，使IT與OT兩者最終展開對(duì)話，由OT領(lǐng)域的傳感器獲取數(shù)據(jù)，上傳IT領(lǐng)域的云端中心執(zhí)行大數(shù)據(jù)分析，繁衍出各種創(chuàng)新應(yīng)用。第五代（5G）網(wǎng)絡(luò)可以在這種集成中發(fā)揮關(guān)鍵的支持作用，能夠以無處不在的方式連接各種設(shè)備[1]。5G發(fā)展不僅使移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商受益，也將使制造業(yè)、物流等各行業(yè)從產(chǎn)業(yè)升級(jí)中受益[2]。文獻(xiàn)[3]給出了各國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的側(cè)重領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的企業(yè)將帶來大量的自動(dòng)化用例，其中大多數(shù)在可靠性、低延遲、安全性等方面都有嚴(yán)格要求，為了以經(jīng)濟(jì)高效的方式滿足這些需求，垂直行業(yè)可以通過5G技術(shù)來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)提升[4]。

5G系統(tǒng)的Rel-15版本主要為公共用途而設(shè)計(jì)，但隨著私有用途的5G網(wǎng)絡(luò)部署引起了業(yè)界極大興趣，非公共網(wǎng)絡(luò)（Non-Public Network， NPN）的研究被納入5G Rel-16版本[5]。

PLMN由移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商操作，而NPN只供私有組織使用，通常是垂直行業(yè)。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中，垂直行業(yè)可以通過NPN構(gòu)建端到端的內(nèi)部5G網(wǎng)絡(luò)，從而可以將私有流量限制在NPN內(nèi)部，而無需到達(dá)公共網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。

本文針對(duì)NPN網(wǎng)絡(luò)的基本概念進(jìn)行介紹，給出5G標(biāo)準(zhǔn)Rel-16版本中NPN的兩種組網(wǎng)形態(tài)和典型組網(wǎng)方案，以及NPN網(wǎng)絡(luò)與PLMN網(wǎng)絡(luò)互操作方法。在此基礎(chǔ)上，本文分析了NPN網(wǎng)絡(luò)特性和不同的NPN部署方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)特性的影響，為運(yùn)營(yíng)商和垂直行業(yè)企業(yè)未來部署NPN網(wǎng)絡(luò)提供參考。

1? ?5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)概述

4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是面向移動(dòng)寬帶服務(wù)的需求而設(shè)計(jì)，這種體系結(jié)構(gòu)由大量點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口和與這些接口相連的網(wǎng)絡(luò)功能單元組成，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)靜態(tài)，缺乏靈活性，無法有效支持大量差異化的垂直行業(yè)需求。為了滿足更廣泛的行業(yè)應(yīng)用需求，5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（特別是核心網(wǎng)架構(gòu)）進(jìn)行了較大改進(jìn)，主要在以下幾方面進(jìn)行了增強(qiáng)（如圖1）。

（1）服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)?；诜?wù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是5G核心網(wǎng)變化的基礎(chǔ)，這表明5G更關(guān)注的是核心網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)和功能，而不是節(jié)點(diǎn)本身。5G的核心網(wǎng)絡(luò)已高度虛擬化，核心網(wǎng)功能已經(jīng)可以運(yùn)行在通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，這一特征為企業(yè)獨(dú)立部署定制化核心網(wǎng)提供可能。

（2）支持網(wǎng)絡(luò)切片。網(wǎng)絡(luò)切片是指3GPP定義的網(wǎng)絡(luò)特征和功能的集合，可用于向用戶提供端到端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。運(yùn)營(yíng)商可通過網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，依托服務(wù)化的核心網(wǎng)架構(gòu)，在共享技術(shù)設(shè)施上構(gòu)建多個(gè)邏輯上相互獨(dú)立的PLMN。切片技術(shù)可使企業(yè)方便地獲得定制化且具有隔離性的服務(wù)。

（3）控制面與用戶面分離。5G核心網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)控制平面與用戶平面的分離，包括兩種能力的獨(dú)立擴(kuò)展。例如，如果需要更多的控制平面容量，則在不影響網(wǎng)絡(luò)的用戶平面的情況下直接添加。

（4）計(jì)算和存儲(chǔ)分離。允許任何網(wǎng)絡(luò)功能將數(shù)據(jù)（例如UE和會(huì)話上下文）存儲(chǔ)在一個(gè)集中的數(shù)據(jù)庫中，以便數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)功能的不同實(shí)例間進(jìn)行共享，從而使5G系統(tǒng)更具有云存儲(chǔ)的特征。

綜上，5G核心網(wǎng)的新特性便于企業(yè)基于自身需求開展獨(dú)立的核心網(wǎng)部署與開發(fā)，控制面與用戶面分離、計(jì)算和存儲(chǔ)分離等特征也方便企業(yè)在核心網(wǎng)數(shù)據(jù)面擴(kuò)容和升級(jí)。從圖1可見，盡管5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中引入服務(wù)化架構(gòu)和切片機(jī)制，但框架基礎(chǔ)仍然是無線接入網(wǎng)（RAN）和核心網(wǎng)（CN）兩大部分，而通過N6接口連接到UPF的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)被3GPP視為外部網(wǎng)絡(luò)域。這些外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)也是確保以端到端方式有效支持5G服務(wù)的關(guān)鍵。

本文考慮了兩種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)：

（1）區(qū)域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。該數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)歸網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商所有，屬于PLMN范疇。它允許網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商向UE提供互聯(lián)網(wǎng)連接和增值網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，包括IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）服務(wù)等。

（2）局域網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。與區(qū)域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)不同，局域網(wǎng)不提供互聯(lián)網(wǎng)連接，也不具有高計(jì)算能力，它由一個(gè)或多個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)組成，可以應(yīng)用邊緣云計(jì)算（MEC）[7]等模式。這些節(jié)點(diǎn)允許運(yùn)行對(duì)延遲敏感的應(yīng)用程序，以便這些應(yīng)用盡可能靠近UE執(zhí)行。本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以由運(yùn)營(yíng)商擁有，也可以由垂直行業(yè)企業(yè)擁有。在后一種情況下，該數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以屬于NPN。

2? ?NPN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析

在當(dāng)前3GPP Rel-16標(biāo)準(zhǔn)研究中NPN被分為兩種類型[8-9]：

（1）獨(dú)立的非公共網(wǎng)絡(luò)（Stand-alone NPN， SNPN），SNPN不依賴網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的公共網(wǎng)絡(luò)提供的功能。一個(gè)SNPN可以是一個(gè)隔離的不與PLMN之間交互的NPN網(wǎng)絡(luò)，NPN和PLMN可部署在不同的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上。

（2）非獨(dú)立的非公共網(wǎng)絡(luò)（Public Network Integrated Non-Public Network， PNI-NPN），又稱公共網(wǎng)絡(luò)集成的非公共網(wǎng)絡(luò)，即在PLMN支持下部署的NPN。PNI-NPN可以完全或部分托管在PLMN基礎(chǔ)設(shè)施上，依賴于一些網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)功能。

2.1? SNPN網(wǎng)絡(luò)

獨(dú)立非公共網(wǎng)絡(luò)（SNPN）是基于5G系統(tǒng)架構(gòu)的專用網(wǎng)絡(luò)，與公共網(wǎng)絡(luò)PLMN完全分離。SNPN和PLMN之間的獨(dú)立性主要體現(xiàn)在：

（1）SNPN具備唯一網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符，即NID，NID完全獨(dú)立于公共網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)PLMN ID;

（2）SNPN具有獨(dú)立部署的核心網(wǎng);

（3）SNPN用戶只能在SNPN網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)移動(dòng);

（4）用獨(dú)立頻段組網(wǎng)。

下面介紹SNPN主要的3種部署方案：

（1）方案S1：企業(yè)在SNPN網(wǎng)絡(luò)范圍（例如自動(dòng)化工廠）內(nèi)完全部署5G系統(tǒng)，包括無線網(wǎng)（RAN）和核心網(wǎng)（CN），有專用頻譜用于SNPN（如圖2）。由于SNPN的核心網(wǎng)獨(dú)立于PLMN，SNPN的用戶簽約數(shù)據(jù)、控制面流量和用戶面流量均保持在SNPN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，SNPN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是非公共網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使用和維護(hù)由部署網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)負(fù)責(zé)。

（2）方案S2：NPN企業(yè)通過與運(yùn)營(yíng)商共享RAN基站進(jìn)行SNPN部署（如圖3）[10]。在這種場(chǎng)景下，SNPN和PLMN仍具有不同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)、各自獨(dú)立的頻譜和各自獨(dú)立的核心網(wǎng)。本方案的特點(diǎn)是SNPN的基站與PLMN共享，這表明企業(yè)范圍（例如自動(dòng)化工廠）內(nèi)為SNPN用戶提供無線接入功能是由MNO提供的共享基站負(fù)責(zé)，從而形成SNPN子網(wǎng)。

（3）方案S3：NPN運(yùn)營(yíng)企業(yè)在部署SNPN時(shí)，不僅與運(yùn)營(yíng)商共享RAN基站，而且與運(yùn)營(yíng)商共享頻譜（如圖4）[10]。在這種方式下，SNPN和PLMN具有不同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和各自獨(dú)立的核心網(wǎng)，同時(shí)NPN的核心網(wǎng)仍然單獨(dú)管理NPN簽約用戶。方案S3的特點(diǎn)是SNPN的基站和頻譜均與PLMN共享，共享頻譜歸運(yùn)營(yíng)商所有。

2.2? PNI-NPN網(wǎng)絡(luò)

PNI-NPN是基于5G系統(tǒng)架構(gòu)并與PLMN一起部署的專用網(wǎng)絡(luò)。PNI-NPN由一個(gè)公共網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)或多個(gè)非公共網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)組成。一方面，公共子網(wǎng)包含PLMN提供的網(wǎng)絡(luò)功能，這些功能屬于MNO管理，通常在專用網(wǎng)絡(luò)（例如自動(dòng)化工廠）外部署;另一方面，專用子網(wǎng)中與PLMN保持隔離的網(wǎng)絡(luò)功能，這些功能在工廠內(nèi)部署。

PNI-NPN和PLMN之間的區(qū)別主要體現(xiàn)在：

（1）PNI-NPN設(shè)備（用戶）具備特殊接入標(biāo)識(shí)符，即CAG ID，基站通過CAG ID區(qū)分公網(wǎng)用戶和私網(wǎng)用戶的網(wǎng)絡(luò)接入權(quán)限;

（2）PNI-NPN沒有獨(dú)立部署的核心網(wǎng);

（3）PNI-NPN用戶可以在PNI-NPN小區(qū)和PLMN小區(qū)間切換。

PNI-NPN網(wǎng)絡(luò)主要有2種部署方案：

（1）部署方案P1。PNI-NPN網(wǎng)絡(luò)中企業(yè)與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商共享RAN基站、頻譜和核心網(wǎng)的控制平面（如圖5）。在方案P1中，NPN中唯一與PLMN分離的部分是CN用戶平面。CN控制平面由PLMN提供，這意味著：1）NPN中的網(wǎng)絡(luò)控制任務(wù)在MNO的管理域中執(zhí)行;2）NPN網(wǎng)絡(luò)用戶既是NPN用戶也是PLMN簽約用戶。企業(yè)數(shù)據(jù)通過自身UPF管理，并存儲(chǔ)在企業(yè)內(nèi)部。

（2）部署方案P2。NPN的企業(yè)完全與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商共享RAN、頻譜和核心網(wǎng)（如圖6）。在方案P2中，NPN完全由運(yùn)營(yíng)商托管，NPN所有通信都在PLMN網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，企業(yè)沒有獨(dú)立的數(shù)據(jù)需要管理，所有數(shù)據(jù)流都通過共享RAN節(jié)點(diǎn)路由到PLMN。在這種架構(gòu)中，可以通過切片保證NPN業(yè)務(wù)的獨(dú)立性。在這種方案中，如果企業(yè)有私有數(shù)據(jù)需要保密和管理，公網(wǎng)的UPF和企業(yè)數(shù)據(jù)間需加入防火墻，保證企業(yè)數(shù)據(jù)的安全。

2.3? NPN與PLMN互通

在某些情況下，SNPN設(shè)備需要訪問PLMN數(shù)據(jù)，或者PLMN用戶需要訪問SNPN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，這種情況下需要SNPN網(wǎng)絡(luò)與PLMN網(wǎng)絡(luò)具備互通機(jī)制。因?yàn)檫@兩種互通機(jī)制相互對(duì)等，下面主要介紹SNPN用戶訪問PLMN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的機(jī)制，PLMN用戶訪問SNPN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的機(jī)制就是反向過程。

SNPN用戶訪問PLMN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的機(jī)制可根據(jù)業(yè)務(wù)類型分為兩種。

（1）一種是在SNPN覆蓋范圍內(nèi)，SNPN設(shè)備需要訪問公共互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。在這種情況下需要在SNPN和PLMN之間建立通信路徑即可，如圖2～圖4所示，可在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)建立防火墻連接到外網(wǎng)，此防火墻允許SNPN數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和PLMN間建立連接。

（2）另一種是在SNPN覆蓋范圍內(nèi)，SNPN設(shè)備需要訪問PLMN相關(guān)的特有業(yè)務(wù)，如VoLTE通話，應(yīng)急通信（Emergency Call）等，此時(shí)已經(jīng)注冊(cè)到SNPN網(wǎng)絡(luò)的SNPN設(shè)備，還需要通過SNPN用戶面，使用PLMN憑證執(zhí)行一個(gè)PLMN注冊(cè)。在這個(gè)注冊(cè)中，NPN的訪問會(huì)扮演“不受信任的非3GPP訪問”（如圖7），具體過程可參考文獻(xiàn)[5]。

與SNPN一樣，PNI-NPN設(shè)備也需要訪問PLMN數(shù)據(jù)。當(dāng)PNI-NPN設(shè)備訪問公共互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)于方案P1，需要在PNI-NPN和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器之間通過防火墻建立通信路徑，如圖5和圖6所示;對(duì)于方案P2，由于PNI-NPN和PLMN共享UPF，此時(shí)PNI-NPN用戶可通過公網(wǎng)UPF直接訪問互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。

如果PNI-NPN設(shè)備需要訪問PLMN相關(guān)的特有業(yè)務(wù)，如VoLTE通話，應(yīng)急通信（Emergency Call）等，由于這種架構(gòu)下PNI-NPN設(shè)備已經(jīng)注冊(cè)到PLMN網(wǎng)絡(luò)，因此可以直接訪問相關(guān)業(yè)務(wù)。

3? ? NPN特性分析

本節(jié)分析NPN網(wǎng)絡(luò)特性，給出與不同NPN部署方案相關(guān)的NPN特性差異，供行業(yè)和企業(yè)NPN網(wǎng)絡(luò)部署參考。

（1）QoS定制化能力

QoS定制表示NPN網(wǎng)絡(luò)能夠靈活配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，向特定用戶或設(shè)備提供業(yè)務(wù)保障，滿足目標(biāo)應(yīng)用需求的能力。這些業(yè)務(wù)需求包括覆蓋狀況（例如室內(nèi)）、業(yè)務(wù)模式（例如上行/下行鏈路幀結(jié)構(gòu)）和KPI值（例如吞吐量、時(shí)延和抖動(dòng)、可靠性等），這些參數(shù)因不同的行業(yè)應(yīng)用和需求千差萬別。

（2）網(wǎng)絡(luò)隔離

NPN網(wǎng)絡(luò)隔離是使非公共網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)獨(dú)立于PLMN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力，這種獨(dú)立性的評(píng)估包括：1）端到端的方式，從設(shè)備到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò);2）跨越不同的網(wǎng)絡(luò)平面，包括用戶平面、控制平面和管理平面。

（3）網(wǎng)絡(luò)安全

為了保證工業(yè)場(chǎng)景中的安全性，要求NPN網(wǎng)絡(luò)提供全面的保密性和數(shù)據(jù)完整性，特別是NPN和PLMN共享網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備，NPN業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與PLMN數(shù)據(jù)通過相同硬件設(shè)備進(jìn)行傳輸時(shí)，更需要考慮網(wǎng)絡(luò)安全。

（4）業(yè)務(wù)連續(xù)性

服務(wù)連續(xù)性是指假設(shè)當(dāng)設(shè)備離開NPN覆蓋時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠提供該設(shè)備的無縫連接（0 ms服務(wù)中斷時(shí)延），無論是設(shè)備暫時(shí)移動(dòng)到NPN覆蓋區(qū)之外的PLMN網(wǎng)絡(luò)，還是設(shè)備在兩個(gè)不同的NPN網(wǎng)絡(luò)之間移動(dòng)。例如，服務(wù)于同一垂直行業(yè)，由同一垂直行業(yè)管理的兩個(gè)工廠，用戶在兩個(gè)廠房之間移動(dòng)發(fā)生的切換。3GPP定義了如本文2.3節(jié)所述的基于非3GPP的互通功能（N3IWF）[8]的機(jī)制，這種類似N3IWF的網(wǎng)關(guān)解決方案需要終端具備雙射頻通道的能力才能夠支持。

（5）網(wǎng)絡(luò)自主掌控權(quán)

網(wǎng)絡(luò)自主掌控權(quán)表示NPN服務(wù)企業(yè)對(duì)NPN網(wǎng)絡(luò)的自主掌控和維護(hù)能力。企業(yè)自主掌控權(quán)越高，表明企業(yè)自主擴(kuò)容和維護(hù)能力越強(qiáng)，NPN網(wǎng)絡(luò)受外部網(wǎng)絡(luò)影響越小，即無論P(yáng)LMN發(fā)生任何意外（如安全故障、性能下降），NPN都能正常運(yùn)行。

（6）NPN建設(shè)成本

NPN網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本與企業(yè)需要NPN提供的業(yè)務(wù)KPI能力相關(guān)。NPN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)投資需要評(píng)估各種各樣的成本來源，包括：

1）頻譜獲取;

2）租賃、購買和維護(hù)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和設(shè)備;

3）購買、租賃、維護(hù)執(zhí)行核心網(wǎng)功能的軟件（如果虛擬化）和硬件設(shè)備;

4）租賃、購買和維護(hù)NPN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)計(jì)算、存儲(chǔ)硬件;

5）NPN管理、維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)編排優(yōu)化的運(yùn)營(yíng)支出。

表1分析了不同NPN部署方案對(duì)NPN不同屬性的影響。從表1可以看出，與SNPN相關(guān)的部署方案S1、S2和S3使NPN在性能、管理和安全性方面完全獨(dú)立，但是它們可能需要NPN部署企業(yè)的大量投資，并且可能會(huì)引入與PLMN的一些互通問題，這會(huì)阻礙用戶移動(dòng)時(shí)的服務(wù)連續(xù)性。這些NPN部署方案非常適合對(duì)KPI要求高的關(guān)鍵型任務(wù)、延遲敏感的工業(yè)用例等場(chǎng)景，這些用例要求完全隔離保證，并且網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相當(dāng)可靠和穩(wěn)定，受外界影響要盡量少。

PNI-NPN相關(guān)部署方案P1和P2的部署使NPN更依賴于PLMN行為。這有助于促進(jìn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的互動(dòng)，降低縱向市場(chǎng)的進(jìn)入壁壘，但代價(jià)是使NPN在性能和管理方面獨(dú)立性差。因此PNI-NPN部署降低了成本并促進(jìn)了與PLMN的交互，同時(shí)降低了NPN在性能和管理方面的獨(dú)立性。

未來網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)，需要考慮到企業(yè)應(yīng)用的目標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)KPI需求，選擇合適的場(chǎng)景進(jìn)行部署，最終選擇的部署方案取決于垂直行業(yè)或企業(yè)的成本效益比。

4? ?結(jié)束語

本文介紹了3GPP NR標(biāo)準(zhǔn)中Rel-16版本正在標(biāo)準(zhǔn)化的NPN技術(shù)，包括PNI-NPN和SNPN，同時(shí)介紹了NPN獨(dú)立組網(wǎng)和非獨(dú)立組網(wǎng)的幾種典型部署場(chǎng)景，包括從完全與PLMN分離的獨(dú)立部署的SNPN方案到完全由PLMN托管的PNI-NPN方案，NPN與PLMN網(wǎng)絡(luò)互操作方式。本文還根據(jù)NPN網(wǎng)絡(luò)特征，對(duì)不同的NPN部署方案進(jìn)行了比較分析。這些分析可以幫助垂直行業(yè)或有意愿部署NPN的企業(yè)可根據(jù)自己企業(yè)的特定需求，考慮到他們?cè)贜PN的設(shè)計(jì)、部署和運(yùn)維方面的投入，來決定適合自己的部署方案。

目前3GPP標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于NPN已經(jīng)提供了基本功能框架，在未來NPN部署研究中，還需要研究NPN與網(wǎng)絡(luò)切片結(jié)合的部署方案和NPN/PLMN之間的互通和無縫切換。NPN為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商帶來了新的商業(yè)模式，NPN和PLMN的集成實(shí)現(xiàn)了一種協(xié)同關(guān)系，使行業(yè)垂直企業(yè)有動(dòng)力投資5G基礎(chǔ)設(shè)施，利用這些基礎(chǔ)設(shè)施以較低的成本幫助企業(yè)完成產(chǎn)業(yè)升級(jí)，促進(jìn)企業(yè)工業(yè)智能化發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介

蔣崢（orcid.org/0000-0002-5743-223X）：

教授級(jí)高工，博士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，現(xiàn)任職于中國(guó)電信股份有限公司電信研究院，主要研究領(lǐng)域包括無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，非公共網(wǎng)絡(luò)，大規(guī)模天線等，牽頭并參與多項(xiàng)國(guó)家重大專項(xiàng)和中國(guó)電信重點(diǎn)項(xiàng)目，3GPP標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議代表和3GPP立項(xiàng)報(bào)告人。

劉勝楠：碩士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，現(xiàn)任職于中國(guó)電信股份有限公司電信研究院，從事5G標(biāo)準(zhǔn)化與標(biāo)準(zhǔn)仿真的相關(guān)工作，研究方向包括5G高層標(biāo)準(zhǔn)化、5G仿真平臺(tái)、5G無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和V2X技術(shù)研究等。

田樹一：碩士畢業(yè)于北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，現(xiàn)任職于中國(guó)電信股份有限公司電信研究院，從事5G標(biāo)準(zhǔn)化工作，研究方向包括5G核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化、5G仿真平臺(tái)、人工智能在5G中的應(yīng)用。

陳鵬：高級(jí)工程師，標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)隊(duì)總監(jiān)，博士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，現(xiàn)任職于中國(guó)電信股份有限公司電信研究院，主要從事無線通信研究和標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)工作，中國(guó)電信3GPP全會(huì)代表，承擔(dān)多項(xiàng)國(guó)家重大專項(xiàng)工作，曾擔(dān)任LTE覆蓋增強(qiáng)立項(xiàng)報(bào)告人。