5G 专网是工业 4.0 和未来智能工厂、发电厂和建筑的催化剂。随着面向私营企业的 5G 部署选项列表的增长，准确高效的 5G 网络测试的重要性也在增长。VIAVI 开发了直观、经济高效且全面的 5G 网络测试组合，非常适合在整个网络生命周期内进行 5G 专网测试和保障。
什么是 5G 专网？
5G 专网是指专为公司、个人或政府实体私人使用而建造和运营的 5G 蜂窝系统。由 3GPP 定义为非公共网络 (NPN) 的 5G 专网通常利用更小、更集中的部署来满足组织的特定可靠性、可用性和服务需求。
采用 4G LTE 无线的传统专用网络提供增强的覆盖和定制选项。通过提供超可靠、低延迟通信 (URLLC)，5G 专网支持先进的物联网、工业 4.0 和任务关键型公共安全应用，从而改变了这一局面。频谱接入的改善、使用案例的专业化以及网络安全方面的担忧是推动 5G 专网市场的其他因素。
5G 专网是为谁服务的？
随着公共 5G 服务的扩大和改善，5G 世界中专用网络背后的逻辑可能变得模糊不清。许可 5G 专网频谱、购买和安装复杂的网络基础设施以及监控网络问题和 KPI 可能既复杂又耗时。
将从 5G 专网中受益最大的组织有共同的特征。其中包括高安全性和/或隐私要求、独特的服务产品、加速的 5G 部署时间表，或它们的某种组合。随着新的 5G 能力不断展现，许多组织渴望获得未来的运营优势。
- 制造业认识到 5G 专网的巨大潜力。低延迟、高带宽的通信构成了突破性机器人技术、材料处理和预测性维护创新的理想中枢神经系统。
- 工业 4.0 是用来描述基于现有自动化和计算机控制的 5G 革命的术语，其精度和效率将得到前所未有的提高。智能工厂中的专用网络 5G 将最大限度地减少有线连接，简化数据收集和分析，并提高工厂中人员的安全性。
- 医疗保健、教育和公共交通等传统企业是 5G 专网部署的其他潜在受益者。这些行业可以使用专用网络 5G 来增强物流、覆盖和安全性。备受瞩目的数据泄露事件凸显了保护客户隐私和安全的重要性。
5G 专网的应用
工业 4.0 正在将自动机器人、运输系统和机器对机器 (M2M) 通信转移到工厂、发电厂和配送中心。用于可靠的高速、低延迟连接的其他专用应用程序似乎层出不穷。室内场馆与 5G 小蜂窝技术和时分双工 (TDD) 传输特别兼容，因为在有限的空间内反弹或反射的信号可以增强冗余并增加信道容量。
体育场馆和购物中心是在运营高峰期存在高连接需求的大型场馆。5G 的出现将增加对数据流内容、增强现实和其他高带宽应用的需求。5G 专用网络可以应对这些挑战，将大型场馆改造成容量增强的“智能设施”。物联网和波束赋形技术可以简化设施运营和服务交付。
石油和天然气精炼厂早就认识到专用网络的价值，许多都超出了商业无线网络的范围。这些站点涵盖更大的地理区域，包括许多关键的机器、传感器和安全功能。用于工业物联网的 5G 专网允许实时安全地监控和维护这些庞大的互联网络。
智能城市代表着 5G 未来的乌托邦愿景。智能交通系统将使用低延迟、车辆到一切 (V2X) 技术，在同样智能的购物、娱乐和工作场所之间高效运送乘客。这个理想化的城市可能会采用独立的小型蜂窝网络、由商业 5G 网络提供商业管理的专用网络和总体公共 5G 网络的组合。
对 5G 专网有哪些要求？
5G 专网可以支持关键的通信信道，即使发生不可预见的事件，这些信道也必须保持可操作性。根据应用的不同，对专用网络 5G 可用性、可靠性、互通和服务质量 (QoS) 的要求可能比商业网络标准更严格。
- 从以蜂窝为中心的架构过渡到以波束为中心的架构，其中静态和动态波束成形在性能、优化和位置智能方面发挥着核心作用。
- 实施基于服务的核心网络架构 (SBA)。
- 虚拟软件定义网络 (SDN)，用于支持主要 5G 使用案例的网络切片和自动化服务交付：增强型移动宽带 (eMBB)、大规模机器类型通信 (mMTC) 和超可靠低延迟通信 (URLLC)。
5G 专网中的 O-RAN
5G 专网的 3GPP 标准允许企业定义和建设自己的无线网络。这为从专有 RAN 转向开放式 RAN (O-RAN) 架构创造了机会之窗。开放式 RAN 支持一种混合匹配的方法，可以将来自多个 5G 专网供应商的同类最佳 RAN 元素组合在一起。运营商从 O-RAN 引入的内在竞争和创新中受益。
小蜂窝在 5G 专用网络中的作用
顾名思义，小蜂窝技术利用小型、短距离、分布式节点来创建经济高效的室内或室外 5G 无线网格。在 5G 世界中，购物中心、写字楼、大学、制造工厂和许多其他专用网络都可以利用小蜂窝网络的出色移动性、稳定性和覆盖范围。
- 低部署成本
小蜂窝硬件旨在降低复杂性。许多小蜂窝收发器可以很容易地安装到墙壁、电线杆和其他常见物体上。回传选项也很灵活，光纤、电缆和微波都是可行的。微蜂窝可以在较大的覆盖区域内持续满足大量用户的容量需求。
- 免牌频段
使用小蜂窝毫米波节点构建的 5G 专网可以使用 57 到 71 GHz 之间的无许可频段。这一 14 GHz 的免费、连续频谱为专用网络 5G 提供了一条实现高性价比、高带宽服务的途径。
5G 专网中的安全性
尽管专用网络选项通常与提高安全性联系在一起，但情况不一定如此。物联网部署可能会增加潜在不良行为者的攻击面。多供应商开放式 RAN 解决方案还可能导致与标准解释和互操作性相关的漏洞。5G 专网公司的运营和资产与专用网络性能密切相关。这使得增值安全服务变得至关重要。
VIAVI TeraVM 应用程序仿真和安全性能解决方案是 5G 专网网络安全的主动选项。TeraVM 平台包括基于最新的常见漏洞和暴露 (CVE) 存储库的真实威胁模拟。潜在漏洞通过高级威胁分析来识别，而且可以验证安全访问技术的可靠性。
测试 5G 专网的挑战
5G 企业专网使用案例的多样性使得网络测试既具有挑战性又至关重要。自动化工厂网络可能包括传感器、M2M 数据交换、机器人和其他低延迟应用。大学校园可能包含的物联网设备要少得多，但支持更多运行高带宽服务的用户。
部署 5G 专网所需的投资可能很大，因此需要在上线前进行经济高效的测试，以验证所有移动场景。专用网络的设施所有者和设计者可以利用行业专家的专业知识来确保网络性能，并最大限度地提高投资回报率。
- 小蜂窝部署可能特别具有挑战性，首先要优化蜂窝位置以确保覆盖和性能（吞吐量）。可靠性至关重要，因为任何设备故障都会严重影响服务质量。建议进行彻底的网络测试和覆盖范围映射，以确保小蜂窝的性能。
- 5G SA 核心测试对于确保专用网络可靠性至关重要，尤其是对于工业 4.0 和其他工业规模的使用案例。TeraVM 5G 核心测试提供了一种在模拟现实条件下验证 5G 核心和 SBA 的有效方法。还可以利用 5G 核心仿真对网络基础设施进行压力测试，以确保满足 KPI。
如何测试 5G 专网？
尽管 5G 专网部署与商业 5G 部署相比规模较小，但 5G 专网网络测试在整个网络生命周期中应采用相同级别的严格要求。这首先要对网络覆盖范围和功能进行可靠的核心测试和验证确认。激活后可使用网络监控软件验证服务质量。5G 专网测试实践应侧重于建立：
- 安全性
5G 专网市场为关键资产、数据和控制系统带来了前所未有的风险。这导致网络安全风险容忍度降低。需要积极主动的安全系统和强有力的监测和响应规划来保护 5G 专网生态系统。 - 可靠性
LTE 5G 专网已经从为远程位置提供便捷的通信服务发展到具有巨大财务和安全影响的关键数据传输路径。初始网络测试和持续监控必须足以确保所有可预见条件下的可靠性。 - 吞吐量
5G 专用网络性能可能会受到多种因素的影响，包括小区布局、网络时序/同步、核心设计、干扰和光纤清洁。验证和持续监控网络吞吐量提供了总体性能的高级晴雨表。
5G 专网生命周期
- 发展 5G 专网
5G 专网和开放式 RAN 让企业可以自由设计、建设和运营自己独特的 5G 网络。然而，很少有组织拥有独立完成任务所需的内部专业知识。通过与电信公司、5G 专网提供商和网络测试专家合作，可以采取更具成本效益的网络开发方法，包括实验室模拟测试。
VIAVI TM500 网络测试仪是模拟各种 5G 专网使用案例的流量和最终用户行为的有效工具。可以模拟每个小区的大量用户设备来评估容量。
- 部署 5G 专网
根据企业对隐私、服务质量、频谱利用率（许可与非许可）、多站点覆盖和 RAN 定制的偏好，5G 专网部署出现了几个可行的选项。- 独立的 5G 专用网络完全独立于外部移动网络运营商 (MNO)，并保持独立的核心网络和 RAN。
- 共享 RAN 网络（也称为混合网络）在企业内建立独立服务，但利用公共网络的 RAN 和频谱。此选项将一部分用户和网络控制权让给了 MNO。
- 网络切片选项基于将 MNO 网络的独立虚拟部分用于专用用途。定制的网络切片被隔离，仅供企业专用。
- 保障 5G 专网
5G 专用网络将其业务关键型服务、吞吐量和安全性与持续的网络性能联系起来。要建立可见性并无缝纠正异常情况，需要高水平的保障。5G 的复杂性使这项任务更具挑战性。
VIAVI NITRO 解决方案是一个实时、智能的保障和优化平台，可提供端到端的网络可见性。通过结合机器学习 (ML) 和人工智能 (AI)，NITRO 提供了一种有针对性的方法，通过对用户、服务和网络性能的持续洞察来保障 5G 专用网络。
VIAVI 如何支持 5G 专网？
各种规模和类型的企业都认识到 5G 专网的价值。
VIAVI 拥有先进的测试解决方案和专业知识，可确保这些新的 5G 网络在部署前和部署后都能提供最佳价值和性能。简化、直观的工作流降低了测试复杂性，并缩短了上市时间。VIAVI 网络测试和保障解决方案支持从交钥匙硬件部署到由 SLA 支持的网络切片的每一种场景，以及其间不断增长的混合模式。