自2019年6月我国发放5G商用派司以来 ，轻量5G根基配置装备部署建树不断美满，化G何5G用户数目快捷削减。中间同时，网技5G to B优势不断凸显，术财行业用户对于收集坚贞性、富妨数据保密性等需要愈加急切。轻量由于基于公网的化G何5G中间网难以知足专网需要，越来越多的中间行业用户清晰提出了建树5G to B专用中间网的诉求 。轻量化5G中间网（5G Lightweight Core Network ，网技简称轻量化5GC）基于主流的术财专网建网方式研发，是富妨财富界探究锐敏利便 、低老本的轻量5G行业专网的一大睁开倾向。
轻量化5GC的化G何实现方式
传统通讯零星经由专用硬件平台实现中间网部署 。中间网软硬件配置装备部署较为重大 ，中间且具备高坚贞性要求 ，因此 ，财富界惟独部份业余配置装备部署厂商具备中间网产物的研发制作能耐 。进入5G时期后，中间网将操作面以及用户面残缺分说 ，原有架构下的网元被拆分为多个收集功能 ，这种妄想愈加立室效率化架构 ，各个收集功能组成独平面系，新增、降级网元不会影响其余网元。
5G中间网分说架构清晰了各网元间的相助，为轻量化5GC的实现提供了保障 。轻量化5GC配置装备部署是一种运用较少资源实现中间网主要功能的技术产物 ，个别在单个硬件效率器上就能实现全副的中间网网元功能 。同时 ，轻量化5GC配置装备部署具备体积小 、能耗低 、可裁剪 、价钱低等特色 ，短缺飞腾了企业建网老本 、收集运维庞漂亮 。企业可能凭证自己营业需要锐敏定制中间网妄想 ，最大水平川保障了专网清静性与数据自主性 。在企业探究5G专网建树的布景下 ，轻量级5GC配置装备部署具备广漠的市场空间 。
5G中间网的中间功能搜罗以清静方式建树会话 、转发用户数据以及为挪移终端提供数据衔接等 ，详细搜罗接入以及挪移性规画功能（AMF） 、会话规画功能（SMF） 、用户面功能（UPF）、不同数据规画功能（UDM） 、不同数据存储库（UDR） 、鉴权效率器功能（AUSF）及收集贮存功能（NRF）等（见图1） 。
图1 5GC中间功能架构当初 ，轻量化5GC基于尺度5GC功能架构妨碍了面向行业用户的定制化裁剪 。其中 ，具备简式妄想的轻量化5GC产物集成AMF 、SMF 、UDM以及UPF四大收集功能 。
现阶段，轻量化5GC的部署方式可演绎为3种 。一是云部署方式 。轻量化5GC各收集功能部份部署在云合计厂商的云平台上 ，5GC的全副网元均在云平台上运行 ，并接受云平台的不同规画。企业用户的5G基站经由收集专线接入云平台 ，经由5GC实现互联 ，进而组成一张残缺的5G专网 。企业用户在该方式下可凭证营业需要定制软件功能，运用云合计厂商提供的资源池化及调解能耐 ，锐敏调解5G专网配置装备部署 ，与云平台上的其余营业零星实现无缝集成 。二是一体机部署方式 。轻量化5GC部署在一体机上 ，并在企业机房内以自力配置装备部署的形态运行 。该方式中5GC各网元均运行在一体机中 ，使患上中间网部署具备较强的园地顺应能耐 ，利便企业现场锐敏运用，并经由外部收集与企业用户的5G基站及其余信息零星妨碍对于接 ，组成一体化的5G专网 。在此方式下 ，企业用户应具备零星规画能耐 ，自行对于5G专网妨碍配置装备部署规画 。三是混合部署方式。企业凭证自己的保密要求以及营业方式将轻量化5GC锐敏拆分 ，其中一部份网元接管云化方式部署，另一部份网元接管一体机方式部署 。个别情景下 ，5GC操作面网元部署在云厂商提供的云平台上 ，5GC数据面网元部署在企业机房的一体机中 。该方式下，企业用户既可能借助云平台的能耐对于5G操作面实现弹性部署及高可用保障 ，又可能运用一体机的自力部署特色 ，确定水平上餍足数据保密需要 。
轻量化5GC的产物现状
轻量化5GC面向制作 、能源 、交通 、政务等规模睁开定制化效率 ，运用途景以园区/大企业专网 、企业跨域局域网 、物联网、应急通讯等为主 。轻量化5GC的垂直行业运用需要主要来自于种种数据收集以及工业自动化 ，适配制作业 、能源与专用事业 、运输及物盛行业等营业场景。之后三大经营商在垂直行业已经实施的5G专网重点名目以制作业 、电力 、口岸为主 ，在智慧制作、智慧工场、智能电网 、智慧口岸 、车联网规模均妨碍了5G专网运用落地 ，主要营业涵盖配置装备部署短途操控 、数据海量收集、现场移措施业等场景。
面向行业运用 ，经营商针对于轻量化5GC普遍睁开产物研发以及运用试验 ，运用定制化5G收集填补现有公网能耐 。其中 ，中国电信天翼云轻量化5GC接管云原生架构（见图2） ，可能凭证客户营业需要锐敏地抉择UPF配置装备部署以及部署方式 ，进而面向车联网 、工业操作 、智慧园区等行业及中小企业 ，提供多样、差距 、锐敏的5G行业专网效率 ，具备锐敏部署 、极简高效 、清静坚贞等优势 ，实现为了“一键部署” 、“小时级激进” 、用户自效率等特色 ，可能面向垂直行业提供“5G收集即插即用”的专网级收集效率能耐 。
图2 天翼云轻量化5GC展现中国挪移推出轻量化5G中间网OpenUPF一体机（详见图3） ，使患上5G可能在真正有营业需要的园区 、楼宇 、厂区 、口岸等热门地域精确 、快捷拆穿困绕 。OpenUPF一体机中具备基于开源 、N4解耦妄想的自研UPF ，轻量化 、模块化的妄想理念 ，伪造化 、软件化的实现方式 ，OTII通用效率器 、白盒配置装备部署 ，低功耗的便携半高小机柜 。小型SPN保障了端到真个硬切片管道、高清静阻止性以及判断性时延 。
图3 中国挪移OpenUPF效率架构中国联通面向企业5G专网建树需要宣告了5G轻量化一体机 。5G专网一体机EdgePack集5G自力专网 、边缘算力 、行业运用于一体 ，以多种规格配置装备部署知足工业企业差距的运用途景以及收集能耐需要 。5G边缘一体机EdgePOD聚焦5G边缘能耐 ，将算力效率下沉至工业园区 ，知足企业抵破费的高坚贞性 、高清静性需要 ，散漫定制化边缘增值效率，实现5G边缘运用“即插即用” 。
通讯配置装备部署厂商也自动凭证财富需要研发打造小型软硬一体化5GC。复原通讯宣告了面向5G行业专网的小型化i5GC（即行业5G中间网）处置妄想，i5GC深度融会、优化5G中间网功能 ，接管2U通用效率器实现为了多网元的一体化 ，可凭证用户对于清静性 、流量处置以及自主水一律的多样化需要妨碍锐敏定制 ，为差距场景供运用户面功能（UPF）下沉、流量就近转发 、用户数据当地规画等差距的功能组合以及部署形态 。三星于2020年宣告可提供商用的基于云原生的5G SA中间网产物 ，该产物经由微效率架构 、容器实施情景、端到端锐敏编排 、自动化CI/CD 、开源平台效率等功能 ，知足用户营业快捷开拓部署与营业立异 、迭代，实现降本增效。5G C市场的开拓也给以了中小型厂商睁开机缘 ，诸多厂家自动进入轻量化5GC市场。IPLOOK与新华三基于传统4G企业专网推出轻量化5G中间网，拓展企业专网市场 。艾灵收集开拓了基于云原生架构的轻量化5GC ，针对于工业场景实现“零更正”收集能耐凋谢功能 ，实用反对于了5GC的锐敏定制功能 。
云效率提供商依靠私有云以及行业处置妄想优势 ，自动“进军”5G专网市场。微软于2020年9月推出面签字向经营商数字化转型的“Azure for operators”处置妄想（见图4） 。亚马逊于2020年7月宣告了《基于AWS的5G收集演进》 ，提出可基于AWS部署可扩展、清静坚贞 、降本的经营商级别5G云原生中间网与边缘收集 。阿里巴巴推出基于开源与私有云的小型化All in One极简5GC 。
图4 微软挪移通讯收集处置妄想架构此外 ，高校 、科研院所也在自动睁开试验钻研 。北京邮电大学经由精简5G中间网网元数目以及功能 ，将AMF、SMF 、UPF网元部署在树莓派开拓板上 ，实现为了两台终真个VoIP视频通话 。基于此轻量化中间网妄想，运用低轨宽带卫星构建起了北京与济南5G专网间的主干收集（试点），实现为了低轨卫星收集与地面5G专网的互联互通 。
垂直行业轻量化5GC运用探究
垂直行业数字化转型急切需要锐敏灵便的5G专网 ，以实现行业专用 、部署锐敏 、运维重大 、功能可定制等功能 ，知足企业的清静需要 。当初，财富界已经开始运用轻量化5GC配置装备部署 ，将5G中间网下沉至园区 、厂房 、矿井 、口岸等场景中。
宁波舟山港作为全天下吞吐量最大的口岸，在智能理货方面临收集时延 、晃动性 、清静性要求颇为高。因此 ，舟山港接管阿里XG试验室研发的轻量化5GC ，实现为了5G中间网功能下沉。该中间网配置装备部署凭证经营商中计测试尺度打造 ，经由异地收集容灾 、5G收集伪造化 、按需分流等技术立异 ，反对于多种无线资源配置装备部署方式 ，还可凭证经营商管控要求妨碍网元功能、部署架谈判信令流程的锐敏调解 ，辅助企业以最小价钱实现5G专网部署。该配置装备部署辅助宁波舟山港配置装备部署了收集综合功能最优 、可控性及清静性最高的5G专网情景，让口岸智能理货实现毫秒级照应 ，极猛后退了作业功能 ，也为更多5G口岸智能化运用提供了坚贞的收集根基 。
在采矿业 ，新华三研发的可按矿企用户需要量身定制 、“一台效率器即可实现部署”的智慧矿山5G专网处置妄想 ，让矿山企业可经由较低老本 ，实现晃动坚贞的5G信号拆穿困绕 ，处置矿企隧道通讯中面临的信号干扰难题 。经一再井下实际营业场景验证，新华三智慧矿山5G专网处置妄想可实现800~1000米井下巷道拆穿困绕 、单小区近700 Mbit/s的高带宽上行速率以及10 ms低时延要求 ，可能保障5G视频通话 、胶轮车视频语音双向通讯等运用途景 。在井下视距不私见、信号存在遮挡的情景下 ，新华三智慧矿山5G专网处置妄想依然揭示出可实用拆穿困绕500米距离的强信号绕射能耐 ，保障高清视频 、语音通讯清晰顺畅 。
结语
轻量化5GC基于3GPP尺度 ，散漫垂直行业用网特色 ，扑面向公网营业的5G中间网妨碍了功能裁剪及功能定制 ，在飞腾老本的同时知足了行业用户的5G运用需要 ，适宜之后垂直行业数字化转型睁开的实际需要 。在经营商 、配置装备部署商、互联网云效率商以及高校的以及衷共济下 ，轻量化5GC产物以及相关处置妄想已经逐渐进入市场 ，面向高度碎片化的企业运用途景，助力企业运用5G收集睁开数字化转型 。随着5G与工业融会的不断深入 ，轻量化5GC将在工业智能化历程中展现出更大价钱 ，轻量化5GC相关财富睁开远景将愈发广漠 。
