Частная сеть 5G

Что такое Private 5G?

Private 5G (частная сеть 5G) — это термин, используемый для описания системы сотовой связи 5G, построенной и эксплуатируемой исключительно для частного использования компанией, частным лицом или государственным учреждением. Определяемая консорциумом 3GPP как непубличная сеть (NPN), частная сеть 5G обычно развертывается более локально и целенаправленно для удовлетворения конкретных потребностей организации в надежности, доступности и обслуживании.

Традиционные частные сети с беспроводной связью 4G LTE обеспечивают расширенное покрытие и возможности настройки. Обеспечивая сверхнадежную связь с низкой задержкой (URLLC), частные сети 5G кардинально изменяют ситуацию, поддерживая передовые приложения Интернета вещей, концепции Industry 4.0 и критически важные приложения для служб общественной безопасности. Улучшенный доступ к спектру, специализация сценариев использования и проблемы безопасности сети являются дополнительными факторами, стимулирующими частный рынок 5G.

Нажмите, чтобы развернуть: Тестирование и обеспечение надежности частных сетей

Для кого предназначена частная сеть 5G?

В условиях расширения и совершенствования публичных услуг 5G логика использования частных сетей в мире 5G может показаться непонятной. Лицензирование частного спектра 5G, приобретение и установка сложной сетевой инфраструктуры, а также мониторинг проблем и ключевых показателей производительности сети могут быть сложными и отнимать много времени.

Организации, которые получат наибольшую выгоду от частной сети 5G, имеют общие черты. К ним относятся высокие требования к безопасности и/или конфиденциальности, уникальные предложения услуг, ускоренные сроки развертывания 5G или их комбинация. Поскольку новые возможности 5G продолжают развиваться, многие организации просто хотят, чтобы в будущем воспользоваться операционными преимуществами.

• Производственный сектор признает огромный потенциал частной сети 5G. Коммуникации с низкой задержкой и высокой пропускной способностью образуют идеальную центральную нервную систему для прорывных инноваций в области робототехники, обработки материалов и прогнозного техобслуживания.
• Четвертая промышленная революция (Industry 4.0) — это термин, используемый для описания революции 5G, происходящей на фоне существующей автоматизации и развития компьютерных средств управления с беспрецедентным повышением точности и эффективности. Частная сеть 5G на «умных» заводах позволит свести к минимуму количество проводных соединений, упростить сбор и анализ данных и повысить безопасность людей на производстве.
• Традиционные предприятия в таких секторах, как здравоохранение, образование и общественный транспорт, являются другими потенциальными бенефициарами развертываний частных сетей 5G. В этих секторах можно использовать частные сети 5G для улучшения логистики, покрытия и безопасности. Резонансные утечки данных подчеркнули важность защиты конфиденциальности и безопасности клиентов.

Приложения для частных сетей 5G

Концепция Industry 4.0 позволяет внедрить автономных роботов, транспортные системы и межмашинную связь (M2M) на заводах, электростанциях и в распределительных центрах. Количество дополнительных частных приложений для надежного высокоскоростного соединения с низкой задержкой представляется бесконечным. Крытые помещения особенно хорошо подходят для технологий малых сот 5G и дуплексной передачей с временным разделением каналов (TDD), так как отклоненные или отраженные сигналы в ограниченном пространстве усиливают резервирование и увеличивают пропускную способность канала.

 

Стадионы и торговые центры относятся к числу крупных объектов, которые испытывают высокий спрос на связь в часы пиковой нагрузки. Появление сетей 5G увеличит спрос на потоковый контент, дополненную реальность и другие приложения с высокой пропускной способностью в условиях такой нагрузки. Частные сети 5G могут решить эти задачи, превращая большие помещения в «умные» объекты с повышенной пропускной способностью. Интернет вещей и технологии формирования направленного луча могут рационализировать эксплуатацию объектов и предоставление услуг.

 

Нефте- и газоперерабатывающие предприятия давно признали ценность частных сетей, поскольку многие из них находятся вне зоны действия коммерческих беспроводных сетей. Эти объекты охватывают большие территории и включают в себя множество критически важных машин, датчиков и средств обеспечения безопасности. Частные сети 5G для промышленного Интернета вещей позволяют контролировать и безопасно обслуживать эти огромные взаимосвязанные сети в режиме реального времени.

 

Приложение Smart Cities (Умные города) представляет идеализированное видение будущего с поддержкой 5G. Интеллектуальные транспортные системы будут использовать технологию V2X (vehicle-to-everything — «автомобиль, подключенный ко всему») с низкой задержкой для эффективной транспортировки пассажиров между такими же интеллектуальными местами для покупок, развлечений и работы. В этом идеальном городе, скорее всего, будет использоваться комбинация независимых сетей малых сот, частных сетей, управляемых коммерческими поставщиками сетей 5G, и всеобъемлющих общественных сетей 5G. 

 

Каковы требования к частным сетям 5G?

Частные сети 5G могут поддерживать критически важные каналы связи, которые должны оставаться работоспособными даже при возникновении непредвиденных событий. В зависимости от области применения требования к доступности, надежности, взаимодействию и качеству обслуживания (QoS) частной сети 5G могут быть более строгими, чем стандарты коммерческих сетей.

• Переход от архитектуры, ориентированной на соты, к архитектуре, ориентированной на луч, где статическое и динамическое формирование луча играет главную роль в производительности, оптимизации и определении местоположения.
• Реализация архитектуры опорной сети на основе услуг (SBA).
• Виртуальные программно-определяемые сети (SDN) для поддержки нарезки сетей и автоматизированного предоставления услуг для основных сценариев использования 5G: Расширенная мобильная широкополосная связь (eMBB), массовая связь машинного типа (mMTC) и сверхнадежная связь с низкой задержкой (URLLC).

O-RAN в частной сети 5G

Стандарты 3GPP для частной сети 5G позволяют предприятиям определять и создавать свои собственные беспроводные сети. Это создает окно возможностей для перехода от собственной RAN к открытой архитектуре RAN (O-RAN). Open RAN предпочитает подход, который позволяет произвольно комбинировать лучшие в своем классе элементы RAN от нескольких поставщиков частных сетей 5G. Операторы получают выгоду от присущих O-RAN конкуренции и инноваций.

Click to enlarge

Роль малых сот в частных сетях 5G

Как следует из названия, технология малых сот использует небольшие распределительные узлы малого радиуса действия для создания экономически эффективной внутренней или внешней беспроводной сети 5G. Выдающуюся мобильность, стабильность и покрытие сетей малых сот можно с успехом использовать в торговых центрах, офисных зданиях, университетах, на производственных предприятиях и во многих других частных сетях в мире 5G.    

• Низкая стоимость развертывания
  Аппаратное обеспечение малых сот разработано для снижения сложности. Многие приемопередатчики малых сот можно легко закрепить на стенах, столбах и других обычных предметах. Варианты Backhaul (транзитных соединений) также являются гибкими и легко осуществимыми с использованием оптоволоконных, кабельных и микроволновых линий. Микросоты могут последовательно удовлетворять потребности в емкости для большого числа пользователей на большой территории покрытия.
• Свободный от лицензии диапазон
  В частных сетях 5G, построенных с использованием микроволновых узлов малых сот, можно использовать нелицензируемые частотные диапазоны между 57 и 71 ГГц. Этот свободный непрерывный спектр шириной 14 ГГц обеспечивает частной сети 5G путь к экономически эффективным услугам с высокой пропускной способностью.

Безопасность в частных сетях 5G

Хотя вариант частной сети часто связывают с повышенной безопасностью, это не всегда так. Развертывание концепции Интернета вещей может увеличить поверхность атаки для потенциальных вредных факторов. Решения Open RAN для нескольких поставщиков также могут привести к уязвимостям, связанным с интерпретацией стандартов и функциональной совместимостью. Операции и активы компаний частных сетей 5G тесно переплетены с производительностью частных сетей. Это делает услуги безопасности с добавленной стоимостью крайне важными.

Решение для эмуляции приложений и обеспечения безопасности VIAVI TeraVM — это проактивный вариант для обеспечения безопасности частной сети 5G. Платформа TeraVM включает в себя эмуляцию реальных угроз на основе самых последних информационных архивов баз данных общеизвестных уязвимостей информационной безопасности (CVE). Потенциальные уязвимости выявляются с помощью расширенного анализа угроз, и надежность технологий безопасного доступа может быть подтверждена.

Проблемы тестирования частной сети 5G

Разнообразие вариантов использования частной корпоративной сети 5G делает тестирование сети одновременно сложным и необходимым. Сеть автоматизированного завода может включать в себя датчики, обмен межмашинными данными (M2M), робототехнику и другие приложения с низкой задержкой. Университетский кампус может включать в себя гораздо меньше устройств Интернета вещей, но поддерживать больше абонентов, пользующихся услугами с высокой пропускной способностью.

Инвестиции, необходимые для развертывания частных сетей 5G, могут быть значительными, поэтому для проверки всех сценариев мобильности необходимо провести тестирование экономической эффективности до начала эксплуатации. Владельцы объектов и проектировщики частных сетей могут с успехом использовать опыт отраслевых специалистов для обеспечения производительности сети и максимальной окупаемости инвестиций (ROI).

• Развертывание малых сот может быть особенно сложным, начиная с оптимизации размещения сот для обеспечения покрытия и производительности (пропускной способности). Надежность имеет решающее значение, поскольку любой отказ оборудования может существенно повлиять на качество обслуживания. Тщательное тестирование сети и составление карты покрытия являются рекомендуемыми методами для обеспечения производительности малых сот.
• Тестирование ядра 5G SA имеет решающее значение для обеспечения надежности частной сети, особенно применительно к концепции Industry 4.0 и другим случаям использования в промышленных масштабах. Тестирование ядра TeraVM 5G обеспечивает эффективный метод проверки ядра 5G и сети SBA в смоделированных реальных условиях. Эмуляцию ядра 5G также можно использовать для стресс-тестирования сетевой инфраструктуры, чтобы обеспечить выполнение ключевых показателей производительности.

Как протестировать частную сеть 5G?

Несмотря на меньшие масштабы развертывания частных сетей 5G по сравнению с коммерческими сетями 5G, тестирование частных сетей 5G следует проводить с той же строгостью на протяжении всего жизненного цикла сети. Это начинается с надежного тестирования ядра и верификации/валидации покрытия и функциональности сети. Для контрольной проверки качества обслуживания после активации можно использовать программное обеспечение для мониторинга сети. На практике тестирование частной сети 5G должно быть сосредоточено на установлении следующих функциональных характеристик:

• Безопасность
  Рынок частных сетей 5G создает беспрецедентный уровень воздействия на критически важные активы, данные и системы управления. Это приводит к более низкому уровню устойчивости к рискам кибербезопасности. Для защиты экосистемы частной сети 5G необходимы проактивные системы безопасности и надежное планирование мониторинга и реагирования.
• Надежность
  Частные сети LTE 5G превратились из удобных услуг связи для удаленных мест в критически важные пути передачи данных с огромными потенциальными финансовыми последствиями и последствиями для безопасности. Первоначальное тестирование сети и текущий мониторинг должны быть достаточными для обеспечения надежности при всех прогнозируемых условиях.
• Пропускная способность
  На производительность частной сети 5G могут влиять такие факторы, как схема расположения малых сот, определение времени / синхронизация сети, проектирование ядра, помехи и гигиена оптоволокна. Проверка с подтверждением и постоянный мониторинг пропускной способности сети выполняют функцию высокоуровневого барометра общей производительности.

Жизненный цикл частной сети 5G

• Разработка частной сети 5G

  Частная сеть 5G и концепция Open RAN предоставляют предприятиям свободу проектирования, создания и эксплуатации собственных уникальных сетей 5G. Однако лишь немногие организации обладают внутренним опытом, необходимым для того, чтобы действовать самостоятельно. Благодаря партнерству с телекоммуникационными компаниями, поставщиками частных сетей 5G и специалистами по тестированию сетей можно применить более экономически эффективный подход к развитию сетей, включая имитационное тестирование в лаборатории.

  Сетевой тестер VIAVI TM500 является эффективным инструментом для моделирования трафика и поведения конечного пользователя для различных случаев использования частных сетей 5G. Для оценки пропускной способности можно смоделировать большое количество абонентского оборудования для каждой соты.

• Развертывание частной сети 5G
  В зависимости от предпочтений предприятия в отношении конфиденциальности, качества обслуживания, использования спектра (лицензированный или нелицензированный), многосайтового покрытия и настройки RAN, появляется несколько жизнеспособных вариантов для развертывания частной сети 5G.
  • Автономные частные сети 5G полностью независимы от внешних операторов мобильной связи (MNO) и поддерживают автономную опорную сеть и концепцию RAN.
  • Совместно используемые сети RAN, называемые также гибридными сетями, создают независимые службы внутри предприятия, но используют преимущества RAN и спектр сети общего пользования. Этот вариант передает часть контроля над пользователями и сетью в руки MNO.
  • Варианты Network Slicing («нарезки сети») основаны на использовании отдельной, виртуальной части сети оператора для частного использования. Настроенный сетевой фрагмент изолирован только для частного использования данным предприятием.
• Обеспечение частной сети 5G
  Частные сети 5G привязывают критически важные для бизнеса услуги, пропускную способность и информационную безопасность к текущей производительности сети. Для обеспечения видимости и беспрепятственного устранения аномалий требуется высокий уровень гарантии. Сложность 5G еще более затрудняет решение этой задачи.
  
  Решение VIAVI NITRO представляет собой интеллектуальную платформу контроля качества и оптимизации в режиме реального времени, обеспечивающую сквозную видимость сети. Благодаря использованию машинного обучения и искусственного интеллекта технология NITRO реализует целенаправленный подход к обеспечению безопасности частной сети 5G с непрерывным изучением абонентов, услуг и производительности сети.

Как VIAVI поддерживает частные сети 5G?

Предприятия всех размеров и типов признают ценность частной сети 5G.

VIAVI обладает передовыми решениями для тестирования, опытом и знаниями для обеспечения оптимальной ценности и производительности этих новых сетей 5G до и после развертывания. Упрощенные, интуитивно понятные рабочие процессы снижают сложность тестирования и время выхода на рынок. Решения VIAVI для тестирования и обеспечения надежности сети поддерживают все сценарии — от развертывания оборудования «под ключ» до «нарезки сети» с поддержкой SLA, а также растущее количество промежуточных гибридных моделей.