3GPP定义框架内的5G非公众网络NPN场景

duanjh77

3GPP定义框架内的5G非公众网络NPN场景
        3GPP定义的蜂窝网络技术规范主要是为公众网络而定义的。而其所定义的协议及技术规范细节也应用于非公众网的网络环境，非公众网的定义为：
NPN------Non-public network (a 5G network that is used to provide dedicated services to defined, closed group of devices)。
与公众移动蜂窝网络不同，5G非公共网络（NPN，有时也称为专用网络或者私有网络）提供5g网络向某些用户组织或组织组提供服务。5G非公共网络部署在比如特定的校园或工厂等。其主要需求场景可为：
o        特别的高质量的服务要求；
o        高安全要求，通过专用安全证书满足；
o        与其他网络隔离，作为防止公众故障的一种形式。此外，出于性能、安全性和隐私和安全；
o        问责。一个非公开的网络使得识别可用性、维护和操作的责任变得更加容易；
        5G-ACIA在9月初发布了用于描述3GPP-defined 5G私有网络的4个主要场景的白皮书，用于引导组织机构如何申请并部署自己的5G私有网络，包括独立的5G网络或者与公共网络协作的私有网络。
        3gpp规范预见了多种NPN部署场景。5G-ACIA的初衷是在工业/IIOT场景中使用NPN。然而，这仍然包括各种各样的用例及其相应的各种网络配置。
广义上看，NPN可分为两类：
•作为独立网络部署的NPN，
•与公共网络一起部署的NPN。
第一类包括单个配置的场景，而第二类包括三个子场景，每个场景中与公众网的互动程度和基础设施共享程度不同。
        在部署NPN时还有许多其他因素需要考虑。其中包括例如要使用什么频率，谁拥有和维护运作网络，以及NPN运营商和公共网络运营商之间存在的信任级别。此外，需要考虑解决方案组件的可用性和经济性，可行性。
        5G-ACIA是3GPP  Market Representation Partner：


        本文就白皮书的相关内容做一下简要翻译供大家参考，因为描述其中的各个部署场景需要多个图示，为了方便起见，图示中的图例先展示一下：

        第一大类NPN部署场景：独立非公用网络（独立部署）
        在这个场景中，NPN被部署为一个独立的网络。如下图所示：所有网络功能实体都位于定义的场所（如工厂）与公共网络分开。NPN和公共网络之间的唯一路径是通过防火墙。防火墙是一个明确定义和可识别的分界点。负责运营的OT（Operation Technology）企业全权负责NPN的运营和所有服务。


        此处NPN基于3gpp定义的技术进行部署，通过使用专用的NPN ID来实现完全独立。通过防火墙连接到公共网络服务。或者NPN设备也可以直接签约公共网络来访问其服务。（双重签约）。而且如果需要，可以利用可选连接访问NPN通过公共网络提供的服务。此外，NPN运营商可以与一个或多个公共用户签订漫游协议。网络运营商和可选连接也可用于此目的。漫游与公共网络的协议可能涉及技术限制。这可视于具体情况而定。
第二大类是所谓的Non-public network in conjunction with public networks，也就是与公共网络协作部署的NPN。这类部署是公共和非公共网络的组合。这些场景中某些用例可以完全由公共网络来支撑，而其他场景则需要一个专用的NPN来支撑。因此这类部署方案有两个网络部分，一个是公共的，一个是非公共的，需要把流量分配到适当的地方。
第2.1类场景：共享接入网络---shareRAN方案。
在此场景下，NPN和公共网络共享无线接入网络部分，而其他网络功能部分仍然是隔离的。所有与NPN流量相关的数据流量被限制特定的（例如工厂内）的逻辑边界内。3gpp规范包括支撑运行共享的功能。为了简单起见，下图只显示了RAN的一个共享基站。根据相应的策略，可以配置仅NPN用户可访问。

第2.2类场景：共享接入网RAN与控制面方案。
在这种情况下，NPN和公共网络共享接入网络和网络控制任务都是在公共网络中实行。尽管如此，所有NPN业务流仍保持在范围边界内，而公共网络业务部分被转移到公共网络。这可以通过网络切片来实现，即在单个共享物理基础设施中创建逻辑独立的虚拟子网络。公众网络隔离通过使用不同的网络片标识符来实现。这个场景也可以通过3gpp定义的特性来实现。下图显示了此类方案的单个共享基站，但也可以配置只能由npn用户访问的其他基站。

在这种情况下，NPN由公共网络托管，NPN设备是公共网络签约用户。这使得NPN与公众网之间的契约关系更为直观。它允许NPN设备直接连接到公共网络及其服务，包括漫游等。同时，也可以有从专用网络服务到公用网络服务的可选连接。
第2.3类场景：公众网托管的NPN。
在这种情况下，公共网络流量部分和NPN流量部分都是在预定义控制范围之外，但被视为完全不同的一部分网络。这是通过（通用）云网络功能的虚拟化实现的环境。这些功能可用于公用和专用网络目的。此方案可以通过网络切片或APN（访问点名称）实现功能。如下图所示：

针对NPN的各个逻辑网元映射到3GPP-defined架构图示：

本文涉及的文档及3GPP规范文本如下：
www.5g-acia.org NPN white pagper
3GPP TS 23.251 v15.1.0 Network sharing; Architecture and functional description.
3GPP TS 22.104 v16.0.0, Service requirements for cyber-physical control applications in vertical domains, Stage 1
3GPP TS 23.501 v15.4.0. System architecture for the 5G System, Stage 2.