Distribuera privata 5G-nätverk i Azure

  • Artikel

Den fjärde industriella revolutionen, som ofta kallas Industri 4.0, är här. Bransch 4.0 tar med sig moderna industriella tillämpningar som kommer att förändra hur företag fungerar. Dessa program har förbättrad bearbetningskraft och anslutning. De samlar in och bearbetar data från en organisation för att hjälpa företag att köras mer strategiskt och effektivt. När företag skalas behöver de lösningar som kan hantera dessa arbetsbelastningar.

För att uppfylla dessa krav behöver moderna företag både privata 5G-nätverk och MEC-lösningar (multiaccess edge computing). Privata LTE/5G-nätverk ger företag den hastighet, säkerhet, mobilitet och tjänstkvalitet de behöver för att bearbeta data effektivt. Edge-beräkning stöder svarstidskänsliga industriella program och datalokalisering och gör att tidskänsliga data kan bearbetas snabbt vid gränsen.

Vissa utmaningar måste åtgärdas innan företag kan dra nytta av fördelarna med privata LTE/5G-nätverk. Dessa utmaningar omfattar att minska drifts- och teknikkomplexiteten, säkerställa synlighet från slutpunkt till slutpunkt för företag med flera platser, tillhandahålla åtkomstsäkerhet och förbättra leveransen av automatiserade, programvarubaserade lösningar.

För att möta dessa utmaningar har Microsoft infört en metod som kombinerar Azure-hanterade tjänster, inklusive en plattform och nätverkstjänster tillsammans med ett ISV-ekosystem för radio och program. Lösningen är en helt integrerad privat 5G-nätverkstjänst som skapas för företag. En växande lista över mobiloperatörer och leverantörer av hanterade tjänster levererar och hanterar dessa tjänster. Lösningen kombinerar Azure, Azure Network Function Manager, Azure Arc, Azure Stack Edge, Azure Kubernetes Service och Azure Private 5G Core. Dessa tjänster hanteras och dirigeras från Azure-molnet.

Den här metoden tar itu med komplexiteten och kostnadsutmaningarna för systemintegratörer och företag. Det gör det möjligt för företag att distribuera högpresterande privata 5G-nätverk med förbättrad säkerhet som kan driva införandet av moderna industriprogram.

Det här är del ett av två artiklar som förklarar hur systemintegratörer och operatörer kan skapa privata nätverk för företag med hjälp av Azure-tjänster. Dessa nätverk drar nytta av fördelarna med ett hyperskalamoln och integrerad MEC-arkitektur för att sänka CapEx och OpEx, driva innovation och öppna nya intäktsmöjligheter.

Privata nätverk har förbättrats med 5G

Privata nätverk som utökas med 5G omvandlar telekommunikationstjänster. Viktiga radio- och kärnfunktioner i 5G möjliggör tät skalning och leverans av utökat mobilt bredband (eMBB), ultra tillförlitlig kommunikation med låg latens (URLLC) och massiv kommunikation av maskintyp (mMTC). Detta gör det möjligt för operatörer att erbjuda nya tjänster som är inriktade på utvecklare av högpresterande industriella program och möjliggöra införandet av nya kommersiella modeller.

Konsumentbaserade erbjudanden som röst, text, data och video förblir en integrerad del av teleoperatörstjänstportföljen. Nya företagsbaserade erbjudanden som privata LTE/5G-nätverk för robotteknik, video-AI, storskalig IoT för digitala tvillingprogram och funktioner för förhöjd verklighet med enheter som HoloLens skapar nya intäktsmöjligheter för operatörer. För att leverera dessa tjänster måste telekomoperatörer gå längre än den traditionella telco-nätverksarkitekturen och mer direkt använda hyperskalamoln och MEC.

Flera faktorer motiverar implementeringen av privata företags mobilnät:

  • Skalnings- och räckviddsbegränsningarna för nuvarande trådlösa system i byggnaden
  • Den ökande mängden genererade data och video
  • Det ökade behovet av högre mobilitet och säkerhet och efterfrågan på databehandling i realtid

Kombinationen av 5G, MEC och molnet gör det möjligt att skapa privata trådlösa nätverk som är snabba, mycket säkra och skalbara och kan dra nytta av program för analys som körs längst bort, i molnet eller över hybridplatser.

Här är några av branschens användningsfall som privata 5G-nätverk kan hjälpa till att leverera:

Diagram showing industry use cases that are powered by private 5G networks.

Privata 5G-nätverk är ett starkt användningsfall för 5G-företagstjänster eftersom dessa funktioner kommer att stödja de mer avancerade tjänsterna, till exempel smarta utrymmen och bransch 4.0-program. Trots fördelarna med ett privat 5G-nätverk kvarstår dock utmaningar för operatörer och företag. Den största utmaningen är komplexiteten i att distribuera och hantera ett 5G-nätverk i en företagsmiljö. 5G-nätverk omfattar överväganden som ligger utanför den traditionella företagsfärdighetsuppsättningen, från radiofrekvensdesign (RF) till 5G-arkitekturer för mobila kärnor. Teleoperatörer kan också sakna den teknikportfölj eller minimalt fotavtryck som krävs för att kostnadseffektivt distribuera 5G-nätverk och molnhanterad gränsberäkning i en företagsmiljö.

Microsoft föreslår en förenklad mec-as-a-service-metod som kombinerar en global hyperskala-molnplattform med nätverkskomponenter som en molnbaserad, 5G fristående kärna som driver en uppsättning molnprogram. Den här metoden gör det möjligt för företag att samla in data från sina nätverk och effektivt bearbeta fördröjningskänsliga data vid gränsen och fortfarande dra nytta av möjligheten att bearbeta stora mängder data i Azure.

Fördelar med privata 5G-nätverk

Ankomsten av 4G och tillgång till delade spektrum som CBRS i begränsade geografiska regioner förändrade privat 5G-nätverksekonomi. Den här ändringen inträffade eftersom det gjorde det möjligt för företag att distribuera och experimentera med hjälp av dedikerade privata mobilnät som använder små cellteknik och virtualiserade nätverksfunktioner. 5G RAN- och kärnoptimeringar ger en rikare uppsättning funktioner, inklusive snabbare hastigheter, ultralåg svarstid, säkerhetsmetoder och kostnadseffektivitet. Dessa 5G-egenskaper är viktiga i branscher som tillverkning och transport, där utmaningarna med geografisk täckning och den växande användningen av IoT-program kräver förbättrade nätverksegenskaper.

Flera vertikala branscher kan dra nytta av samma egenskaper, enligt beskrivningen i följande avsnitt.

Tillförlitlig täckning

Många industri- och företagsprogram kräver anslutningar som överskrider täckningsbegränsningarna för kabelanslutna tekniker och Wi-Fi-tekniker som är vanliga i driftteknikmiljöer. 4G- och 5G-radioapparaters användning av dedikerat spektrum för att begränsa dynamisk interferens och öka överföringskraften samt de inneboende mobilitetsfunktionerna ger hög prestanda, hög kapacitet och kostnadseffektiv trådlös anslutning över stora platser. Dessa platser inkluderar flygplatser, hamnar, öppna gruvor, distributionscenter, campus och byggarbetsplatser. Flexibiliteten att använda olika spektrumalternativ optimerar täckning och datahastigheter för användningsfall både inomhus och utomhus.

Högre dataflöde

4G-teknik kan ge det dataflöde som krävs av många privata nätverksprogram. Men 5G kan leverera 10 till 20 gånger dataflödet för 4G, vilket utökar utbudet av program som kan stödjas trådlöst. Kommande spektrumalternativ som millimetervåg kan distribueras för inomhusbruk för att optimera för större densitet av enheter även när de distribueras i brusande RF-miljöer. Detta resulterar i ett skalbart nätverk.

Låg latens

5G-nätverk ger svarstid som är en storleksordning som är mindre än 4G-nätverk. Låg svarstid är viktigt för tidskänsliga program som robotstyrningssystem, som vanligtvis har svarstidsbudgetar på 10 ms eller mindre. 5G-nätverk som har program som distribuerats i lokala gränsberäkningsanläggningar kan bekvämt stödja dessa svarstidskrav.

Deterministiskt åtkomststöd

5G-radio har avsiktligt stöd för deterministisk åtkomst. Den här designen sätter en garanterad övre gräns för svarstid och jitter, vilket är viktigt för många typer av program. I den här kategorin är 5G mycket närmare prestanda för kabelanslutet Ethernet. På grund av 5G kan program som en gång krävde kabelanslutna anslutningar nu kopplas från.

Datalokalisering och sekretess

Genom att använda traditionella företagsnätverk kan företag effektivt begränsa exponeringen av data till specifika geo-inhägnade regioner. Med det utbredda införandet av trådlös teknik kom dock möjligheten att begränsa dataexponeringen till priset av att begränsa åtkomsten. Privata 5G-nätverk i kombination med gränsberäkning kan ge bättre synlighet och kontroll över var data används och bearbetas. Den här synligheten och kontrollen ger företaget en mycket högre nivå av datasuveränitet. Privata 5G-nätverk och gränsberäkning gör att mycket känslig information kan bevaras med ökad säkerhet lokalt och inte ens för operatören över externa nätverksanslutningar.

Driftsmässig enkelhet

Operatörerna står inför att implementera flera versioner av nätverksteknik, tillsammans med åtkomstkontroll och andra säkerhetsfunktioner baserat på behovet av kabelansluten, Wi-Fi och i allt högre grad mobil bredbandsåtkomst till företagsresurser. Privata trådlösa nätverk ger företagets IT-team möjlighet att skapa en förenklad åtkomstarkitektur som fungerar för anställda på och från kontoret.

Besparingar för backhaul

Vissa typer av industri- och företagsprogram, till exempel högupplösta videokameror för övervakning eller inspektion, genererar stora mängder data. Dessa program omfattar vanligtvis en blandning av lagring och analys. De är vanligtvis inte mycket känsliga för svarstider. Det är dock klokt att distribuera dessa program i lokala beräkningsanläggningar för att undvika höga kostnader för att hantera stora mängder data till ett centraliserat moln. Privata 5G-nätverk gör den här distributionen möjlig. Anslut ivity to centralized cloud facilities then has to handle only summarized data, for example, information about actionable events detected by local analysis.

Privata 5G-mobilnät tillåter inte bara att data sparas lokalt. De hjälper också företag att skydda sig mot hot mot deras informations- och kommunikationssäkerhet. 5G har fler inbyggda säkerhetsmekanismer än någon tidigare generation av mobilteknik och innehåller förbättrat skydd mot sofistikerade attacker, som IMSI-catcher och Stingray. Genom att använda flera lager av inbäddad Säkerhet och verktyg i Azure, till exempel Defender för molnet, kan operatören distribuera, övervaka och hantera kritiska arbetsbelastningar och program med förbättrad säkerhet, även när den körs vid kundens gräns.

Privat 5G-nätverk: Studie av tillverkningsfall

Smarta enheter, automatisering, molnet och mobil bredbandsteknik driver branschens 4.0-revolution. Denna revolution skapar i sin tur efterfrågan på privata 5G-nätverk inom tillverkningsindustrin, som är den ledande konsumenten av privata 5G-nätverk. Privata 5G-nätverk kan utgöra grunden för tillverkare som vill ansluta smarta enheter och använda telemetridata för att stödja realtidsbeslut och förbättra drifteffektiviteten. Möjligheten att effektivt bearbeta nätverksdata i molnet hjälper tillverkare på flera olika sätt:

Underhållsförutsägelse

  • Övervaknings- och spårningskvalitet
  • Minska maskinslitage, haverier och flaskhalsar
  • Förbättra effektiviteten i driften

Smarta fabriker

  • Anslut fabriksprogram
  • Säkerhetsapplikationer för personal och luftkvalitetshantering
  • Åtkomstkontroll (säkerhet) och smart analys

Tillverkningsprocesser

  • Tillgångshantering och intelligent tillverkning och inventering
  • Prestandaoptimering och övervakning
  • Driftssynlighet från slutpunkt till slutpunkt

Microsofts metod för privata 5G-nätverk passar utmärkt för IoT- och Industry 4.0-program. Möjligheten att bearbeta data på en enda lokal plattform och intelligent bakåthaulera selektiva data för bearbetning i Azure möjliggör beslutsfattande och automatisering i realtid med korta svarstider. En minskning av backhauled trafik minskar också kostnaderna, för företaget och operatören.

Azure Nolltillit-modellen hjälper till att säkerställa att tillverkningsdata förblir säkra när de flyttas mellan mobilnätverksfunktionerna, företaget och molnet. Dessa säkerhetsförbättringar frigör även operatörer från uppgiften att skydda kunddata under överföring eller i lagring.

Telco-sökväg till privata 5G-nätverk

Privata 5G-nätverk finns i skärningspunkten mellan det traditionella företags-LAN, specialiserade industriella nätverk och det offentliga mobilnätverket. De ger operatörerna en chans att utvidga omfattningen av 5G-tjänster till nya marknader.

När man överväger hur man distribuerar privata 5G-nätverk kommer många företag att se positivt på mobilnätsoperatörer som potentiella leverantörer. Företag ser operatörer som betrodda partner inom kommunikation, och de kommersiella relationerna har redan upprättats. Operatörerna har expertis inom distribution och drift av säkra och tillförlitliga mobilnät. Beroende på lokal spektrumlicensiering kan det finnas ett regelkrav eller spektrumvillkor som anger att ett företag måste samarbeta med en mobiloperatör för att distribuera privat 5G.

Vissa nätverksoperatörer kan se privata 5G-nätverk som en naturlig förlängning av sina offentliga mobilnät. De kan dra nytta av sina befintliga nätverkstillgångar och använda nätverksslicering för att på ett säkert sätt partitionera företagsmobiltrafik från offentliga nätverk. Företag vill dock ha ett dedikerat nätverk med lokaliserad anslutning och mer kontroll än vad de kan få med den metoden. Och offentliga nätverk byggs främst för att betjäna marknaden för mobilt bredband. De är mycket optimerade för det ändamålet. Företagsprogram ställer nya och olika krav på nätverket, vilket inte ger den flexibilitet som krävs. Branschen använder sig av ett gränsbaserat privat trådlöst nätverk som också möjliggör djup integrering med operatörsnätverket. Företagen bör dra nytta av flexibiliteten i 5G.

Diagram that shows how telcos provide Azure managed-edge networks and applications to global enterprises.

En privat 5G-nätverkslösning som operatörer och företag kan känna sig säkra på kräver tre viktiga attribut:

  • Hanterad anslutning. Många företag har erfarenhet av att hantera sina Wi-Fi-nätverk och mobila åtkomstpunkter. Få har erfarenhet av 4G/5G-radionätverksdesign, SIM-aktivering och distribution av lösningar från slutpunkt till slutpunkt. Denna situation innebär en möjlighet för operatörerna att införa en hanterad radio- och spektrumlösning för att uppfylla företagens behov.

  • Hanterade tjänster. En partner som kan tillhandahålla distribution och hantering av privata 5G-nätverk från slutpunkt till slutpunkt och utveckla och leverera program ger företaget ett betydande värde. Genom att flytta total lösningshantering till en centraliserad, molnbaserad miljö kan operatörer och hanterade tjänstleverantörer leverera hanterade tjänster från slutpunkt till slutpunkt från en enda plats. Att dra nytta av automatisering, säkerhet och skala av molnbaserade arkitekturer är viktigt för att tillhandahålla en tydlig ROI-modell för företag att införa privata 5G-nätverk.

  • Hanterade program. Användningsfall för privata 5G-nätverk är lika unika som de företag som de betjänar. Till exempel kommer en fjärrplattform för oljeborrning inte att ha samma problem som en biltillverkare. För att hantera dessa varierande användningsfall måste det finnas flexibilitet och enkelhet i hur gränsplattformar och nätverk konfigureras, distribueras och hanteras.

Installationen och hanteringen av privata trådlösa nätverk med önskade MEC-program förenklas för både operatören och företaget.

Gå till del två: Skapa ett privat 5G-nätverk

Deltagare

Den här artikeln underhålls av Microsoft. Det har ursprungligen skrivits av följande medarbetare.

Huvudförfattare:

Annan deltagare:

Om du vill se icke-offentliga LinkedIn-profiler loggar du in på LinkedIn.

Nästa steg