在 Azure 上部署私人 5G 網路

  • 發行項

第四次工業革命，通常被稱為 工業4.0，在這裡。 產業 4.0 帶來了現代工業應用程式，將改變企業運作方式。 這些應用程式已改善處理能力和連線能力。 他們會從整個組織收集及處理數據，以協助企業更有策略且有效率地執行。 隨著企業的規模調整，他們需要可處理這些工作負載的解決方案。

為了符合這些需求，現代企業需要私人 5G 網路和多重存取邊緣運算 （MEC） 解決方案。 私人 LTE/5G 網路可讓企業有效率地處理數據所需的速度、安全性、行動性和服務品質。 Edge 計算支援延遲敏感的產業應用程式和數據當地語系化，並可讓時間敏感數據在邊緣快速處理。

企業必須先解決一些挑戰，企業才能實現私人 LTE/5G 網路的優點。 這些挑戰包括減少作業和工程複雜度、確保多月台企業的端對端可見度、提供存取安全性，以及改善自動化、軟體型解決方案的傳遞。

為了應對這些挑戰，Microsoft 引進了一種結合 Azure 受控服務的方法，包括平臺和網路服務，以及無線電和應用程式 ISV 生態系統。 解決方案是專為企業建立的完全整合私人 5G 網路服務。 越來越多的電信業者和受管理服務提供者提供和管理這些服務。 此解決方案結合了 Azure、 Azure 網路函式管理員、 Azure Arc、 Azure Stack Edge、 Azure Kubernetes Service 和 Azure Private 5G Core。 這些服務都是從 Azure 雲端進行管理和協調。

這種方法可解決系統整合者和企業所面臨的複雜度和成本挑戰。 它可讓企業部署高效能、增強安全性的私人 5G 網路，以推動採用現代工業應用程式。

這是兩篇文章中的一部分，說明系統整合者和操作員如何使用 Azure 服務為企業建置專用網。 這些網路利用超大規模雲端和整合 MEC 架構的優點，降低 CapEx 和 OpEx、推動創新，並開啟新的營收機會。

由 5G 增強的專用網

由 5G 增強的專用網正在轉換電信服務。 5G 中的關鍵無線電和核心功能，能夠密集地擴展和傳遞增強的行動寬頻（eMBB）、超可靠的低延遲通信（URLLC）和大型機器類型通信（mMTC）。 這可讓運營商提供面向高效能產業應用程式開發人員的新服務，並啟用新的商業模型引進。

語音、文字、數據和視頻等以消費者為基礎的供應專案仍將是電信運營商服務組合不可或缺的一部分。 不過，適用於機器人的新企業型供應專案，例如 LTE/5G 專用網、適用於數位對應項應用程式的大規模 IoT，以及 HoloLens 等裝置的擴增實境體驗，將為操作員創造新的營收機會。 為了提供這些服務，電信業者必須超越傳統的電信網路架構，更直接地使用超大規模雲端和 MEC。

數個因素促使私人企業行動網路實作：

  • 目前在建無線系統的規模和達到限制
  • 產生的數據和視訊數量增加
  • 更高的行動性和安全性層級需求，以及實時數據處理的需求增加

5G、MEC 和雲端的組合可讓您建立快速、高度安全且可調整的私人無線網路，並利用應用程式在遠邊緣、雲端或混合式位置執行的分析。

以下是私人 5G 網路可協助提供的一些產業使用案例：

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

私人 5G 網路代表 5G 企業服務的強大使用案例，因為這些功能將支撐更複雜的服務，例如智慧空間和產業 4.0 應用程式。 然而，儘管有5G專用網的優勢，但運營商和企業仍面臨挑戰。 最大的挑戰是在企業環境中部署和管理 5G 網路的複雜性。 5G 網路涉及傳統企業技能集外的考慮，從無線電頻率（RF）設計到5G行動核心架構。 此外，電信業者可能缺乏在企業環境中以符合成本效益的方式部署5G網路和雲端管理邊緣運算所需的技術組合或最少的使用量。

Microsoft 建議簡化的 MEC 即服務方法，結合全球超大規模雲端平臺與網路元件，例如雲端原生、5G 獨立核心，可支援一套雲端應用程式。 這種方法可讓企業從其網路收集數據，並有效率地處理邊緣延遲敏感數據，但仍利用在 Azure 上處理大量數據的能力。

私人 5G 網路的優點

4G 的到來和共用頻譜的存取權，如 CBRS 在有限的地理區域改變了私人 5G 網路經濟。 之所以發生這項變更，是因為其可讓企業使用使用小型數據格技術和虛擬化網路功能的專用私人行動數據網路來部署和實驗。 5G RAN 和核心優化提供更豐富的功能集，包括更快的速度、超低延遲、安全性方法，以及成本效益。 這些 5G 特性在製造和運輸等產業中非常重要，其中地理涵蓋範圍的挑戰和 IoT 應用程式的擴充使用需要增強的網路特性。

多個垂直產業可以受益於這些相同的特性，如下列各節所述。

可靠的涵蓋範圍

許多工業和企業應用程式都需要連線能力，超過有線和Wi-Fi技術在操作技術環境中常見的涵蓋範圍限制。 4G 和 5G 無線電使用專用頻譜來限制動態干擾並增加傳輸能力，以及固有的行動能力，在大型站臺上提供高效能、高容量和符合成本效益的無線連線能力。 這些地點包括機場、海港、露天礦場、配送中心、校園和建築工地。 使用不同頻譜選項的彈性可優化室內和戶外使用案例的涵蓋範圍和數據速率。

更高的輸送量

4G 技術可以提供許多專用網應用程式所需的輸送量。 但 5G 可以傳遞 4G 輸送量的 10 到 20 倍，這可擴充可無線支援的應用程式範圍。 即將推出的毫米波等頻譜選項可以部署到室內使用，以優化裝置密度，即使裝置分散在雜訊 RF 環境中也一樣。 這會導致可調整的網路。

低延遲

5G 網路提供低於 4G 網路大小的延遲。 低延遲對於機器人控制系統等時間敏感應用程式而言很重要，通常具有 10 毫秒以下的來回延遲預算。 在本機邊緣計算設施中部署應用程式的 5G 網路可以舒適地支援這些延遲需求。

決定性存取支援

根據設計，5G 無線電支援決定性存取。 此設計可保證延遲和抖動的上限，這對許多種類的應用程式而言很重要。 在此類別中，5G 更接近有線乙太網路的效能。 由於 5G，一旦需要有線連線的應用程式現在可以解除連線。

數據當地語系化和隱私權

透過使用傳統公司網路，企業可以有效地限制數據暴露在特定地理柵欄區域。 然而，隨著無線技術的普遍採用，限制數據暴露的能力是限制存取的價格。 私人 5G 網路與邊緣運算結合，可提供更佳的可見度和控制數據存取和處理的位置。 此可見度和控制可讓企業擁有更高層級的數據主權。 私人 5G 網路和邊緣運算可讓高度敏感性資訊在本機保持更高的安全性，甚至不會透過外部網路連線向操作員公開。

操作簡單

操作員面臨著實作多種網路技術版本，以及訪問控制和其他安全性功能，基於有線、Wi-Fi 的需求，以及越來越多的行動寬頻存取公司資源的需求。 私人無線網路可讓企業 IT 小組有機會建置簡化的存取架構，供進出辦公室的員工使用。

回傳節省

某些類型的工業和企業應用程式，例如用於監視或檢查的高解析度攝像機，會產生大量數據。 這些應用程式通常牽涉到記憶體和分析的混合。 它們通常不會對延遲高度敏感。 不過，在本機計算設施中部署這些應用程式是合理的，以避免將大量數據回傳至集中式雲端的高成本。 私人 5G 網路可讓此部署成為可能。 連線 集中式雲端設施，然後必須只處理摘要數據，例如，本機分析偵測到的可採取動作事件的相關信息。

私人 5G 行動網路不只是允許將數據保留在本機。 它們也可協助企業保護自己免受資訊與通訊安全性的威脅。 5G 的內建安全性機制比任何舊一代的行動電話技術都多，並包括加強保護，防止複雜的攻擊，例如IMSI攔截器和 Stingray。 藉由使用多層內嵌的 Azure 安全性和工具，例如 適用於雲端的 Defender，操作員可以部署、監視及操作具有改善安全性的重要工作負載和應用程式，即使是在客戶邊緣執行也一樣。

私人5G網路：製造案例研究

智慧型裝置、自動化、雲端和行動寬頻技術正在推動產業4.0革命。 這一革命反過來又在製造業中為私人5G網路創造了需求，這是私人5G網路的主要消費者。 私人 5G 網路可為想要連線智慧型手機智慧型裝置並使用遙測數據來支援即時決策並提升營運效率的製造商提供基礎。 能夠有效率地處理雲端中的網路數據，以各種方式協助製造商：

維護預測

  • 監視和追蹤品質
  • 減少機器磨損、分解和瓶頸
  • 提高營運效率

智能工廠

  • 連線處理站應用程式
  • 員工安全應用和空氣品質管理
  • 訪問控制 （安全性） 和智慧分析

製造作業

  • 資產管理和智慧型手機製造和庫存
  • 效能優化和監視
  • 端對端作業可見度

私人 5G 網路的 Microsoft 方法非常適合 IoT 和產業 4.0 應用程式。 在單一內部部署平臺中處理數據，並以智慧方式回傳選擇性數據以在 Azure 中進行處理的能力，可讓即時決策和自動化低延遲。 減少回傳流量也會降低企業和操作員的成本。

Azure 零信任 模型有助於確保製造數據在行動網路功能、企業和雲端之間移動時保持安全。 這些安全性增強功能也可讓操作員免於在傳輸中或儲存中保護客戶數據的工作。

私人 5G 網路的電信路徑

私人5G網路存在於傳統企業 LAN、專業化產業網路和公用行動網路交匯處。 他們讓運營商有機會將5G服務的範圍擴展到新的市場。

在考慮如何部署私人 5G 網路時，許多企業會以潛在供應商的身分看好行動網路營運商。 企業將運營商視為通訊中信任的合作夥伴，並已建立商業關係。 操作員具備部署和操作安全可靠行動網路的專業知識。 根據本機頻譜授權，可能會有法規需求或頻譜條件，指出企業必須與電信業者合作，才能部署私人 5G。

某些網路運營商可能會將私人 5G 網路視為其公用行動網路的自然延伸。 他們可以利用現有的網路資產，並使用網路配量，安全地分割來自公用網路的企業行動流量。 不過，企業想要具有當地語系化連線能力且更能控制專用的網路，而不是使用這種方法。 公共網路主要是為了服務行動寬頻市場。 它們已針對該用途進行高度優化。 企業應用程式會將新的和不同的需求放在網路上，這不會提供所需的彈性。 業界採用邊緣型專用無線網路，也允許與操作員網路進行深度整合。 企業應利用 5G 的彈性。

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

運營商和企業對於需要三個主要屬性感到自信的私人 5G 網路解決方案：

  • 受控連線能力。 許多企業都具備管理Wi-Fi網路和行動存取點的經驗。 很少有人具備 4G/5G 無線電網路設計、SIM 啟用和端對端解決方案部署的經驗。 這種情況為運營商帶來了一個滿足企業需求的受控無線電和頻譜解決方案的機會。

  • 受控服務。 合作夥伴，可提供端對端私人 5G 網路的部署和管理，並開發和提供應用程式，為企業帶來重要的價值。 將解決方案總管理移至集中式雲端式環境，可讓操作員和受控服務提供者從單一位置提供端對端受控服務。 利用雲端架構的自動化、安全性和規模，對於為企業採用私人 5G 網路提供明確的 ROI 模型至關重要。

  • 受控應用程式。 私人 5G 網路的使用案例和其服務的企業一樣獨特。 例如，遠端石油鑽探平臺不會與汽車製造商有相同的考慮。 若要解決這些不同的使用案例，邊緣平臺和網路設定、部署及管理的方式必須具有彈性和簡單性。

針對操作員和企業而言，使用所需 MEC 應用程式的專用無線網路安裝和管理會簡化。

移至第二部分：建置私人 5G 網路

參與者

本文由 Microsoft 維護。 原始投稿人如下。

主體作者：

其他參與者：

若要查看非公用LinkedIn配置檔，請登入LinkedIn。

下一步