5G與前幾代行動通訊技術不同，常被視為面向產業而非一般消費者的通訊技術。在眾多5G解鎖的新興應用中，5G專網尤其受到業界關注，其多元部署架構、靈活配置的傳輸設備可針對不同產業需求彈性調整，潛力十足。
5G的大流量、低延遲及高密度設備連結的特性非常適合用於商業服務，而與公用網路相比，專網可以因應不同場域量身打造網路配置。面對各種不同產業的需求，5G專網的功能及設置上的彈性，可以確保網路服務品質並為企業使用者帶來最大的產值。
根據Dell'Oro Group的研究，5G會在2026年超越LTE成為主流的專網技術。鑑於5G所擁有的新特點，這樣的發展一點也不意外。本文將討論5G適合用於專網的理由，以及不同5G專網架構和5G專網對於行動傳輸網路的要求。
5G專網兩大關鍵架構
大多數人應該都聽過5G可帶來的功能性提升，從應用層面來看，增強型行動寬頻通訊(eMBB)提供超高速的直播串流及擴增實境/虛擬實境(AR/VR)體驗；超可靠低延遲通訊(uRLLC)支援關鍵性的任務應用、自動駕駛或製造業自動化；大規模機器類型通訊(mMTC)則實現物聯網和智慧城市部署所需的大量設備連結。然而，讓5G技術受到專網青睞的主因在於其核心設計，在5G的架構導入兩個重要概念讓5G網路在應用上更有彈性，分別為：
．服務化架構(Service Based Architecture, SBA)
．控制和使用者平面分離(Control and User Plane Separation, CUPS)
服務化架構(SBA)
服務化架構廣泛地用於軟體設計來提升系統模組化程度。這樣的架構將系統功能拆解成個別的功能模組，並透過標準的應用程式介面(API)相互溝通。第三代合作夥伴計畫(3GPP)將行動網路服務重整為數個獨立的服務並取名為網路功能(Network Function, NF)。每個網路功能負責一項特定的工作並透過服務化介面(Service Based Interface, SBI)與其它網路功能進行溝通(圖1)。
圖1 以SBA和CUPS架構打造5G服務
網路功能的相互協作建構起整個5G的運作系統，像是帳戶驗證、IP位址分配、策略控制，以及使用者資料管理。服務化架構讓5G系統變得非常有彈性，更容易整合新的服務和應用來滿足不同產業的需求。
控制和使用者平面分離(CUPS)
5G架構依照控制平面(Control Plane)和使用者平面(User Plane)分離所設計，電信業者可以將5G的控制跟資料轉送功能分開部署，控制平面可置於中央機房，而使用者平面功能(User Plane Function, UPF)可以因應不同場域的資料處理需求而擺放於不同位置(圖2)。
圖2 UPF負責轉送資料讓MEC部署更彈性
服務化架構與控制和使用者平面分離為行動網路規畫提供絕佳彈性，也可以讓多存取邊緣運算(Multi-access Edge Computing, MEC)和5G網路的整合更加容易。邊緣運算服務可以透過服務化架構使用5G核心網路資源，並視需求部署於合適的位置，再由使用者平面功能協助將資料導至指定的運算資源。
了解5G網路為什麼適合專網應用後，接著來看一下不同5G專網的部署情境。
5G專網三類主要部署架構
5G專網有很多種部署方式，可以簡單按照與電信業者整合程度多寡，由低到高分為以下三類：
．獨立網路。整個專網皆由使用者所擁有及運轉，完全隔離於公用網路。
．共享網路。混合配置，使用部分電信業者的網路資源。
．公用網路提供的專網切片。完全使用電信業者既有的網路設施，但透過軟體定義網路切片(Software Defined Network Slicing)提供專有的網路連線來實現專網功能。
獨立5G專網架構
在獨立專網架構下，整個網路皆由企業用戶建置和運轉，以此確保對網路具有完全的管控權。由於此類網路完全獨立於公用網路之外，可減少資料外洩的風險(圖3)。主要的缺點是建置與運轉此類網路須投入相當高的經費，並且須聘僱具備電信專業知識的技術人員協助進行網路維運。
圖3 獨立5G專網
雖然成本高昂，獨立5G專網依舊非常適合用於擁有大量資源以及對資安高度重視的公共安全機構和大型企業。舉例來說，當緊急事件發生時，可使用獨立運行的車載5G系統來為救援團隊提供緊急通訊網路。
共享5G專網架構
共享5G專網架構藉由跟電信業者的公用網路共享網路設施來降低5G專網的建置成本。依照不同的商業需求，使用者可以決定哪些元件自行管理，哪些交由電信業者進行管理(圖4)。
圖4 共享5G專網架構
對於智慧工廠應用來說，將邊緣運算(MEC)和使用者平面(UPF)留在工廠裡面或許是比較好的選擇，如此可以確保網路滿足低延遲的要求並且保有自行擴充功能的彈性。
其他像是體育場或展覽館等應用場景，高速及穩定連線為其主要訴求，企業可以自行建置基地台等設備以確保網路品質和覆蓋程度都在控制範圍內，而網路系統的管理及運轉就交由電信業者來處理。
網路切片5G專網架構
使用網路切片可以在電信業者既有的公用網路設施上建立私有的端到端連線，並確保每個連線皆擁有獨立頻寬不互相干擾。採用這種方式的專網建置成本雖然與其他架構相比最低，但可操控性同樣也是最低的(圖5)。
圖5 公共網路架構下的5G專網切片
網路切片5G專網架構適合大範圍的布建場景，像是智慧城市物聯網或自駕車的服務。不同組織可以向電信業者租賃專有的頻寬，再依照商業類型選擇不同的服務級別協定(SLA)以滿足其需求。
5G專網對於傳輸網路的要求
5G專網對於彈性的要求也反映在傳輸網路上，設備廠商如優達科技(UfiSpace)在與國內外客戶及夥伴合作時，可能接到各式規格的詢問。舉例來說，如果考慮上面三種5G專網架構，每個專網都會需要不同類型的傳輸設備。在獨立5G專網架構下，需要通訊埠數量較多的交換器去連接所有在企業場域裡的5G專網設備；在共享5G專網下，交換器的通訊埠數量不用像獨立專網那麼多，也可以在企業內部使用無風扇設計的交換器來降低噪音；而網路切片5G專網架構中，電信業者可以使用一個高流量且具有靈活乙太網路(FlexE)功能的交換器，利用網路切片的方式有效利用現有公用網路設施為多個用戶提供專網服務。
除了通訊埠數量和網路流量的需求，對於每個5G專網架構類型，使用者在選擇5G專網傳輸設備時也需要考慮以下幾點。
時間同步功能支援
5G專網中，準確的時間同步能提升網路運行效能，並降低通話或資料傳輸中斷的機率。5G網路越靠近存取端時，對時間的準確性要求也更高，此時支援時效性網路(Time Sensitive Networking, TSN)的設備可以確保資料傳輸的一致性及穩定性，以提供時間關鍵型(Time-Critical)服務。
資安
保護公司敏感資料不外流需要借助各種層面的保護機制，可以透過導入軟體層面的網際網路安全協定(IPsec)或是硬體層面的媒體存取控制安全標準(MACsec)加密功能來實現。
功能性跟延展性
有鑑於5G專網可應用於各種不同場域，傳輸網路必須能讓5G網路發揮最大效能。因此，傳輸網路設備應該具有足夠的資料緩衝區、服務品質(QoS)的功能，並具備多樣的網路接口來連接各式無線存取設備。
5G專網將會是5G技術最重要的應用之一，各國政府及產業領導者紛紛投入研究以發掘商機，而傳輸網路位於系統中心，串連起所有設備，扮演網路骨幹的角色。在此趨勢下，各個設備商皆推出相對應的產品，如優達科技S9500系列開放式存取交換器，為各式應用規畫不同規格，以滿足5G專網多樣化的需求。
(本文作者為優達科技資深技術行銷經理)