2023年7月28日，武汉地铁19号线全线隧道贯通。武汉地铁19号线率先商用5G宽带集群，完成新月溪公园至鼓架山站5G网络覆盖，轨行区5G专网全覆盖，并于7月28日成功验证，19号线成为国内首条全线实现5G专网覆盖的智慧城轨线路。

湖北移动工作人员在19号线内进行设备调试（图源：人民网）

     据已公开的资料显示，武汉市轨道交通19号线起于武汉站西广场站，止于新月溪公园站，19号线设站点7个,全为地下站点。正式开通后，预计初期最高运行速度为120公里每小时，轨道全程约23.3公里，将成为武汉“跑得最快的地铁”。据湖北移动负责人介绍，“依托5G专网，地铁工作人员可直接通过5G集群终端拨通高清视频通话，全程视频画面清晰无抖动、语音流畅无卡顿；还支持连接会议系统、视频管理等平台，实现多方融合通信。”

01.创新采用5GtoB专用频谱（4.9G）

     湖北移动联合华为积极探索解决方案，地铁19号线创新采用5GtoB专用频谱(4.9G)建设一张技术先进、成本较优、满足业务长期发展的5G专网,实现一次建设,业务分期上线的演进路径,支撑武汉地铁多类5G业务发展需求。率先完成行业内多个首次:首次以总集成方式完成地铁线路网络部署、首次以4.9GEasyMacro专网实现全线部署、首次完成5G集群业务的部署等。

图源：中国日报

     传统地铁列车调度通讯方式为TETRA。TETRA是上世纪90年代提出的窄带通信技术,属于第2代数字集群系统,遵从西方标准(欧洲电信标准协会ESTI)。在实际应用中主要存在四大问题:国外技术垄断、跨线路无法互通、仅支持语音通话、运营和建设成本高(根据设计规范设置,中心设备存在重复建设情况,定制终端等问题)。

     地铁19号线全线创新采用5G宽带集群方案,很好的解决了以上问题,并赋予新能力。总结下来有几点：第一，5G宽带集群方案已实现全线国产化，遵从国内标准,实现了知识产权自主可控,摆脱西方技术垄断限制；第二，5G数字集群为整网统一规划,互联互通,统一运营；第三，5G数字集群支持语音、视频等通讯方式,还可连接到视频管理平台,以及接入到会议系统等,实现多方融合通信,方便联动指挥。

图源：中国青年网客户端

     武汉地铁19号线的开通，给智慧城轨的发展按下了“加速键”。武汉地铁的5G智慧城轨建设不仅有着清晰的发展路径,而且也有着强大的技术支撑,推进5G、大数据、物联网、人工智能、云计算等新ICT技术在武汉轨道交通上的应用和实践,打造安全、可靠的数字底座,实现地铁数字化转型目标,进一步促进武汉轨道交通高质量发展。

02.5G专网的技术部署

     5G专用网络（private 5G network）是一种局域网（LAN），它将使用5G技术创建具有统一连接性、优化服务和特定区域内安全通信方式的专用网络 。在5G技术不断成熟的今天，5G的应用范围也不断扩大。所谓专网，就是指在特定区域实现网络信号覆盖，为特定用户提供通信服务的专业网络。

     5G网络有三大特点：高带宽、低延迟、多接入，但很多时候，企业并不是同时需要这些业务特性。另外，有的企业希望可以获得对5G网络的所有控制权、高度的可靠性、安全性、隐私性等，公网无法完全满足这些特定需求。5G专网提供了企业定制化网络的自由度，可以根据使用场所、工作类型提供不同的配置，在隐私和安全方面都有明显的优势。

      目前目前5G专网主要有以下七大部署方案：

       1.企业自建5G专网（本地5G频段、完全私有、不共享）

      这一种部署方案就是企业基于专网频段，部署全套5G网络（gNB，UPF，5GC CP，UDM，MEC）。这里使用的频谱是私有5G频谱，而不是运营商的授权频谱。企业自建的5G专网隐私与安全性高、具有超低延迟、独立可控性。

    但自建专网部署成本高，普通企业特别是小型企业无法承担购买和部署全套5G网络的费用，另外后期还需要一些专业的运维人员来维护网络。一般只有大型企业会选择这种专网部署方式。

图源：编程网

      2.运营商帮助企业构建5G专网（基于运营商的5G频段，完全私有，不共享）

     这种专用5G网络架构与第一种方案部署方式相似，唯一的区别是，使用的是运营商许可的5G频段来构建和运行5G专网。

图源：编程网

     3.公网和专网之间RAN共享

     专网和公网之间仅共享5G基站（gNB）（RAN共享），而UPF、5GC CP、UDM和MEC部署在企业中，并于公网在物理上隔离。

属于专网的数据流量被传送到企业中的专网UPF，属于公网的数据流量交付给运营商边缘云的UPF。换句话说，内部设备控制的专用网络流量仅保留在企业中，而像语音和Internet之类的公共网络服务流量则被传输到运营商的网络。

图源：编程网

     4.公网和专网之间RAN和控制平面共享

     专网和公网之间共享5G基站（gNB）和5GC CP、UDM（RAN和控制平面共享），专用的UPF、MEC内置于企业中，企业专网的gNB和UPF通过N2、N4接口连接到运营商的网络并由其管理。这种部署方案相较于前几种，企业专网的设备信息存储在运营商的服务器中，而不是企业内部，因此在私密性方面会稍弱。

图源：编程网

     5.公网和专网之间RAN和核心共享（端到端网络切片）

     专网与公网共享UDM、5GC CP、UPF、MEC和5G基站，也就是端到端网络切片，用户信息和数据流量的安全性取决于网络切片能力，但与前几种方案相比，这种架构的成本最低。

图源：编程网

     6.N3 LBO(Local Breakout，本地疏导)：韩国SK Telecom的案例

     企业引入了MEC数据平面和MEC应用，运营商的移动边缘平台（MEP）通过Mp2接口将流量规则发送到MEC DP。MEC DP查看来自gNB的所有GTP隧道的数据包的目标IP地址（GTP Decap），并将用户IP包路由到内部专用网络。

    与方案3和方案4不同的是，通过添加低成本的MEC DP（实际上是SDN/P4交换机），可以大大降低构建专用5G网络的成本，而无需购入昂贵的UPF设备。

图源：编程网

    7.F1 LBO（Local Breakout）：韩国KT案例

    与方案6相同，区别在于仅部署了企业中的RU/DU，并且CU放置在移动网络的边缘云中，专用网络流量是从F1接口本地断开,而不是从N3接口。

图源：编程网

     专网的架构需要因地制宜，在不同的场所里选择最合适的方案执行。中国信息通信研究院副院长王志勤表示中国对5G专网专频持包容审慎的态度。在5G的初级阶段，行业应用不是很广，专网比较分散，产业链集聚要求很高，专用设备和终端价格较高。“5G频谱可能很难分给单独的一个行业，一方面我们积极探索行业的模式，另外积极研究5G行业应用是不是真的需要单独的专用频率，包括必要性、可行性及具体模式。”