Mạng 5G riêng (Private 5G)

    Mạng 5G riêng cung các kết nối mạng di động riêng để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của doanh nghiệp và tổ chức. Các trường hợp sử dụng phổ biến bao gồm tự động hóa nhà máy, tự động hóa kho, chăm sóc sức khỏe, thông tin liên lạc trong khuôn viên trường học, khai thác mỏ và vận tải, …

Ưu điểm của mạng riêng

    Mạng 5G riêng tư cung cấp nhiều lợi thế hơn so với mạng 5G công cộng. Ví dụ, chủ sở hữu có thể cung cấp vùng phủ sóng không bị gián đoạn trên khắp các tòa nhà và khuôn viên trường, hoạt động trong các băng tần phổ không dây được cấp phép hoặc không được cấp phép và quản lý chi tiết quyền truy cập và chức năng mạng. Mạng 5G riêng tư cũng bỏ qua tình trạng tắc nghẽn mạng công cộng, đảm bảo độ trễ thấp và tốc độ cao cho các ứng dụng quan trọng, nhạy cảm về thời gian. Cuối cùng, mạng 5G riêng tư bảo vệ dữ liệu nhạy cảm bằng mã hóa đầu cuối, một tính năng mặc định không phải lúc nào cũng có trên mạng 5G công cộng.

    Trong nhiều tình huống khác nhau, mạng 5G riêng tư hoạt động tốt hơn Wi-Fi bằng cách cung cấp phạm vi phủ sóng rộng hơn, dung lượng thiết bị cao hơn và khả năng thâm nhập tín hiệu hiệu quả hơn. Không giống như Wi-Fi, thường gặp khó khăn trong môi trường mật độ cao, mạng 5G riêng tư quản lý hiệu quả nhiều thiết bị cùng lúc mà không ảnh hưởng đến hiệu suất. Hơn nữa, khả năng truy cập động vào phổ không dây được cấp phép và không được cấp phép đảm bảo truyền thông không bị nhiễu, trong khi khả năng truy cập có độ trễ thấp và các biện pháp bảo mật mạnh mẽ giải quyết trực tiếp các yêu cầu ứng dụng quan trọng.

Kiến trúc mạng

Hình 1: Kiến trúc mạng 5G riêng (5G Private) - (Hình ảnh Springer)

    Mạng 5G riêng (còn gọi là NPN-Non-Public Network), đại diện cho hệ thống di động ảo hoặc vật lý được cài đặt để sử dụng riêng của chính phủ, doanh nghiệp và các tổ chức khác. Chúng bao gồm các khu vực phủ sóng ở mọi quy mô, từ trong nhà hoặc ngoài trời, nhỏ đến rộng, bằng cách kết hợp và ghép nối các loại sóng vô tuyến khác nhau. Mạng 5G riêng hoặc NPN có thể được triển khai ở cả chế độ hoàn toàn riêng tư (tức là tại chỗ) và chế độ kết hợp (tức là tích hợp với mạng của nhà cung cấp dịch vụ di động MSP-Mobile Service Provider) để cho phép MSP kiểm soát mạng lưới và phổ tần số hiện tại của họ. Nó kiểm soát các small cell, trạm micro và Điện toán biên đa truy cập (MEC - Multi-access Edge Computing) để cung cấp vùng phủ sóng và kết nối mạng 5G, giống như phiên bản thu nhỏ của mạng di động công cộng. Điều này được minh họa trong Hình 1. Nó cung cấp liên lạc thoại, dữ liệu và video quan trọng dưới dạng Nhấn để nói (PTT-Push to talk) và Thoại qua LTE (VoLTE). Giải pháp mạng 5G riêng sử dụng công nghệ di động 5G và 4G LTE và cho phép MSP triển khai đăng ký mạng riêng độc quyền cho thị trường của họ dựa trên các tính năng mạng và chiến lược doanh nghiệp của họ. Các thông số kỹ thuật chính của mạng 5G, chẳng hạn như tính khả dụng của mạng cao, độ trễ cực thấp, tổng hợp dữ liệu khối lượng lớn và khả năng mật độ thiết bị cao, cho phép kết hợp liền mạch với các yêu cầu ngày càng tăng của Công nghiệp 4.0 

Các mô hình triển khai cho mạng 5G riêng

    Mặc dù có nhiều cấu hình tiềm năng, Liên minh 5G cho ngành công nghiệp kết nối và tự động hóa (5G-ACIA) xác định bốn mô hình triển khai 5G riêng tư:

• SNPN (standalone non-public network): Mô hình độc lập này đảm bảo cách ly hoàn toàn khỏi mạng công cộng, mang lại khả năng bảo mật và kiểm soát tối đa đối với mạng 5G riêng tư.
• PNI-NPN (Public network integrated non-public networks) với RAN được chia sẻ: Mô hình này chia sẻ một phần mạng truy cập vô tuyến (RAN) với MNO nhưng vẫn duy trì sự cô lập cho các chức năng thiết yếu khác và lưu trữ dữ liệu mạng không công khai tại chỗ.
• Chia sẻ RAN và mặt phẳng điều khiển: Trong cấu hình này, cả chức năng RAN và mặt phẳng điều khiển đều được chia sẻ với mạng công cộng, mặc dù dữ liệu NPN vẫn nằm tại chỗ. Thiết lập này đảm bảo tính bảo mật và kiểm soát bằng cách sử dụng tên điểm truy cập (APN - access point names) hoặc phân chia mạng.
• NPN được tổ chức trên mạng công cộng: Ở đây, NPN được triển khai hoàn toàn trong cơ sở hạ tầng mạng công cộng, tận dụng APN- access point names hoặc phân chia mạng toàn diện để tích hợp

Các ứng dụng chính và trường hợp sử dụng

Cung cấp vùng phủ sóng đáng tin cậy, tốc độ cao và độ trễ thấp, mạng 5G riêng hỗ trợ nhiều ứng dụng khác nhau trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Ở những khu vực mà việc lắp đặt cáp quang là không khả thi, mạng 5G riêng cung cấp kết nối băng thông cao cho khách hàng truy cập không dây cố định (FWA- fixed wireless access). Trong sản xuất, mạng 5G riêng đóng vai trò quan trọng đối với các hoạt động có độ trễ thấp của rô-bốt dây chuyền lắp ráp, xe tự hành (AGV - autonomous guided vehicles) và máy quét. Tương tự như vậy, mạng 5G riêng tối ưu hóa hoạt động kho hàng với mạng nhạy cảm với thời gian (TSN- time-sensitive networking ) cho các thiết bị biên, theo dõi tài sản và AGV.

Khả năng mã hóa đầu cuối của mạng 5G riêng giúp các cơ sở y tế tuân thủ luật bảo mật dữ liệu nghiêm ngặt, đồng thời cho phép y tế từ xa, theo dõi bệnh nhân từ xa và phân tích dữ liệu theo thời gian thực. Tại các địa điểm tổ chức sự kiện và dịch vụ khách sạn, 5G riêng bổ sung Wi-Fi cho khách, nhân viên và cơ sở hạ tầng, liên kết các máy bán hàng tự động và thiết bị biên, bao gồm camera và cảm biến. 5G riêng cũng tăng cường kết nối trên toàn khuôn viên trường, hỗ trợ các thiết bị nghiên cứu tiên tiến và học tập nhập vai, chẳng hạn như tai nghe thực tế tăng cường (AR) và thực tế ảo (VR). Cuối cùng, 5G riêng tạo điều kiện thuận lợi cho việc theo dõi và kiểm soát theo thời gian thực các thiết bị năng lượng và khai thác quan trọng ở những địa hình khó khăn với khả năng truy cập hạn chế vào mạng 5G công cộng.

Tham khảo:

What is a private 5G network? How does it work?, 5G Technology World
Private 5G Networks: A Survey on Enabling Technologies, Deployment Models, Use Cases and Research Directions, Springer