5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)簡(jiǎn)介

　　5G預(yù)計(jì)在2020年實(shí)現(xiàn)商用化因而被廣泛提起，提到5G就不得不提起網(wǎng)絡(luò)切片（NetworkSlicing），作為5G中被討論最多的技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)切片對(duì)于5G的意義巨大。本文主要從以下幾個(gè)方面對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)做一些簡(jiǎn)要介紹。

　　網(wǎng)絡(luò)切片的定義

　　網(wǎng)絡(luò)切片可以理解為支持特定使用場(chǎng)景或商業(yè)模式的通信服務(wù)要求的一組邏輯網(wǎng)絡(luò)功能的集合，是基于物理基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)，這些邏輯網(wǎng)絡(luò)功能可以看作是由EPC下的網(wǎng)絡(luò)功能（NetworkFunction）分解而來的一系列子功能（Networksub-Function）?？梢钥闯鼍W(wǎng)絡(luò)切片是一種端到端的解決方案，這種端到端的解決方案不僅可以應(yīng)用于核心網(wǎng)，還可以應(yīng)用于無線接入網(wǎng)RAN。

　　網(wǎng)絡(luò)切片從服務(wù)層（servicelayer）和基礎(chǔ)設(shè)施層（infrastructurelayer）的角度來考慮問題。服務(wù)層從邏輯層面來描述系統(tǒng)架構(gòu)，由網(wǎng)絡(luò)功能和功能間的聯(lián)系組成，這些網(wǎng)絡(luò)功能通常以軟件包的方式被定義，其中會(huì)提供定義部署和操作要求（連接、接口、KPI要求等）的模板?；A(chǔ)設(shè)施層從物理層面描述維持一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片運(yùn)行所需要的網(wǎng)絡(luò)元素和資源，其中包括計(jì)算資源（例如數(shù)據(jù)中心中的IT服務(wù)器）和網(wǎng)絡(luò)資源（例如聚合交換機(jī)、邊緣路由器、電纜等）。

　　劃分好基礎(chǔ)設(shè)施層和服務(wù)層之后，需要考慮兩個(gè)層之間的映射問題，這是一個(gè)典型的虛擬網(wǎng)絡(luò)嵌入問題，主要包含以下兩步：

　　1、從虛擬功能到物理功能的映射，包含網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)元素和計(jì)算資源的選擇，比如裝置類型和裝置地理位置的選定，需要資源的數(shù)量由服務(wù)層的需求決定。

　　2、從虛擬鏈路到物理鏈路的映射，分配多少物理鏈路帶寬也取決于服務(wù)層的需求。

　　任何兩個(gè)切片A和B之間的關(guān)系可以有以下情況中的一種：

　　不同服務(wù)層：比如切片A為M2M類型裝置提供服務(wù)，切片B為人工操作裝置提供服務(wù)。

　　相同服務(wù)層，但是網(wǎng)絡(luò)功能稍有修改：例如切片A支持高移動(dòng)性用戶，切片B提供相同服務(wù)但是不提供移動(dòng)性支持

　　相同服務(wù)層，但是不同物理應(yīng)用：例如，切片A和切片B都支持相同的服務(wù)，但是A提供超高可信度，B提供標(biāo)準(zhǔn)可信度，因此兩個(gè)切片的部署要求不同。

　　相同服務(wù)層，相同物理應(yīng)用：例如針對(duì)不同運(yùn)營(yíng)商提供的切片。

　　為什么要在5G核心網(wǎng)架構(gòu)中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)？

　　在5G時(shí)代，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的對(duì)象也不再是單純的移動(dòng)手機(jī)，而是各種類型的設(shè)備，比如移動(dòng)手機(jī)、平板、固定傳感器、車輛等等。應(yīng)用場(chǎng)景也多樣化，比如移動(dòng)寬帶、大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)、任務(wù)關(guān)鍵型互聯(lián)網(wǎng)等等。需要滿足的要求也多樣化，比如移動(dòng)性、安全性、時(shí)延性、可靠性等等。這就為網(wǎng)絡(luò)切片提供了用武之地，通過網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在一個(gè)獨(dú)立的物理網(wǎng)絡(luò)上切分出多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，從而避免了為每一個(gè)服務(wù)建設(shè)一個(gè)專用的物理網(wǎng)絡(luò)，這是非常節(jié)省成本的！看看圖1描述的根據(jù)不同群體不同需求劃分網(wǎng)絡(luò)切片，是不是很容易理解網(wǎng)絡(luò)切片的價(jià)值了！從切片的角度講，可以將傳統(tǒng)的EPC當(dāng)成是一個(gè)服務(wù)所有可支持的移動(dòng)裝置的大切片，但是前面已經(jīng)提到過，使用一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來同時(shí)滿足所有的服務(wù)請(qǐng)求是不高效也不容易實(shí)現(xiàn)的，因此未來的網(wǎng)絡(luò)必須通過網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)從“onesizefitsall”向“onesizeperservice”過渡。

　　應(yīng)用場(chǎng)景分類

　　具體的講，5G網(wǎng)絡(luò)將應(yīng)對(duì)三類場(chǎng)景：移動(dòng)寬帶、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)和關(guān)鍵任務(wù)型物聯(lián)網(wǎng)。三大應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求是不相同的：

　　1、移動(dòng)寬帶

　　面向4K/8K超高清視頻、全息技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)等應(yīng)用，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和速率要求較高。

　　2、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)

　　海量的物聯(lián)網(wǎng)傳感器部署于測(cè)量、建筑、農(nóng)業(yè)、物流、智慧城市、家庭等領(lǐng)域，這些傳感器設(shè)備是非常密集的，規(guī)模龐大，且大部分是靜止的，對(duì)時(shí)延和移動(dòng)性要求不高。

　　3、關(guān)鍵任務(wù)型物聯(lián)網(wǎng)

　　主要應(yīng)用于無人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)工廠、遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域，要求超低時(shí)延和高可靠性。

　　為此，我們不得不根據(jù)不同的服務(wù)需求將物理網(wǎng)絡(luò)切片成多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)：智能手機(jī)切片網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)駕駛切片網(wǎng)絡(luò)、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)切片網(wǎng)絡(luò)等等。..

　　網(wǎng)絡(luò)切片面臨哪些挑戰(zhàn)

　　1、網(wǎng)絡(luò)切片結(jié)構(gòu)：雖然在表1中很好的定義了八個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景系列，但仍存在很多尚未分類的場(chǎng)景，因此在性能評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)方面的切片劃分的粒度如何確定仍然是一個(gè)需要解決的問題。

　　2、網(wǎng)絡(luò)切片選擇：一個(gè)用戶可能會(huì)使用一個(gè)或者多個(gè)切片，如何選擇合適的切片也是一個(gè)基本的問題

　　3、網(wǎng)絡(luò)切片轉(zhuǎn)換：漫游場(chǎng)景下，本地網(wǎng)絡(luò)切片不能支持用戶接入網(wǎng)絡(luò)，就會(huì)造成用戶網(wǎng)絡(luò)中斷，一個(gè)可能的解決方案是將用戶轉(zhuǎn)換到默認(rèn)切片下，但是在切片轉(zhuǎn)換過程中如何保持IP會(huì)話的連通性、偵測(cè)轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)的任務(wù)應(yīng)該交給用戶終端還是交給網(wǎng)絡(luò)，這都是尚待解決的問題。

　　4、用戶狀態(tài)維持：用戶的狀態(tài)信息可能會(huì)在多個(gè)切片中傳遞，如何管理用戶狀態(tài)也是一個(gè)關(guān)鍵問題。

　　5、新功能的確定：為了支持一些如無人駕駛等的新式服務(wù)，當(dāng)前的EPC功能可能并不能夠滿足，因此需要定義新的功能以及涉及到的消息格式和處理程序。

　　總結(jié)

　　網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的多元化是5G網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這一多元化架構(gòu)的不可或缺的方法。隨著虛擬化和網(wǎng)絡(luò)能力開放等技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)切片的價(jià)值和意義正在逐漸顯現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)將是未來運(yùn)營(yíng)商與OTT公司后向合作的重要手段，是運(yùn)營(yíng)商為了實(shí)現(xiàn)新的盈利模式不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。