網路切片如何切出5g商業大蛋糕

『壹』 5g網路切片121解決方案應包含哪些因素

包括網路內的設備、接入、傳輸和核心網因素。5G網路的切片技術是將5G網路分割成多張虛擬網路，從而支持更多的應用。就是將一個物理網路切割成多個虛擬的端到端的網路，每個虛擬網路之間，包括網路內的設備、接入、傳輸和核心網，是邏輯獨立的，任何一個虛擬網路發生故障都不會影響到其它虛擬網路。通信網路利用網路切片提供需求邏輯網路，這些邏輯網路具有不同且靈活的需求，並且還具有高效率。用戶和服務提供商創建服務級別協議以指定滿足用戶流量的用戶需求所需的網路性能。網路切片，是通過連接滿足sla中指定的網路性能的網路資源來創建的，並且為用戶提供端到端的通信路徑。隨著用戶需求的改變，切片中包含的網路資源也會改變，以使網路切片的性能滿足用戶需求。該方法之所以有效，是因為它可以確保僅將滿足用戶需求的網路資源包含在用戶使用的網路切片中。應當理解，隨著用戶需求的改變，超出所需性能的任何網路資源都可以被重新分配給其他網路切片，並且性能低於所需性能的任何資源都可以被更高性能的資源所替代。

『貳』 為什麼5G需要網路切片 以及如何實現

5G和網路切片

當5G被廣泛提及的時候，網路切片是其中討論最多的技術。像KT、SK Telecom、China Mobile、DT、KDDI、NTT等網路運營商，以及Ericsson、Nokia 、Huawei 等設備商都認為網路切片是5G時代的理想網路架構。

這個新技術可以讓運營商在一個硬體基礎設施切分出多個虛擬的端到端網路，每個網路切片從設備到接入網到傳輸網再到核心網在邏輯上隔離，適配各種類型服務的不同特徵需求。

對於每一個網路切片，像虛擬伺服器、網路帶寬、服務質量等專屬資源都得到充分保證。由於切片之間相互隔離，所以一個切片的錯誤或故障不會影響到其它切片的通信。

為什麼5G需要網路切片

從以往到目前4G網路，移動網路主要服務移動手機，一般來說只為手機做一些優化。然而在5G時代，移動網路需要服務各種類型和需求的設備。大家提的比較多的應用場景包括移動寬頻、大規模物聯網、任務關鍵的物聯網。他們都需要不同類型的網路，在移動性、計費、安全、策略控制、延時、可靠性等方面有各不相同的要求。

例如一個大規模物聯網服務連接固定感測器測量溫度、濕度、降雨量等。不需要移動網路中那些主要服務手機的切換、位置更新等特性。另外像自動駕駛以及遠程式控制制機器人等任務關鍵的物聯網服務需要幾毫秒的端到端延時，這就和移動寬頻業務大不相同。

5G的主要應用場景

這是不是意味著我們需要為每一個服務建設一個專用網路了？例如，一個服務5G手機，一個服務5G大規模物聯網，一個服務5G任務關鍵的物聯網。其實不需要，因為我們可以通過網路切片技術在一個獨立的物理網路上切分出多個邏輯的網路，這是一個非常節省成本的做法！

網路切片的應用需求

NGMN發布的5G白皮書中闡述的5G網路切片如下圖所示：

NGMN 5G網路切片示意圖

我們怎麼實現端到端網路切片？

（1）5G的無線接入網路和核心網：NFV化

在如今的移動網路中，主要的設備是手機。RAN（DU和RU）和核心功能由RAN廠商提供的專用網路設備構建。為了實現網路切片，網路功能虛擬化（NFV）是一個先決條件。基本上，NFV的主要思想是將網路功能軟體（即分組核心中的MME，S / P-GW和PCRF以及RAN中的DU）全部部署在商業伺服器上的虛擬機，而不是單獨部署在其專用網路設備。這樣，RAN當作邊緣雲，而核心功能當作核心雲。位於邊緣和核心雲中的VM之間的連接使用SDN進行配置。然後，為每個服務（即電話切片、大規模物聯網切片、任務關鍵的物聯網切片等等）創建切片。

如何實現網路切片之一

下圖顯示了每個服務專用的應用程序如何可以虛擬化並安裝在每個切片中。 例如，切片可以配置如下：

（1）UHD切片：在邊緣雲中虛擬化DU，5G核心（UP）和緩存伺服器，以及在核心雲中虛擬化5G核心（CP）和MVO伺服器

（2）電話切片：在核心雲中虛擬化具有全移動功能的5G核心（UP和CP）和IMS伺服器

（3）大規模物聯網切片（例如感測器網路）：在核心雲中虛擬化一個簡單輕便的5G內核沒有移動性管理功能

（4）任務關鍵的物聯網切片：在邊緣雲中虛擬化5G核心（UP）和相關伺服器（例如V2X伺服器），用於最小化傳輸延遲

到目前為止，我們需要為具有不同要求的服務創建專用切片。並且根據不同服務特性將虛擬網路功能放置在每個切片中的不同位置（即邊緣雲或核心雲）。此外，一些網路功能例如如計費，策略控制等，在某些切片中可能是必要的，但在其他網路切片中不是必需的。運營商可以按照他們想要的方式定製網路切片，而且可能是最具成本效益的方式。

如何實現網路切片之二

（2）邊緣與核心雲間的網路切片：IP/MPLS-SDN

軟體定義網路，盡管在首先介紹的時候是一個很簡單的概念，但現在變得越來越復雜。就以Overlay形式為例，SDN技術能夠在現有的網路基礎設施上提供虛擬機間的網路連接。

端到端網路切片

首先我們看如何保證邊緣雲與核心雲的虛擬機間的網路連接是安全的，虛擬機間的網路需要基於IP/MPLS-SDN和Transport SDN來實現。本文我們主要討論路由器廠商提供的IP/MPLS-SDN。Ericsson和Juniper都提供IP/MPLS SDN網路架構產品。操作有些許不同，但基於SDN的虛擬機間的連接是極其相似的。

在核心雲中是虛擬化伺服器。 在伺服器的管理程序中，運行內置的vRouter / vSwitch。 SDN控制器提供虛擬化伺服器和DC G / W路由器（雲數據中心中創建MPLS L3 VPN的PE路由器）間的隧道配置，在核心雲中的每個虛擬機（例如5G IoT核心）和DC G / W路由器間創建SDN隧道（即MPLS GRE或VXLAN）。

然後，由SDN控制器管理這些隧道和MPLS L3 VPN（例如IoT VPN）之間的映射。該過程在邊緣雲中也是一樣，創建一個物聯網切片從邊緣雲連接到IP / MPLS骨幹，並一直到核心雲。 這個過程可以基於目前為止成熟可用的技術和標准來實現。

（3）邊緣與核心雲間的網路切片：IP/MPLS-SDN

現在剩下的是移動前傳網路。 我們如何在邊緣雲和5G RU之間切割這個移動前傳網路？ 首先，必須首先定義5G前傳網路。大家在討論中存在一些選擇（例如通過重新定義DU和RU的功能來引入新的基於分組的前傳網路），但是還沒有做出標準定義。下圖是在ITU IMT 2020工作組中給出的圖示，並給出了虛擬化前傳網路的示例。

『叄』 什麼是5G終端切片

5G終端切片就是將5G網路切出多張虛擬網路，從而支持更多業務。

實際上網路切片就是將一個物理切割成多個虛擬的端到端的網路，每一個都可獲得邏輯獨立的網路資源，且各切片之間可相互絕緣。因此當某一個切片中產生錯誤或故障時並不會影響其他切片。網路切片的優勢在於其能讓網路運營商自己選擇每個切片所需的特性。

例如低延遲、高吞吐量、連接密度、頻譜效率、流量容量和網路效率，這些有助於提高創建產品和服務方面的效率提升客戶體驗。不僅如此運營商無需考慮網路其餘部分的影響就可進行切片更改和添加，既節省了時間又降低了成本支出，也就是說網路切片可以帶來更好的成本效益。

網路切片的發展

從2G到4G網路只是實現了單一的電話或上網需求，卻無法滿足隨著海量數據而來的新業務需求，且傳統網路改造起來非常麻煩；而5G可以說是為了應用而生，需要面向多連接與多樣化業務，需要部署更靈活，還要分類管理，而網路切片正是這樣一種按需組網的方式。

運營商在同一的基礎設施上「切」出多個虛擬網路，每個網路切片從無線接入網到承載網再到核心網，都是邏輯上隔離，且每個網路切片至少包括無線子切片、承載子切片和核心網子切片，以適配各類業務與應用。可以說網路切片做到了端到端的按需定製並保證隔離性。

『肆』 如何理解網路切片

網路切片是一種新型網路架構，在同一個共享的網路基礎設施上提供多個邏輯網路，每個邏輯網路服務於特定的業務類型或者行業用戶。每個網路切片都可以靈活定義自己的邏輯拓撲、SLA需求、可靠性和安全等級，以滿足不同業務、行業或用戶的差異化需求。運營商通過網路切片可以降低建設多張專網的成本，而且可根據業務需求提供高度靈活的按需調配的網路服務，從而提升運營商的網路價值和變現能力，並助力各行各業的數字化轉型。

網路切片的產生
隨著5G和雲時代多樣化新業務的涌現，不同的行業、業務或用戶對網路提出了各種各樣的服務質量要求。例如，對於移動通信、智能家居、環境監測、智能農業和智能抄表等業務，需要網路支持海量設備連接和大量小報文頻發；網路直播、視頻回傳和移動醫療等業務對傳輸速率提出了更高的要求；車聯網、智能電網和工業控制等業務則要求毫秒級的時延和接近100%的可靠性。因此，5G網路應具有海量接入、確定性時延、極高可靠性等能力，需要構建靈活、動態的網路，以滿足用戶和垂直行業多樣化業務需求。


面對以上需求，網路切片技術應運而生，通過網路切片，運營商能夠在一個通用的物理網路之上構建多個專用的、虛擬化的、互相隔離的邏輯網路，來滿足不同客戶對網路能力的差異化要求。

5G端到端網路切片包括無線接入網路切片、移動核心網路切片和IP承載網路切片。其中無線接入網和移動核心網的網路切片架構和技術規范由3GPP進行定義，IP承載網路切片的架構和技術規范主要由IETF、BBF、IEEE、ITU-T等標准組織定義。以下章節將圍繞IP承載網路切片展開。

在5G端到端網路切片中，IP承載網路切片的主要功能是為無線接入網與核心網的網路切片中的網元和服務之間提供定製化的網路拓撲連接，以及為不同網路切片的業務提供差異化的服務質量SLA保證。此外，為了實現與無線接入網和核心網切片的端到端網路切片協同管理，以及將網路切片作為一項新業務提供給垂直行業租戶，承載網還需要對外提供開放的網路切片管理介面，用於網路切片的生命周期管理。

網路切片的架構
IP承載網路切片架構整體上可以劃分為三個層次，網路切片轉發層、網路切片控制層和網路切片管理層。

網路切片轉發層

網路切片轉發層需要具備靈活精細化的資源預留能力，支持將物理網路中的轉發

『伍』 小白讀後都知道了5G網路切片技術到底在切什麼

5G如今已活躍在人們的視野之中，正為我們未來的生活方式賦予無限可能。隨著這項新技術的出現，噴涌而出的新概念也讓人眼花繚亂，比如網路切片就是5G引入的重要新概念之一。有看到過一個非常有趣的說法：

可以發現，討論5G的地方總少不了網路切片技術的身影，網路切片技術到底切的是什麼才能對5G的產生這么大呢？那接著讓我們用吃麵包的例子嘗試著去理解這個似乎有些抽象的技術。

1.吃麵包既想分量合適，又想嘗試多種口味

大家都想吃麵包，那就買來一個大的原味麵包分著吃，但是這個普通的原味麵包並不能滿足每個人的口味。因為有人想吃果醬味的，有人想吃裹著火腿的麵包，還有人想吃芝士麵包，每個人口味都不一樣。好吧，那就誰想吃什麼味道就買什麼味道吧，一人一個專屬麵包不就好了？但這時問題同樣也出現了，如果一個人吃一整個麵包，太多了就吃不完，會造成極大浪費；而且萬一我果醬味火腿味麵包都想嘗試這可怎麼辦？所以買很多大麵包，對應進行分發不僅成本很高，而且並不能靈活地同時滿足多種並重的需求。那在這個時候看到切片這兩個字是不是就有一些啟發了呢？我們是不是 可以對一個大麵包進行切片，對每一片進行不同口味的搭配 ，既試一下果醬的，又不會錯過火腿口味的。

2.同樣，使用5G網路既不想造成資源浪費，又想適用於多種場景

這個例子放在5G之中，就更好理解網路切片對於5G的意義了。5G有三個典型的應用場景，分別是 增強型移動寬頻（eMBB）、海量機器通信（mMTC）和高可靠低時延通信（uRLLC） 。這三個場景對於網路的需求是不同的，如下面這個圖所示，像eMBB它更多關注於峰值數據速率、用戶體驗速率等指標，而像連接密度就沒有像mMTC那樣有著特別大的需求，像延遲時間也沒有像uRLLC那樣重要。

可以見得 每個不同的場景對於指標的需求側重是不用的有矛盾的，那使用單一的網路就很難同時滿足與支持 。這和吃麵包一樣，既然一個大麵包難以滿足，那首先想到的可能是多買幾種不同口味的麵包，對於5G來說的道理就是，既然單一網路不可，那就多建網路使得每個場景都有對應的網路針對性地滿足需求。但顯而易見的是，這樣無疑會帶來極高的成本，以及要是一個終端不單單只運用一個場景，也就是不單單只想吃一種口味的麵包，而是想多個場景同時滿足，那就必須要在每個網路裡面都分別進行注冊，這是非常麻煩以及效率也十分低下。

從上面這個圖可以看出來，5G做能夠作用的場景是相當豐富的。5G時代中，最終提供的設備也不僅是智能手機了，提供網路服務的載體設備也是多種多樣，比如車輛、平板等，那麼所適用的場景以及場景中所需要滿足的指標需求也是趨於多樣化。如自動駕駛，為了保障安全以及提供對面臨危險時的靈敏度，在駛向目的地的途中，是需要時刻嚴格降低時延以及提高網路通信的速率。而換一個場景，對於智慧城市的建設中一環，密密麻麻成千上萬的智能水表需要定期上報數據，顯然這個時候密布於城市的水表最需要的就是超大容量，而速度慢一點甚至有一點延時問題都不是很大。也就是說 服務所處於的場景是多樣化的，而如果為了每一個服務都要去建立一個專用的5G物理網路，這顯然就像是之前提到的那樣不僅實施難度大且成本高昂。 所以這時，網路切片技術就像吃麵包進行切片的方式對這個問題進行解決。

通過網路切片技術，將 一個獨立的物理網路切分成多個邏輯網路 ，每個邏輯網路根據不同的服務需求進行劃分，具備不同的功能與特點以此再去 相對應承載不同的應用場景 ，因為相互獨立，所以任何一個虛擬網路發生故障都不會去影響到其他虛擬網路。物理網路其實就是摸得著看得見的網路設備，比如網線、路由器、交換機等等聯系起來的PC網路就是物理網路。而在這個網路之中所使用的協議，或者網路結構這些都是依據邏輯網路來進行劃分的。對於5G來說，5G網路切片技術就是 針對不同的應用場景提供隔離的網路環境 ，不同的應用場景就可以根據自身的需求選擇像低延時、大連接等對應特點，從而定製相應的功能與特性。

網路切片是 可以共享物理網路的基礎設施 ，也允許共享同一基站設施的運營者為切片配置網路以及定義具體功能，並且可以根據運營者的策略靈 活且動態地創造以及撤銷切片 。這樣可以 靈活地管理網路資源，通過只提供必要的網路資源來滿足服務需求 ，從而可以提高資源的利用率，使成本效益大幅度地提升。

我們舉個例子，有一個運營商他是擁有5G網路的，他就可以把自己的這個5G網路出租給虛擬運營商。而這種虛擬的運營商所涉及的場景也是多種多樣的，有的專門運營車聯網，有的是做游戲的，運用網路切片，就可以使用自己的策略創建屬於自己的切片網路。當自己不再進行運營的時候，就可以進一步把資源釋放給其他人，這樣就可以不用搞純粹的物理網路，因為傳統物理網路就像已經修建好的混凝土房子，不用了就需要拆掉改建，這時整個網路就要作廢掉，這不僅難度大而且非常浪費 ，所以網路切片技術 使得資源能夠得到更高的利用率，與此同時降低成本支出 ，使得網路切片技術備受5G青睞。

這里我們所討論的網路切片都是端到端的網路切片，端在這里指的是終端以或者是應用伺服器，切片布於整個網路的鏈條上，也就意味著每一個環節都是要進行切片的。

那麼，端到端的網路切片是如何下手去切的呢？首先想要實現網路切片就必須做到虛擬化，也就是說NFV（網路功能虛擬化）是必不可少的先決條件。我們知道5G的網路切片就是結合每個邏輯網路之間包括結合終端設備、接入網、核心網、網路運營和維護管理系統，為不同的場景或者類型提供獨立、隔離的網路。那以核心網作為例子，虛擬化使得傳統網元設備中軟硬體進行解耦，這個時候的硬體經過伺服器進行統一的排布，軟體則是由不同的NF擔起責任，實現功能業

務的靈活組合。

那個時候我們對於 切片這個動作的邏輯就可以理解成為對信息資源的重新組合 ，這個重組的動作又是依託於服務等級協議為特定的通信服務類型選擇它所需要的資源。

知道了切片的准備思想，那實際操作從運營商的角度去看就是進行相應編排部署。編排部署聽起來十分的抽象，那我們用一個具體的比喻來形象化這個過程。

網路切片中的編排（對應MANO）我們可以把他當做一位優秀的樂隊指揮家，藉助NSMF/NSSMF（切片管理功能/子切片管理功能）兩位編曲者的靈感，利用對應NFVI（網路功能虛擬化基礎設施）中的資源作為演奏的樂器形成樂聲（也就是對應的VNF功能），將這些悅耳樂聲進行組織與編排，從而使音符進行碰撞變成美妙的演奏曲。

5G創造性地對我們的生活進行賦能，使得我們生活中多種多樣的場景都有發生變化的可能性。網路切片所發揮的作用顯然也不僅僅局限於eMBB、uRLLC、mMTC這三大類應用，只要有合適的應用場景，運營商們便可以在大麵包上進行切片，使得大麵包的口味也就是對應的應用豐富起來，提高整個網路的價值。隨著2020年這個5G規模化商用的年份已經離我們越來越近，5G這個大麵包藉助著網路切片技術以及其他種種的新技術究竟能夠為我們帶來多少種口味來刺激我們的味蕾，來刺激我們的想像力呢？真讓人拭目以待。

參考文獻：

http://www.sohu.com/a/259849280_609507

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【4】 5G邊緣計算和網路切片技術 [J]. 劉健.  電子技術與軟體工程，2019(12)

『陸』 5g核心網路切片包括三種模式

新型電力系統的構建中，提高電網數字化水平是數字經濟發展的必然趨勢。
也是構建新型電力系統、促進能源清潔低碳轉型的現實需要，其中能源是根本和主體，在能源互聯網的發展促進下，未來電力業務的發展，將呈現出大量終端接入、可靠性高、時延低、安全防護等級高等物聯網式業務特徵，而互聯網則是方法和手段，由於5G通信具備高帶寬、低時延、大連接的顯著特徵，且支持增強型移動寬頻（EnhanceMobileBroadband，eMBB）、海量連接（，mMTC）和超高可靠低時延（UltraReliable&LowLatencyCommunication，uRLLC）三大場景，
因此5G通信的特點與電力通信需求高度契合。
國家電網已明確將5G關鍵技術研究及試點應用納入新型電力系統建設的重點任務中，而實現的關鍵是5G切片技術。