如何抓住網路切片

⑴ 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。

⑵ 5g網路切片有三大類

5G網路切片三大類是移動寬頻、海量物聯網、任務關鍵性物聯網。

1、移動寬頻

5G時代將面向4K、8K超高清視頻、全息技術、增強現實、虛擬現實等應用，移動寬頻的主要需求是更高的數據容量。

關於網路切片的介紹

網路切片是一組帶有特定無線配置和傳輸配置的網路功能的集合，可以為運營商在同一套物理設備上提供多個端到端的虛擬網路。這些網路功能可以靈活部署在網路的任何節點，例如接入節點、邊緣節點或者核心節點，以便適配運營商期望的任何商業模式。

一個網路切片，擁有獨立的拓撲、虛擬網路資源、流量和配置規則。多個網路切片可以滿足未來5G網路中不同用戶的特定傳輸需求。比如一個IoT工業網路切片需要一個輕型5G核，無切換但支持海量連接，而移動寬頻切片則需要大寬頻的核、移動性支持和低延遲。

⑶ 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