5G网络切片

在2020年即将实现商用化的5G被广泛提起，提到5G就不得不提网络切片(Network Slicing)，作为5G中被讨论最多的技术，网络切片对于5G 的意义可谓巨大。本文主要从以下几个方面对切片技术做一些简要介绍。

 

1 何为网络切片？

 

把网络比喻为交通系统，车辆是用户，道路是网络。随着车辆的增多，城市道路变得拥堵不堪...

 

为了缓解交通拥堵，交通部门不得不根据不同的车辆、运营方式进行分流管理，比如设置BRT 快速公交通道，非机动车专用通道等…

网络亦是如此，要实现从人-人连接到万物连接，连接数量成倍上升，网络必将越来越拥堵，越来越复杂，我们就得像交通管理一样，对网络实行分流管理——网络切片。

网络切片，本质上就是将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络，每一个虚拟网络根据不同的服务需求，比如时延、带宽、安全性和可靠性等来划分，以灵活的应对不同的网络应用场景。

具体的讲，5G 网络将应对三类场景：移动宽带、大规模物联网和关键任务型物联网。三大应用场景对网络服务的需求如带宽、时延等是不相同的：

 

在5G时代，移动网络服务的对象也不再是单纯的移动手机，而是各种类型的设备，比如移动手机、平板、固定传感器、车辆等等。应用场景也多样化，比如移动宽带、大规模互联网、任务关键型互联网等等。需要满足的要求也多样化，比如移动性、安全性、时延性、可靠性等等。这就为网络切片提供了用武之地，通过网络切片技术在一个独立的物理网络上切分出多个逻辑网络，从而避免了为每一个服务建设一个专用的物理网络，这是非常节省成本的!上图描述的根据不同群体不同需求划分网络切片，是不是很容易理解网络切片的价值了!从切片的角度讲，可以将传统的EPC当成是一个服务所有可支持的移动装置的大切片，但是前面已经提到过，使用一个统一的网络架构来同时满足所有的服务请求是不高效也不容易实现的，因此未来的网络必须通过网络切片技术从“one size fits all”向“one size per service”过渡。

因此实现网络切片，网络功能虚拟化（NFV，Network Function

Virtualization）是先决条件。网络采用NFV 和SDN 后，网络切片才能真正实施。

 

 

 

2、网络切片的构架与挑战

 

 

网络切片是一个端到端的复杂的系统工程，实现起来相当复杂，需要经过三个穿透的网络：接入网络、核心网络、数据和服务网络。

1）在接入网面向用户侧的主要挑战是，某些终端设备（比如汽车）需要要同时接入多个切片网络，另外还涉及鉴权、用户识别等问题。

2） 接入网切片如何与核心网切片配对？接入网切片如何选择核心网切片？

 

3）编排与自动化是关键。

什么叫编排呢？编排，即Orchestration，本意是乐队指挥... 乐队指挥是音乐的诠释者，乐团的协调者，管理者，策划者，经营者，他是一个乐团的灵魂，是他决定了如何表现乐句、和声，如何把不同的声部组织在一起，把声音变成音乐。

网络切片里的编排也就是那个乐队指挥官，他利用NFVI（网络功能虚拟化基础设施）里的资源（乐器）形成VNF 功能（乐声），并将不同的乐声组织，变成一曲曲美妙的音乐。

所谓编排与自动化包括：

具备快速创建新服务的能力具备应用模板驱动(Template Driven)切片创建环境的能力具备切片参数多样化的能力，以满足不同的商业用例需求具备自动化切片部署的能力具备弹性伸缩能力和还原能力通过服务质量监控，具备动态优化切片性能的能力值得一提的是，由于网络功能虚拟化并不是一蹴而就的事，它可能需要几年的时间，在这期间，网络内的物理网络功能和虚拟网络功能将共存，甚至有些物理功能永远不会虚拟化，这是一个混合的网络。所以，一个包含了物理域和虚拟域的网络编排是NFV 转型能否成功的关键。

另外，网络切片会引入第三方开发者APP，这也对网络安全提出了新的挑战。

 

 

3 网络切片的应用

未来，从人们直接相关的虚拟现实、增强现实，到自动驾驶，智能交通及无人机，再到物流仓储，工业自动化，作为信息化的基础设置，5G将提供适配不同领域需求的网络连接特性，推动各行业的能力提升及转型。

5G网络所提供端到端的网络切片能力，可以将所需的网络资源灵活动态地在全网中面向不同的需求进行分配及能力释放，并进一步动态优化网络连接，降低成本，提升效益。

网络切片不是一个单独的技术，它是基于云计算、虚拟化、软件定义网络、分布式云架构等几大技术群而实现的，通过上层统一的编排让网络具备管理、协同的能力。从而实现基于一个通用的物理网络基础架构平台，能够同时支持多个逻辑网络的功能。

相较于2/3/4G网络，5G网络的CP/UP分离，使得网络部署更加集约、灵活，控制面的重构让会话管理和移动管理功能可以按需独立部署，不再是仅满足于面向人类、车辆移动状态的通信，也可以满足用水、电抄表等静止类业务的机器类会话；移动边缘计算更是把网络能力向靠近用户的分布式云数据中心推进。

4 让连接具备价格弹性空间

运营商在面向5G时代，需要具备业务快速上线、灵活部署的能力。5G网络不仅需要满足大量并行业务上线的需求保证端到端的性能，还要规避市场培育阶段的新兴业务投资风险，如果按照传统思路构建专网，势必造成资源的浪费，但通过网络切片便能实现逻辑专网的需求，一旦某专网业务不具投资价值运营商还能及时撤出，动态删除切片，有效降低客户投资的风险成本。

因此，网络切片对于性能和成本的考量也就需要实现动态化。

比如，烟感监控警报系统和水务抄表两个业务。如果按照面向大众市场的移动互联网业务去平均分配网络资源，用于烟感监控必然是赔本买卖，但烟感系统一旦报警所涵盖的资源调度优先级一定是最高的；而水表抄表可能并不需要实时在线的特殊需求优化，这意味着只需要分配低成本的资源满足于每月一次的抄表行为即可。

通过上述两个应用场景，这就需要网络具备不同的自适应能力去分配资源，从而实现决定行业连接的价格弹性空间，这其实也是包括诸如中国电信希望打造智能网络，中国移动面向未来提出大连接战略主旨所在。