5G端到端网络切片

1、网络切片的一些概念

网络切片( Slice )：基于客户化需求,可以被设计、部署、维护的逻辑网络，旨在满足特定的客户、业务、商业场景的业务特点及商业模式。

网络切片实例( E2E Slice Instance-ESI )：网络切片实例( Instance )是一个临时逻辑网络，跨多个技术域，包含：

（1）组网络："功能”( Function )即虚拟网元(终端、接入网、回传网、核心网、业务网络)及网管系统对应的资源；

（2）存储、运算；

（3）连接关系。

2、网络切片原因：未来业务需求差异

（1）连接功能，如吞吐率、时延、移动性、覆盖概率等要求；

（2）网络功能，如用户ID管理、认证鉴权、移动性和位置管理、华诞及计费方式等；

（3）网络安全可靠性，如可恢复性、安全性、可隔离性、可用性等。

3、网络切片的意义及优势

网络切片的意义：通过切片，高效灵活的部署各种差异性需求业务网络，并隔离开：保证业务质量、实现独立运维运营。

通过切片，运营商可以服务更多的商业场景：

（1）开源:运营商有机会进入垂直行业的巨大市场；通过灵活的网络切片，带来高质量服务的可能性。

（2）节流：统基础设施适应所有业务；减少建网和运维成本。

网络切片的优势：让网络运营商自己选择每个切片所需的特性，例如低延迟、高吞吐量、连接密度、频谱效率、流量容量和网络效率，这些有助于提高创建产品和服务方面的效率，提升客户体验。不仅如此，运营商无需考虑网络其余部分的影响就可进行切片更改和添加，既节省了时间又降低了成本支出，也就是说，网络切片可以带来更好的成本效益。

4、网络切片实现

横向协同，纵向到底：先在纵向的无线，承载，核心网子切片完成自身的管理功能，再在横向上组成各个功能端到端的网络切片。

（1）无线子切片：切片资源划分和隔离，切片感知，切片选择，移动性管理，每个切片的QoS保障。

a.协议栈功能模块化分离

    根据业务需求的不同，可以灵活地对无线网侧协议栈功能进行定制切分。无线侧基站分为CU（集中单元）和DU（分布单元）两个单元，这两个单元是BBU拆分来的。解耦后的CU用于集中承载非实时业务，DU则主要负责对实时业务的处理，因此可以把跟时延相关性不大的功能上移到CU，跟时延强相关的下放到DU。像单向多播类业务就可以让这个切片功能最简化，而低时延类业务可以把CU里的一些功能下沉到DU。

 b.无线时频资源的切分
    无线时频资源硬切：频率、时间资源以固定的方式分配给每个特定的切片，用户可利用这些静态的无线资源接入切片网络，但这种方式不灵活，网络的资源利用率不高。
    无线时频资源软切：如下图，对频谱资源来讲，可以独立预留出一些资源给URLLC这种紧急性的业务使用，然后网络切片的调度管理服务根据切片业务请求的实时到达情况按需分配时频资源，并确保各切片间的资源平衡分配，这种切分方式让整个频谱资源利用率大幅提升，不会造成资源的浪费。

（2）承载子切片：基于SDN的统一管理，承载也可以被抽象成资源池来进行灵活分配，从而切割成网络切片。

    传输网切片运用虚拟化技术，将网络的链路、节点、端口等拓扑资源虚拟化，在传输硬件设施中切分出多个逻辑的虚拟传输子网，在物理网络层构建虚拟子网层。虚拟网络具有独立的管理面、控制面和转发面，各虚拟网络之上可独立支持各种业务，以此实现不同业务之间的隔离。

（3）核心网子切片：核心网在5G时代可谓大变样，基于SBA（服务化架构 Service Based Architecture），以前所有的网元都被打散，重构为一个个实现基本功能集合的微服务，再由这些微服务像搭积木一样按需拼装成网络切片。

控制与承载功能模块化
    核心网功能模块化：包括控制面及用户面，以库的方式调用控制面功能模块包括:移动性管理、策略控制、网络功能( Function )库、用户数据、会话控制等；

    用户面功能模块包括：话单、转发、业务感知、数据优化等。

    最后，经过无线，承载和核心网这些纵向子切片的协同工作，为端到端的横向切片：eMBB、mMTC和uRLLC提供支撑，不同的业务得以在不同的切片之上畅行。