边缘计算那些事儿--网络切片技术（2）

4 5G RAN切片

        前面介绍了切片的网络编排器主要实现切片的管理和控制，在切片的实现上，并没有过多涉及。切片的实现主要依赖具体的物理网络设备和资源，本小节从5G RAN层面，介绍切片的实现。5G RAN切片的实现主要包含三类资源，分别是空口资源，协议栈资源和基站设备资源。每一类资源根据其资源特点被划分为不同的切片，并被赋予不同的实例ID，最终提供给切片编排器供其分配。同时也会根据切片编排器发送的控制信息，对切片进行重新的分配，合并和扩展。

        如下图所示，给出了5G RAN的一种切片解决方案。图中空口资源的切片实现，主要是对无线资源的分割，将无线资源依据不同的业务需求划分为大带宽切片，多接入切片和低时延的切片，比如大带宽切片相对来说可以可以分配更多的无线资源，低时延的切片，在切片的调度优先级上更高，多接入切片则在接入的控制资源上占有更多，甚至划分更加细粒度的无线资源。基站间空口资源的划分并不一定是完全一样的，比如在另外一个基站的无线资源上，可以按照商业级物联网，消费级物联网和车联网进行切片。同样的也是根据切片特点，对切片的资源占有率、调度的策略、划分的颗粒度进行设计，相比于前一个基站的切片方案，在一个垂直领域会综合多种需求特点，提供更精细化的切片资源调度。

在RAN协议栈引入切片功能，每一层协议栈需要实现哪些功能呢？

• 层一物理层：这一层主要是对无线资源的切片、隔离和动态调整，其中的无线资源包括频谱资源，天线端口资源，资源单元（RE）和物理资源块（PRB）等，这一特性的切片策略前面已经详述。
• 层二数据链路层：这一层从协议栈层面上包含了4个模块，分别是MAC/RLC/PDCA和SDAP，在切片功能的实现上，主要完成切片优先级调度，通道资源切片，就近计算和QOS等特性。此处切片优先级的调度属于执行层面，在层三里会看到切片优先级分配，属于控制层面的，这两者相互配合完成对切片优先级的调度。为何需要该特性呢？因为不同的切片所支持的业务场景对时间的要求不同，有的需要低时延，有的对时间并不敏感，因此在切片调度时，需要设置不同的优先级。通道资源切片则主要针对MAC里的物理信道，如物理广播信道，物理下行共享信道，物理下行控制信道等，在通道内针对不同的业务进行切片。此处也可以对业务报文进行就近计算，将数据在AAU或者BBU的同级边缘计算设备中处理，可以为此类业务报文，也就是需要就近计算的报文，提供专门的切片资源，而边缘计算服务和协议栈层二接入的点，可以放在协议栈的SDAP模块，该模块主要转发用户业务数据，与核心网的UPF模块类似，可以将业务数据上传最近的边缘服务器。QOS服务是重要的网络服务质量特性，在网络切片同样可以作为切片服务质量的衡量标准。传统的QOS服务将报文分为不同的颜色报文，对应不同的转发策略，在网络切片中，同样可以将报文划分为不同等级，分别送入不同的网络切片中。
• 层三RRC模块（无线控制模块）：在网络切片功能上主要实现切片鉴权、切片优先级分配，切片的能力集和切片的策略管理。这一层可以对层一和层二的切片资源进行管理，需要注意的是它只负责单个设备切片资源的管理，与切片编排器不同，切片编排器看到的是全局切片的调配，管理的切片资源范围更大。

        在基站间的网络切片主要是切片资源在站点间的切换，切换中即包含空口切片资源，也包含协议栈的每一层的切片资源。当发生迁移时，需要站点发出迁移请求，与临近资源申请同等资源。另外从站点的视角看，此处可以部署两类边缘计算设备，一类是更靠近空口资源的边缘网关，一类是部署在RAN站点的边缘服务器。这两类设备处理数据的能力，范围是不同的，同样对于切片的需求也是不同的。在边缘计算核心的卸载策略中，要保证一个更高的卸载性能，除了需要就近处理数据，还需要网络具备更高的传输性能。此处就需要综合上述的空口切片资源和协议栈切片资源，将数据传输到边缘设备上。

        在无线切片资源方面，还涉及到两个基站间无线资源的迁移，当用户在两个基站间发生移动时，需要在另外一个基站上提供同等资源的切片，此时就需要对另外一个基站的无线资源进行再切分或者合并，目前在这类调度算法上的研究还存在较大挑战，比如另外一个基站的资源已经被分配完，此时如何支撑新接入的设备。空口无线资源切片还面临一些挑战，如无线资源的隔离性，切片资源的碎片化会不会导致无线资源的利用率降低，这些都是值得深入研究的课题。

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