边缘计算那些事儿--网络切片技术（3）

5 5G核心网切片

        核心网的网络切片与RAN的网络切片不同，首先是资源方面，不涉及空口资源，其次从协议栈方面，也跟RAN的协议栈有很大差异，主要实现用户接入管理，会话管理，数据分发等功能，在协议栈的切片上，与RAN协议栈关注的资源点不同。最后在网络层级上处在一个更高阶的位置，可以看到其下的所有网络切片资源，但是相对RAN，与用户的距离更加远，边缘计算服务能力更强，因此在涉及边缘计算卸载方面，需要考量这些因素的影响。

        如下是5G核心网为例的网络切片实现方案。图中核心网处在RAN接入网和数据中心之间，在位置上可以看到其下的网络切片，上行时，可以决定报文是上送到数据中心还是本地就近处理。先看右半部分，核心网中的UPF通过边缘计算接口与边缘计算服务器对接，边缘计算服务器主要是用来就近处理一些用户数据，具备一定的智能计算，数据分析处理能力，在构成上分为边缘计算平台和边缘计算系统，内部可以通过虚拟机技术，实现对不同业务数据的分片处理。延展到网络虚拟化上，不同的虚拟机处理业务应该也具有自己独立的网络资源，因此需要核心网对其网络资源（协议栈）进行切片，并在数据转发层面，将数据分发到不同的边缘计算平台虚拟机。

        核心网的网络切片主要通过协议栈的虚拟化实现，5G核心网的架构是基于SBI方式，每个服务协议之间相互独立，通过消息通信，因此可以基于服务场景，将协议栈切分到不同的网络切片上，每个服务独享虚拟的网络资源，如上图中所示，在不同的网络切片中可以包含SMF和UPF模块，这两个模块决定了用户业务数据的转发，控制业务报文通过不同的通道上送到边缘服务器或者云端。在上行方向，业务报文会被送到不同的网络切片，根据终端请求的数据处理方式和分配的切片转发。

        以报文下行数据流转发为例，即流向终端的业务报文，可以通过查找切片表分配对应的切片ID，切片ID有自己对应的QOS策略，即是否启动报文的颜色标注，最后基于策略表，就可以得到不同颜色报文的转发策略。依据传统的QOS策略，绿色的报文被放到高优先级队列，发生拥塞时被优先转发，黄色报文被放到低优先级队列，被低优先级转发，红色报文则被丢弃。如果在一个切片内没有颜色报文的标注，则报文被同等转发，如果标注了颜色，则报文会按照设定的转发策略转发。相比于传统的QOS机制，网络切片新增了切片内的QOS策略，具有更精细化的报文转发控制，原来是在一个管道内的QOS控制，现在是对多个虚拟管道（网络切片）的QOS控制，将该策略绑定到网络切片上，不同的切片可以被标识为不同的颜色，如果切片被标识为绿色则切片被高优先级调度，黄色次之，红色则切片内的报文被丢弃。

        从业务场景分析，核心网可以看到全局的RAN切片资源，针对核心网中的某一切片，在接入网侧可以查看该切片关联的网元，这些网元对应着不同的RAN切片ID，通过网元表就可以建立核心网切片和RAN切片之间的映射关系。然后报文就可以依据策略表被分发到支持不同业务类型的RAN切片上，比如支持低时延的，支持大容量的等等。

6 小结

        至此，网络切片技术相关的知识已经介绍完毕，本文从整个网络切片的架构、切片编排器、核心网和RAN上的切片，对该技术进行了详述，其中的关键点都是受一些论文的启发，后续笔者会推进该技术的落地，并分享出来，敬请期待。

7 参考文献

【1】A Cloud Native Management and Orchestration Framework for 5G End-to-End Network Slicing

【2】Toward Operator-to-Waveform 5G Radio Access Network Slicing

【3】On 5G Radio Access Network Slicing Radio：Interface Protocol Features and Configuration