切片技術(shù)在5G移動網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用

文/胡崇崇

1 切片技術(shù)及其特點(diǎn)分析

1.1 網(wǎng)絡(luò)切片

5G是第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)的簡稱，在該網(wǎng)絡(luò)中峰值理論傳輸速度能夠達(dá)到10Gb/s，網(wǎng)絡(luò)切片則是5G中得到最多研究和關(guān)注的一項(xiàng)技術(shù)，其對于5G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。所謂的網(wǎng)絡(luò)切片具體是指將物理網(wǎng)絡(luò)切割成若干個虛擬網(wǎng)絡(luò)，其中每個虛擬網(wǎng)絡(luò)在邏輯上均為獨(dú)立，并且相互之間是隔離開的，即使某個虛擬網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障問題，也不會對其它的虛擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行造成影響，更不會影響到整個物理網(wǎng)絡(luò)。

1.2 切片技術(shù)的特點(diǎn)

與當(dāng)前廣泛應(yīng)用的4G網(wǎng)絡(luò)不同，5G網(wǎng)絡(luò)所需應(yīng)對的業(yè)務(wù)場景呈現(xiàn)出多元化的態(tài)勢，除了基本的移動寬帶之外，還有大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)。切片技術(shù)能夠?yàn)椴煌臉I(yè)務(wù)場景提供網(wǎng)絡(luò)性能方面的保障，為按需組網(wǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。大體上可將切片技術(shù)的特點(diǎn)歸納為以下幾個方面：

1.2.1 安全性

在5G網(wǎng)絡(luò)中，借助切片技術(shù)，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行有效地隔離，經(jīng)過隔離之后的網(wǎng)絡(luò)切片之間不會相互影響，由此使得整個網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行安全性獲得大幅度提升，保證了5G網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行。

1.2.2 靈活性

由于5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對的業(yè)務(wù)場景更多，這些業(yè)務(wù)中的用戶數(shù)量存在動態(tài)變化的特征，切片技術(shù)具備更加靈活的擴(kuò)展能力，完全能夠滿足5G網(wǎng)絡(luò)的需要?？蓪θ舾蓚€網(wǎng)絡(luò)切片進(jìn)行融合，在此基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，能滿足用戶的業(yè)務(wù)需求。

1.2.3 優(yōu)化性

切片技術(shù)能夠以業(yè)務(wù)場景為依托，結(jié)合用戶對網(wǎng)絡(luò)功能的實(shí)際需要，完成組網(wǎng)，保證了業(yè)務(wù)流程的最優(yōu)化，這是切片技術(shù)優(yōu)化性的具體體現(xiàn)。最優(yōu)的業(yè)務(wù)流程可為用戶提供更好的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。

2 切片技術(shù)在5G移動網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用

2.1 切片技術(shù)的主要形式

在5G網(wǎng)絡(luò)中，切片技術(shù)比較常見的形式有以下兩種，一種是獨(dú)立式，另一種是共享式。

2.1.1 獨(dú)立式切片

這種形式的網(wǎng)絡(luò)切片具有相對獨(dú)立的功能，可為特定的用戶群體提供完全獨(dú)立的專網(wǎng)服務(wù)。獨(dú)立式切片由三個部分組成，分別為控制層、功能模塊以及用戶層。

然而，一味倒向形式，卻忽略了作為基礎(chǔ)的意義，不再考慮影響意義理解的各種因素，也是顧此失彼了。以釋意理論為開端的各種口譯理論將語言形式和意義截然分開，使兩者完全對立，實(shí)則源于西方二元對立的思想傳統(tǒng)。這似乎已經(jīng)成為一種定式。嘗試跳出這種二元對立的僵化模式，形式與意義并重，一方面從認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、文化研究等方面考察影響意義理解的因素，另一方面從語言學(xué)角度研究不同語言的規(guī)律，尋找形式轉(zhuǎn)換的捷徑，或能推動口譯實(shí)踐的進(jìn)一步發(fā)展。

2.1.2 共享式切片

這種形式的網(wǎng)絡(luò)切片中的資源能夠供其它切片共同使用，共享式切片除了能夠?yàn)橛脩籼峁┒说蕉说木W(wǎng)絡(luò)功能之外，還能為用戶提供共享功能，滿足了不同用戶群體對網(wǎng)絡(luò)功能的需要。

2.2 部署場景

在5G移動網(wǎng)絡(luò)中，切片技術(shù)有以下幾種部署場景，即縱向分離、橫向分離和獨(dú)立部署。

2.2.1 橫向分離

這種部署場景是通過切片技術(shù)中的共享式切片來實(shí)現(xiàn)非端到端的網(wǎng)絡(luò)功能，然后與個性化的獨(dú)立式切片進(jìn)行連接，從而形成橫向上的網(wǎng)絡(luò)分離。較具代表性和典型性的應(yīng)用場景有共享的vEPC+GiLAN業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)。

2.2.2 縱向分離

2.2.3 獨(dú)立部署

在該部署場景中，端到端切片全部采用獨(dú)立部署的方式，每個獨(dú)立式切片內(nèi)除了包含一個較為完整的控制層之外，還包括用戶層的功能，由此可以形成專用網(wǎng)絡(luò)，為不同的用戶群體提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。較為典型的有企業(yè)網(wǎng)、eMBB等等。

2.3 切片技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑

2.3.1 切片技術(shù)在核心網(wǎng)中的應(yīng)用

切片技術(shù)的研發(fā)主要是為了實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)需求的網(wǎng)絡(luò)資源定制化配置，并為業(yè)務(wù)服務(wù)等級協(xié)議提供保障。在5G移動網(wǎng)絡(luò)中，核心網(wǎng)負(fù)責(zé)承接各種業(yè)務(wù)，為使核心網(wǎng)具備能夠按業(yè)務(wù)場景配置網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)服務(wù)機(jī)制的功能，可對切片技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用。

（1）定義SBA。在5G移動網(wǎng)絡(luò)中，核心網(wǎng)可通過相應(yīng)的功能模塊，對網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行解耦及整合，經(jīng)過解耦之后，可借助統(tǒng)一的模板對網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行定義，并以抽象化的方法，使其形成SBA，即服務(wù)化架構(gòu)。在該架構(gòu)中，所有的服務(wù)均可獨(dú)立擴(kuò)展，并按照實(shí)際需要進(jìn)行部署，確保了切片網(wǎng)絡(luò)功能按需定制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在對核心網(wǎng)中的切片資源進(jìn)行隔離時，可采用虛擬化服務(wù)的方式，對虛擬機(jī)進(jìn)行分配，每個虛擬機(jī)都擁有專屬的網(wǎng)絡(luò)資源，同時依托獨(dú)立的管理模式，能夠使切片資源之間實(shí)現(xiàn)更小粒度的隔離。

（2）層級分離。5G移動網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)中，包含控制層和用戶層，由于核心網(wǎng)采用的是虛擬化的方式對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行部署，所以通過功能抽象的方法，可使控制層與用戶層在平面上實(shí)現(xiàn)分離。通過層級分離，使核心網(wǎng)具備了靈活部署的特性，進(jìn)一步降低了數(shù)據(jù)的傳輸損耗，顯著縮短業(yè)務(wù)在切片網(wǎng)絡(luò)中的端到端時延，網(wǎng)絡(luò)效率隨之大幅度提升。

（3）按切片需求實(shí)現(xiàn)功能定制。對于5G移動網(wǎng)絡(luò)而言，其核心網(wǎng)能夠以定義標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口的方式，承接相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，由此使得核心網(wǎng)在原本的基礎(chǔ)上變得更加開放，從而使其可以對第三方的應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行承接。不僅如此，借助服務(wù)總線可對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進(jìn)行疊加組合，策略的下發(fā)與執(zhí)行可由網(wǎng)絡(luò)控制器來實(shí)現(xiàn)，這樣可以使核心網(wǎng)按切片需求配置服務(wù)。對5G移動網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)進(jìn)行切分時，應(yīng)用的切片技術(shù)如下：按照需求創(chuàng)建資源、對資源進(jìn)行隔離、自動化配置網(wǎng)絡(luò)資源、業(yè)務(wù)低時延保障。

2.3.2 切片技術(shù)在傳輸網(wǎng)中的運(yùn)用

在5G移動網(wǎng)絡(luò)中，傳輸承載網(wǎng)是構(gòu)成業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)資源端到端切片的重要組成部分之一，借助虛擬化架構(gòu)，并對傳輸切片控制器進(jìn)行定義，能夠?qū)崿F(xiàn)底層信息資源的統(tǒng)一采集。同時，可將邏輯切片映射到物理資源當(dāng)中。在切片子網(wǎng)內(nèi)，切片控制器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)資源的分配與管理，所有的邏輯業(yè)務(wù)均不需要對物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行感知，由此為網(wǎng)絡(luò)側(cè)解耦的實(shí)現(xiàn)提供了可能。傳輸網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)面的切片方式有以下兩種：

（1）硬切片。這是一種剛性的切片技術(shù)，針對的主要對象為物理底層資源，其中較具代表性的技術(shù)有ΟTN、ΟDUk等。

（2）軟切片。這是一種基于統(tǒng)計(jì)復(fù)用的切片技術(shù)，針對的主要對象為二層以上傳輸端口的帶寬資源，通過軟切片，可以對這部分資源進(jìn)行邏輯隔離。借助QoS策略能夠滿足不同網(wǎng)絡(luò)切片的相關(guān)性能需求，如帶寬、時延、丟包率等等。軟切片中較具代表性的技術(shù)有VLAN、VPN等等。

2.3.3 切片技術(shù)在無線網(wǎng)中的運(yùn)用

5G移動網(wǎng)絡(luò)可以滿足接入場景多樣化的需求，因此，無線網(wǎng)必須具有較強(qiáng)的靈活性和開放性，能按需對無線網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行分配，從而支持基于業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)切片間的資源隔離?？蓪?G移動網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)按照架構(gòu)分為兩個級別，一個是CU級，另一個是DU級。通過解耦之后，CU級可對非實(shí)時性業(yè)務(wù)進(jìn)行集中承載，并且還可對無線網(wǎng)進(jìn)行管理；DU級可對實(shí)時業(yè)務(wù)進(jìn)行處理，按切片的類型，可對無線網(wǎng)側(cè)協(xié)議棧進(jìn)行定制切分。對于5G移動網(wǎng)絡(luò)而言，無線網(wǎng)是切片業(yè)務(wù)面向用戶的承載介質(zhì)，其能夠利用網(wǎng)絡(luò)切片對輔助信息進(jìn)行選擇，從而為不同的終端匹配核心網(wǎng)業(yè)務(wù)切片，保證了各個切片之間資源分配的平衡性。

2.4 切片粒度的選擇方法

在5G移動網(wǎng)絡(luò)中，對切片技術(shù)的合理運(yùn)用，可為相關(guān)業(yè)務(wù)場景的實(shí)現(xiàn)提供便利條件。切片技術(shù)本身所具備的靈活性特點(diǎn)，使切片方案的制定更加多樣化，無論采用何種切片方式，都必須按照業(yè)務(wù)訴求對切片粒度進(jìn)行選擇，這是確保切片技術(shù)在5G移動網(wǎng)絡(luò)中作用發(fā)揮的關(guān)鍵。如果所選的切片顆粒過粗，會造成切片網(wǎng)絡(luò)的靈活性降低，可能會對差異化服務(wù)帶來影響。切片顆粒過細(xì)，會導(dǎo)致切割的隔離度增高，雖然能夠滿足差異化的需求，但卻會使網(wǎng)絡(luò)部署的復(fù)雜程度進(jìn)一步增大。鑒于此，對切片粒度進(jìn)行合理選擇顯得尤為重要。由于5G移動網(wǎng)絡(luò)在初始階段對QoS的要求較低，選取L5粒度，能夠?yàn)檫\(yùn)營商帶來更高的效益。當(dāng)5G移動網(wǎng)絡(luò)逐步進(jìn)入成熟階段后，高QoS業(yè)務(wù)需求會隨之增多，此時可向L0粒度的切片進(jìn)行演進(jìn)。

3 結(jié)論

總而言之，隨著5G時代的到來，業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出多樣化的態(tài)勢，由此對承載網(wǎng)提出更高的要求。作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，為給不同的用戶群體提供差異化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可對切片技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用，通過切片提升核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和無線網(wǎng)的整體性能，滿足用戶的使用需要。在未來一段時期，應(yīng)當(dāng)加大對切片技術(shù)的研究力度，通過改進(jìn)和完善，使切片技術(shù)能夠更好地5G移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，這對于促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。