基于5G切片技術(shù)的政企業(yè)務(wù)探討

畢紀(jì)偉

（中國移動吉林公司，吉林 長春 130000）

0 引言

5G作為新基建的重要部分，將賦能各行各業(yè)，也將作為數(shù)字經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和發(fā)展的重要引擎。受疫情的影響，更多企業(yè)選擇線上辦公，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，云視頻會議軟件ZOOM用戶相對2019年底增長約20倍，線上辦公已成為未來工作模式的常態(tài)化趨勢。同樣受到疫情的影響，傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)企業(yè)收入出現(xiàn)了斷崖式下降，而傳統(tǒng)行業(yè)的線上模式在疫情的不利影響下卻相對活躍，可抵消疫情對經(jīng)濟的部分不利影響。隨著線上辦公、政務(wù)、企業(yè)上云場景的規(guī)模推廣，各種應(yīng)用場景對于網(wǎng)絡(luò)的差異化、定制化需求也將逐步顯現(xiàn)，而基于現(xiàn)有傳統(tǒng)專線的承接面臨成本高、建設(shè)周期長、業(yè)務(wù)承接不靈活，難以滿足多場景的業(yè)務(wù)需求的窘境，迫切需要一種靈活定制、按需部署、業(yè)務(wù)安全隔離、用戶可管理、可維護(hù)的端到端承接技術(shù)，無疑基于5G的端到端切片技術(shù)受到各個行業(yè)的青睞。

1 5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

5G的三大優(yōu)勢高帶寬、低時延、廣連接，在提升移動寬帶網(wǎng)絡(luò)性能的同時，也勢必推動信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，為行業(yè)提供更多差異化、個性化、定制化服務(wù)。同時，5G為各個行業(yè)的深度整合提供了重要的技術(shù)手段，網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計算等為行業(yè)打造差異化的業(yè)務(wù)和服務(wù)提供了有利保障。網(wǎng)絡(luò)切片可基于用戶需求靈活定制業(yè)務(wù)服務(wù)，通過靈活功能設(shè)計、隔離機制和網(wǎng)絡(luò)運行等，形成端到端完整的業(yè)務(wù)邏輯網(wǎng)絡(luò)，在實現(xiàn)資源高度共享的同時保障業(yè)務(wù)安全隔離。[1]，[2]借助5G切片技術(shù)實現(xiàn)電力行業(yè)的多樣化業(yè)務(wù)承接，很好地滿足了電力行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施分布廣泛，對于負(fù)荷數(shù)據(jù)精準(zhǔn)采集回傳、配電自動化、狀態(tài)監(jiān)測、遠(yuǎn)程巡檢和控制、語音通信等業(yè)務(wù)需求迫切，多樣化的業(yè)務(wù)需求的承接；借助5G的高帶寬、低時延的特性，實現(xiàn)5G的遠(yuǎn)程醫(yī)療、5G+移動診療車、5G+無人機智慧城市建設(shè)等?？傊?G+行業(yè)應(yīng)用將成為未來的新常態(tài)發(fā)展趨勢。

2 業(yè)務(wù)需求及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 差異化的業(yè)務(wù)需求，決定切片實例的多樣化

多變的業(yè)務(wù)需求，尤其是垂直行業(yè)的業(yè)務(wù)需求對5G網(wǎng)絡(luò)切片提出了大量的要求，5G網(wǎng)絡(luò)切片旨在基于統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)施和統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)提供多種端到端邏輯“專用網(wǎng)絡(luò)”，在最優(yōu)適配行業(yè)用戶的各種業(yè)務(wù)需求的同時，實現(xiàn)資源利用的最大化。切片的優(yōu)勢：自定義、隔離、靈活、資源高效利用。

客戶對5G需求主要分為公眾用戶需求和行業(yè)用戶需求，兩種業(yè)務(wù)需求的承接既有相同又有差異，且需要根據(jù)不同業(yè)務(wù)特點采用差異化的切片模型。

表1 客戶維度業(yè)務(wù)及資源需求對比

由表1可以看出，公眾和行業(yè)客戶的需求不同導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源承接的差異化，采用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)進(jìn)行業(yè)務(wù)承接時，需按照業(yè)務(wù)的差異采用合適的切片實例。

2.2 基于5G切片的業(yè)務(wù)端到端承接關(guān)鍵技術(shù)

端到端切片的實現(xiàn)包括接入網(wǎng)（Access Network，AN）、承載網(wǎng)（transport network， TN）、核心網(wǎng)（core network， CN）、政企客戶應(yīng)用，其中網(wǎng)絡(luò)端到端是實現(xiàn)業(yè)務(wù)端到端切片的關(guān)鍵，下面就網(wǎng)絡(luò)的端到端切片的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

（1）接入網(wǎng)AN：作為用戶實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入的“Last mile”，5G以其低時延、高帶寬、高并發(fā)的優(yōu)勢受到行業(yè)的高度關(guān)注；隨著運營商5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模建設(shè)，5G憑借靈活的空口參數(shù)集，如靈活的子載波間隔和幀結(jié)構(gòu)，為每個切片進(jìn)行專用無線資源RB的分配和映射，形成切片間資源隔離，適配不同應(yīng)用場景。

（2）承載網(wǎng)TN：承載網(wǎng)數(shù)據(jù)面可提供兩種切片的隔離——軟件隔離和硬件隔離；硬隔離如L1的波分復(fù)用、時分復(fù)用、空分復(fù)用等，以及L2的Flex-E；軟隔離如以太 網(wǎng)VLAN、VxLAN、MPLS L2/L3 VPN、IPsec VPN、SSL VPN、SR等。

（3）核心網(wǎng)CN：5G核心網(wǎng)采用IT的服務(wù)化架構(gòu)，很好地規(guī)避了傳統(tǒng)功能模塊間的緊耦合，可實現(xiàn)基于微服務(wù)的業(yè)務(wù)切面靈活定義，可基于NF組合任意的網(wǎng)絡(luò)切片，滿足不同垂直行業(yè)的需求。

（4）政企客戶應(yīng)用：政企客戶應(yīng)用可借助VM、容器、微服務(wù)等技術(shù)，實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)應(yīng)用的隔離和資源共享，借助運營商網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)業(yè)務(wù)的端到端承載。

基于上述客戶需求和關(guān)鍵技術(shù)的分析，未來針對行業(yè)客戶的端到端切片應(yīng)用將可以很大程度上促進(jìn)整個行業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用。

3 基于政企行業(yè)的端到端切片方案

3.1 政企行業(yè)的業(yè)務(wù)需求

根據(jù)《推動企業(yè)上云實施指南（2018-2020年）》指出，到2020年企業(yè)上云新增規(guī)模100萬家，企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、管理中云計算的應(yīng)用將得到普及。隨著政府政策引導(dǎo)，云計算產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟，更多政府、企業(yè)、金融等客戶選擇在云端構(gòu)建IT應(yīng)用。為了更好地實現(xiàn)客戶“一點接入，全網(wǎng)互訪”的要求，

切片技術(shù)無疑成為運營商的最佳選擇，下面將從政府、中小企業(yè)、金融對于網(wǎng)絡(luò)的需求進(jìn)行分析，如表2所示：

表2 政府、企業(yè)、金融需求分析

3.2 面向政企客戶的端到端切片方案

政企客戶需求的差異，端到端切片架構(gòu)可分為：業(yè)務(wù)層、統(tǒng)一編排和管理層、服務(wù)層、基礎(chǔ)設(shè)施層。

圖1 面向政企垂直行業(yè)的端到端切片整體架構(gòu)

（1）業(yè)務(wù)層。面向公眾和行業(yè)客戶進(jìn)行業(yè)務(wù)訂購操作的系統(tǒng)或接口，通過該系統(tǒng)或接口實現(xiàn)與垂直行業(yè)的對接，對于公眾客戶實現(xiàn)用戶業(yè)務(wù)產(chǎn)品的靈活定制；對于行業(yè)客戶可實現(xiàn)運營商網(wǎng)絡(luò)能力的開放，滿足行業(yè)客戶業(yè)務(wù)的靈活定制、管理和策略下發(fā)。

（2）統(tǒng)一編排和管控層。該層實現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)配置的分解和協(xié)同、以及切片和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的生命周期管理；編排主要實現(xiàn)用戶需求如時延、容量、QoS等，轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)切片需求。由于需要實現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)切片的編排，根據(jù)2.2節(jié)的網(wǎng)絡(luò)組成，其編排需面向多個控制器，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)段能力的編排，如IP控制器、云管系統(tǒng)控制器、虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能管理等，建立端到端網(wǎng)絡(luò)切片實例。如根據(jù)3GPP規(guī)范主要通過NSMF（Network Slice Management Function，網(wǎng)絡(luò)切片管理功能）和NSSMF（Network Slice Subnet Management Function，網(wǎng)絡(luò)子切片管理功能），其中，NSMF協(xié)同核心網(wǎng)、承載網(wǎng)和無線網(wǎng)等多個子網(wǎng)，同時負(fù)責(zé)切片的生命周期全流程管理和運營管理，如性能、故障、配置等管理；NSSMF負(fù)責(zé)NSI（NetworkSlice Instance，網(wǎng)絡(luò)切片實例）的管理，如分別包括核心網(wǎng)、承載網(wǎng)、無線網(wǎng)的NSI的管理?？傊?，編排和管控的協(xié)同合作，實現(xiàn)端到端網(wǎng)絡(luò)切片的設(shè)計和實例化部署。

（3）服務(wù)層。該層基于編排和管理層的業(yè)務(wù)功能編排，構(gòu)建服務(wù)實例。服務(wù)層可結(jié)合業(yè)務(wù)需求進(jìn)行獨立注冊、發(fā)現(xiàn)和升級，從而構(gòu)建滿足多個行業(yè)的邏輯服務(wù)層。同時服務(wù)層支持面向客戶的定制化網(wǎng)絡(luò)功能參數(shù)，如帶寬、計算資源需求、流量路徑、時延要求等，從而可精細(xì)化、智能化的滿足多樣化業(yè)務(wù)需求的統(tǒng)一、安全、可靠承接。如基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建面向金融行業(yè)的低時延切片網(wǎng)絡(luò)、面向政企客戶的高帶寬切片網(wǎng)絡(luò)等。

（4）基礎(chǔ)設(shè)施層。該層為構(gòu)建整個端到端的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層次可分為接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)、以及用于承接客戶應(yīng)用的IT基礎(chǔ)設(shè)施。

總體來看，面向政企業(yè)務(wù)的端到端切片可以很好地滿足客戶的業(yè)務(wù)需求，很大程度上提升資源的利用效率。但同時切片技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)方面有待3GPP R16版本中進(jìn)一步完善，如切片的管理流程在R15中并未定義。

4 結(jié)束語

5G的規(guī)模商用，不僅僅是對于傳統(tǒng)移動通信方式、帶寬能力的逐代更迭，更多的將是依靠5G技術(shù)優(yōu)勢，與垂直行業(yè)的深度整合，賦能各行各業(yè)。雖然5G應(yīng)用前景廣闊，但是也面臨很大挑戰(zhàn)，如與行業(yè)應(yīng)用處于起步探索期，更多成熟可規(guī)模推廣的應(yīng)用有待進(jìn)一步驗證；網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本也是制約規(guī)模建設(shè)的主要因素，如何在傳統(tǒng)的建設(shè)模式基礎(chǔ)上進(jìn)一步探索新技術(shù)、新模式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)快速覆蓋也成為關(guān)注的重點。