一篇文章看懂，5G網(wǎng)絡(luò )切片是什么？

如果說(shuō)4G網(wǎng)絡(luò )是一把刀，足可削鐵如泥、吹毛斷發(fā)。那么，5G網(wǎng)絡(luò )就是一把瑞士軍刀，靈活方便、多功能用途。

4G網(wǎng)絡(luò )主要為智能手機而生。進(jìn)入5G時(shí)代，我們將面臨“下一件大事（the next big thing）” — 物聯(lián)網(wǎng)。無(wú)物不聯(lián)的時(shí)代，將有大量的設備接入網(wǎng)絡(luò )，這些設備分屬不同的工業(yè)領(lǐng)域，它們具有不同的特點(diǎn)和需求。換句話(huà)說(shuō)，它們對于網(wǎng)絡(luò )的移動(dòng)性、安全性、時(shí)延、可靠性，甚至是計費方式的需求是不同的。所以，5G網(wǎng)絡(luò )必須得像瑞士軍刀一樣靈活方便且具有多功能性。

舉兩個(gè)例子。

用于森林防火的物聯(lián)網(wǎng)應用中，分布于森林的大量傳感器檢測溫度、濕度和降水，它們是靜止不動(dòng)的，它們并不需要像智能手機一樣需要切換、位置更新等移動(dòng)性管理。一份NOKIA的報告顯示，預計5G網(wǎng)絡(luò )中有70%的設備是靜止不動(dòng)的，而移動(dòng)用戶(hù)僅占30%。

當5G應用于無(wú)人駕駛、遠程機器人控制等領(lǐng)域中，則要求超低的端到端時(shí)延，這個(gè)時(shí)延比智能手機無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)的時(shí)延要低得多，通常不能超過(guò)幾毫秒。

所以，面向不同的應用領(lǐng)域，5G網(wǎng)絡(luò )得像瑞士軍刀一樣。怎么辦？當全世界都在談5G的時(shí)候，通信業(yè)界里談?wù)摰米疃嗟氖?—— 5G網(wǎng)絡(luò )切片技術(shù)（Network Slicing）。網(wǎng)絡(luò )切片，已成為中國移動(dòng)，韓國KT、SK電信，日本KDDI 和NTT，以及愛(ài)立信、諾基亞、華為等設備商公認的最理想的5G網(wǎng)絡(luò )構架。

什么是網(wǎng)絡(luò )切片？最簡(jiǎn)單的理解，就是將一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò )切割成多個(gè)虛擬的端到端的網(wǎng)絡(luò )，每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò )之間，包括網(wǎng)絡(luò )內的設備、接入、傳輸和核心網(wǎng)，是邏輯獨立的，任何一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò )發(fā)生故障都不會(huì )影響到其它虛擬網(wǎng)絡(luò )。每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò )就像是瑞士軍刀上的鉗子、鋸子一樣，具備不同的功能特點(diǎn)，面向不同的需求和服務(wù)。

或者可以這么說(shuō)，就像你安裝電腦的時(shí)候，將你的物理硬盤(pán)分區，劃分成C盤(pán)、D盤(pán)、E盤(pán)…

為了進(jìn)一步了解5G網(wǎng)絡(luò )切片，我們先將5G網(wǎng)絡(luò )的應用場(chǎng)景劃分為三類(lèi)：移動(dòng)寬帶、海量物聯(lián)網(wǎng)（Massive IoT）和任務(wù)關(guān)鍵性物聯(lián)網(wǎng)（Mission-critical IoT）。

如上表所示，5G網(wǎng)絡(luò )的三類(lèi)應用場(chǎng)景的服務(wù)需求是不一樣的：

1）移動(dòng)寬帶

5G時(shí)代將面向4K/8K超高清視頻、全息技術(shù)、增強現實(shí)/虛擬現實(shí)等應用，移動(dòng)寬帶的主要需求是更高的數據容量。

2）海量物聯(lián)網(wǎng)

海量傳感器部署于測量、建筑、農業(yè)、物流、智慧城市、家庭等領(lǐng)域，這些傳感器設備是非常密集的，大部分是靜止的。

3）任務(wù)關(guān)鍵性物聯(lián)網(wǎng)

任務(wù)關(guān)鍵性物聯(lián)網(wǎng)主要應用于無(wú)人駕駛、自動(dòng)工廠(chǎng)、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域，主要需求是超低時(shí)延和高可靠性。

4G網(wǎng)絡(luò )主要服務(wù)于人，連接網(wǎng)絡(luò )的主要設備是智能手機，不需要網(wǎng)絡(luò )切片以面向不同的應用場(chǎng)景。

5G時(shí)代，不同領(lǐng)域的不同設備大量接入網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )將面向三類(lèi)應用場(chǎng)景：移動(dòng)寬帶、海量物聯(lián)網(wǎng)和任務(wù)關(guān)鍵性物聯(lián)網(wǎng)。

如何網(wǎng)絡(luò )切片呢？我們并不需要為每一類(lèi)應用場(chǎng)景構建一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，所以，它不是這樣的...

我們要做的是，將一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò )分成多個(gè)虛擬的邏輯網(wǎng)絡(luò )，每一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò )對應不同的應用場(chǎng)景，這就叫網(wǎng)絡(luò )切片。

5G白皮書(shū)里關(guān)于網(wǎng)絡(luò )切片的架構是這樣的：

我們將如何完成端到端的網(wǎng)絡(luò )切片呢？上面的內容太抽象，在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò )部署中我們是怎么做的呢？

1）5G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)和核心網(wǎng)：NFV

目前4G網(wǎng)絡(luò )中主要終端設備是手機，網(wǎng)絡(luò )中的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)部分（包括數字單元（DU）和射頻單元（RU））和核心網(wǎng)部分都采用設備商提供的專(zhuān)用設備。

如下圖：

為了實(shí)現網(wǎng)絡(luò )切片，網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化（NFV，Network Function Virtualization）是先決條件。本質(zhì)上講，所謂NFV，就是將網(wǎng)絡(luò )中的專(zhuān)用設備的軟硬件功能（比如核心網(wǎng)中的MME, S/P-GW和PCRF，無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)中的數字單元DU等）轉移到虛擬主機（VMs，Virtual Machines）上。這些虛擬主機是基于行業(yè)標準的商用服務(wù)器，它們是COTS商用現成產(chǎn)品，低成本且安裝簡(jiǎn)便。 簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是用基于行業(yè)標準的服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò )設備，來(lái)取代網(wǎng)絡(luò )中的專(zhuān)用的網(wǎng)元設備。

網(wǎng)絡(luò )經(jīng)過(guò)功能虛擬化后，無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)部分叫邊緣云（Edge Cloud），而核心網(wǎng)部分叫核心云（Core Cloud）。邊緣云中的VMs和核心云中的VMs，通過(guò)SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò )）互聯(lián)互通。

這樣，網(wǎng)絡(luò )采用NFV和SDN后，執行切片就非常容易了，像切面包一樣水平將網(wǎng)絡(luò )“切”成多個(gè)虛擬子網(wǎng)絡(luò )（片）就可以了。

如上圖所示，針對不同的應用場(chǎng)景，網(wǎng)絡(luò )被“切”成4“片”：

高清視頻切片：原來(lái)網(wǎng)絡(luò )中數字單元（DU）和部分核心網(wǎng)功能被虛擬化后，加上存儲服務(wù)器，統一放入邊緣云。而部分被虛擬化的核心網(wǎng)功能放入核心云。

手機切片：原網(wǎng)絡(luò )無(wú)線(xiàn)接入部分的數字單元（DU）被虛擬化后，放入邊緣云。而原網(wǎng)絡(luò )的核心網(wǎng)功能，包括IMS，被虛擬化后放入核心云。

海量物聯(lián)網(wǎng)切片：由于大部分傳感器都是靜止不動(dòng)的，并不需要移動(dòng)性管理，在這一切片里，核心云的任務(wù)相對輕松簡(jiǎn)單。

任務(wù)關(guān)鍵性物聯(lián)網(wǎng)切片：由于對時(shí)延要求很高，為了最小化端到端時(shí)延，原網(wǎng)絡(luò )的核心網(wǎng)功能和相關(guān)服務(wù)器均下沉到邊緣云。

網(wǎng)絡(luò )結構是這樣的：

當然，網(wǎng)絡(luò )切片技術(shù)并不僅限于這幾類(lèi)切片，它是靈活的，運營(yíng)商可以隨心所欲的根據應用場(chǎng)景定制自己的虛擬網(wǎng)絡(luò )。

2）邊緣云與核心云的連接： IP/MPLS-SDN

5G切片網(wǎng)絡(luò )通過(guò)SDN連接邊緣云和核心云里的VMs。核心云里有虛擬化的服務(wù)器，服務(wù)器的Hypervisor里運行著(zhù)內置的vRouter/vSwitch，SDN控制器負責在虛擬服務(wù)器與DC G/W路由器之間創(chuàng )建SDN tunnels，隨后，SDN控制器執行SDN tunnels和MPLS L3 VPN之間的映射，從而建立核心云與邊緣云之間的連接。

3）邊緣云與基站射頻單元的網(wǎng)絡(luò )切片

現在，我們來(lái)到前傳部分。如何完成5G 射頻單元（RU）與邊緣云之間（前傳）部分的切片？首先需要定義5G前傳的標準，目前并沒(méi)有統一的標準。下圖是國際電信聯(lián)盟（ITU）5G移動(dòng)通信標準研究小組（Focus Group on IMT-2020）曾提出的一個(gè)虛擬化前傳的結構圖，有興趣可以看看：

這就是5G網(wǎng)絡(luò )切片技術(shù)，有了它，5G才會(huì )成為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域鋒利的瑞士軍刀。

通信路上，一起走！

雷鋒網(wǎng)轉載于|網(wǎng)優(yōu)雇傭軍

本文轉自雷鋒網(wǎng)，如需轉載請至雷鋒網(wǎng)官網(wǎng)申請授權。

原文地址為一篇文章看懂，5G網(wǎng)絡(luò )切片是什么？