5G網(wǎng)絡(luò),切片才好用!
為滿足這些需求,5G 網(wǎng)絡(luò)通過(guò)對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的資源和功能進(jìn)行劃分,形成了不同的網(wǎng)絡(luò)切片。每個(gè)切片可以被看作是一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò),是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)靈活性和可擴(kuò)展性的關(guān)鍵技術(shù)之一,在提高網(wǎng)絡(luò)安全性的同時(shí), 降低了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)投資成本。當(dāng)全世界都在談5G的時(shí)候,通信業(yè)界里談?wù)摰米疃嗟氖恰?5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)(Network Slicing)。網(wǎng)絡(luò)切片,已成為中國(guó)移動(dòng),韓國(guó)KT、SK電信,日本KDDI 和NTT,以及愛(ài)立信、諾基亞、華為等設(shè)備商公認(rèn)的最理想的5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。
網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的定義
網(wǎng)絡(luò)切片是將一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)切割成多個(gè)虛擬的端到端網(wǎng)絡(luò),每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)之間(包括網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備、接入、傳輸和核心網(wǎng))是邏輯獨(dú)立的,任何一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障都不會(huì)影響其他虛擬網(wǎng)絡(luò)。依據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景可將 5G網(wǎng)絡(luò)分為 3 類: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)。由于 5G 網(wǎng)絡(luò)的3 類應(yīng)用場(chǎng)景的服務(wù)需求不同,且不同領(lǐng)域的不同設(shè)備大量接入網(wǎng)絡(luò),這時(shí)網(wǎng)絡(luò)切片就可以將一個(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(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景,從而滿足不同的需求。如上表所示,5G網(wǎng)絡(luò)的三類應(yīng)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(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)等應(yīng)用,移動(dòng)寬帶的主要需求是更高的數(shù)據(jù)容量。2)海量物聯(lián)網(wǎng)海量傳感器部署于測(cè)量、建筑、農(nóng)業(yè)、物流、智慧城市、家庭等領(lǐng)域,這些傳感器設(shè)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(yīng)用于無(wú)人駕駛、自動(dòng)工廠、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域,主要需求是超低時(shí)延和高可靠性。網(wǎng)絡(luò)切片要做的就是將一個(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(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。網(wǎng)絡(luò)切片是怎么個(gè)切法
實(shí)際上,從2G到4G網(wǎng)絡(luò)只是實(shí)現(xiàn)了單一的電話或上網(wǎng)需求,卻無(wú)法滿足隨著海量數(shù)據(jù)而來(lái)的新業(yè)務(wù)需求,且傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)改造起來(lái)非常麻煩;而5G可以說(shuō)是為了應(yīng)用而生,需要面向多連接與多樣化業(yè)務(wù),需要部署更靈活,還要分類管理,而網(wǎng)絡(luò)切片正是這樣一種按需組網(wǎng)的方式。就像上面這張圖展示的那樣,運(yùn)營(yíng)商在同一的基礎(chǔ)設(shè)施上“切”出多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò),每個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片從無(wú)線接入網(wǎng)到承載網(wǎng)再到核心網(wǎng),都是邏輯上隔離,且每個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片至少包括無(wú)線子切片、承載子切片和核心網(wǎng)子切片,以適配各類業(yè)務(wù)與應(yīng)用。可以說(shuō),網(wǎng)絡(luò)切片做到了端到端的按需定制并保證隔離性。那么,如何實(shí)現(xiàn)端到端的網(wǎng)絡(luò)切片呢?NFV是先決條件。比如核心網(wǎng),NFV先從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中分離軟硬件,硬件由通用服務(wù)器統(tǒng)一管理,軟件則由不同的NF承擔(dān),以實(shí)現(xiàn)靈活滿足業(yè)務(wù)需求。這樣看來(lái),“切”這個(gè)動(dòng)作實(shí)際上就是在進(jìn)行資源重組。重組的依據(jù)是什么呢?其實(shí),是根據(jù)SLA(服務(wù)等級(jí)協(xié)議)為指定的通信服務(wù)類型,選擇它需要的虛擬和物理資源。這里,SLA包括了用戶數(shù),QoS,帶寬等多項(xiàng)參數(shù),且不同的SLA將定義不同的通信服務(wù)類型。當(dāng)然,這并不是說(shuō)我們需要為每一個(gè)服務(wù)都建一個(gè)專用網(wǎng)絡(luò),因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在一個(gè)獨(dú)立的物理網(wǎng)絡(luò)上,可以切分出多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò),所以說(shuō)它真的非常節(jié)省成本!因此,我們說(shuō)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,切片越多加載的應(yīng)用越多,意味著其網(wǎng)絡(luò)價(jià)值越大,性價(jià)比也就越高。目前,5G幾個(gè)主流的應(yīng)用場(chǎng)景,包括eMBB、uRLLC、mMTC三個(gè)通信服務(wù)類型,當(dāng)然還有公認(rèn)的5G未來(lái)殺手級(jí)應(yīng)用之一的VR、AR,自動(dòng)駕駛,無(wú)人機(jī),智能電網(wǎng),無(wú)線醫(yī)療,5G將提供適配不同領(lǐng)域需求的網(wǎng)絡(luò)連接特性,推動(dòng)各行業(yè)的能力提升與轉(zhuǎn)型。例如在自動(dòng)駕駛中,其所依賴的V2X通信,需要的是低延遲卻不一定需要高吞吐量,在汽車(chē)行駛時(shí)觀看的媒體服務(wù)需要高吞吐量且容易受到延遲影響,兩者都可以通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)切片上的相同公共物理網(wǎng)絡(luò)傳送,以優(yōu)化物理網(wǎng)絡(luò)的使用。又或者在智能電網(wǎng),用5G網(wǎng)絡(luò)切片承載電網(wǎng)業(yè)務(wù)是一種全新的嘗試,將運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)資源以相互隔離的邏輯網(wǎng)絡(luò)切片,按需提供給電網(wǎng)公司,可以應(yīng)用在智能電網(wǎng)用電信息采集、分布式電源、電動(dòng)汽車(chē)充電樁控制精準(zhǔn)負(fù)荷控制等關(guān)鍵業(yè)務(wù)中,滿足電網(wǎng)不同業(yè)務(wù)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)能力的差異化需求。網(wǎng)絡(luò)切片的分類及應(yīng)用
5G 網(wǎng)絡(luò)切片的目標(biāo)是結(jié)合終端設(shè)備、接入網(wǎng)資源、核心網(wǎng)資源、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)管理系統(tǒng),為不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景或業(yè)務(wù)類型提供獨(dú)立、隔離和集成的網(wǎng)絡(luò)。1、網(wǎng)絡(luò)切片的 2 種形式(1)獨(dú)立切片擁有獨(dú)立功能的切片,包括控制面、用戶面及各種業(yè)務(wù)功能模塊,為特定用戶群提供獨(dú)立的端到端專網(wǎng)服務(wù)或者部分特定功能服務(wù)。(2)共享切片共享切片即資源可供各種獨(dú)立切片共同使用的切片。共享切片提供的功能可以是端到端的,也可以提供部分共享功能。2、端到端網(wǎng)絡(luò)切片(1)空中接口的網(wǎng)絡(luò)切片空中接口的網(wǎng)絡(luò)切片概念是指對(duì)物理無(wú)線電資源進(jìn)行適當(dāng)劃分,將其映射到邏輯資源,并且基于邏輯物理資源創(chuàng)造媒體訪問(wèn)控制和更高層的操作。(2)無(wú)線接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)切片考慮到切片的特殊性,無(wú)線接入網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)切片描述了控制平面和用戶平面的優(yōu)化配置。此外, 還需要研究?jī)蓚€(gè)方面。a、無(wú)線接入類型。它支持由切片提供的服務(wù)。b、無(wú)線接入網(wǎng)功能的正確配置。它適用于基于需求的每個(gè)切片中的合適的單元部署。基于QoS 需求、通信負(fù)載或通信類型等因素,RAN 體系結(jié)構(gòu)對(duì)于每個(gè)切片應(yīng)做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。例如,由于RAN 配置,每個(gè)切片使用不同類型的單元:切片 1只使用宏單元;切片 2 只使用小單元;切片 3 使用宏單元和小單元。在其他場(chǎng)景中,切片 1 可以使用宏單元和小單元,而切片 3 只使用小單元。(3)核心網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)切片由于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡(luò)兩種技術(shù),核心網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)切片是可能的。軟件定義網(wǎng)絡(luò)的目的是將控制平面和數(shù)據(jù)平面分離。此外,控制平面應(yīng)該通過(guò) API 來(lái)編程,以引入管理的靈活性。支持 SDN 類平面分離是 5G 核心網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的主要原則之一,因?yàn)樗试S:a、數(shù)據(jù)和控制資源的獨(dú)立調(diào)整;b、數(shù)據(jù)平面更接近用戶設(shè)備;c、適當(dāng)選擇不同切片所需的數(shù)據(jù)平面功能。3、網(wǎng)絡(luò)切片的 3 種部署場(chǎng)景(1)共享切片與獨(dú)立切片縱向分離。端到端的控制面切片作為共享切片,在用戶面形成不同的端到端獨(dú)立切片??刂泼婀蚕砬衅瑸樗杏脩舴?wù),對(duì)不同的個(gè)性化獨(dú)立切片進(jìn)行統(tǒng)一管理,包括鑒權(quán)、移動(dòng)性管理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。(2)獨(dú)立部署各種端到端切片,每個(gè)獨(dú)立切片包含完整的控制面和用戶面功能,形成服務(wù)于不同用戶群的專有網(wǎng)絡(luò),如 CIoT、eMBB 和企業(yè)網(wǎng)等。(3)共享切片與獨(dú)立切片橫向分離,共享切片實(shí)現(xiàn)一部分非端到端功能,后接各種不同的個(gè)性化獨(dú)立切片。典型應(yīng)用場(chǎng)景包括共享的vEPC+GiLAN 業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)。
5G 技術(shù)作為面向未來(lái)新需求的新一代通信技術(shù),已經(jīng)獲得了全球范圍的廣泛關(guān)注,并得到了幾乎所有電信運(yùn)營(yíng)商。電信設(shè)備制造商和研究機(jī)構(gòu)的支持,其技術(shù)發(fā)展獲得了全產(chǎn)業(yè)鏈的支持,為未來(lái)商用做好了充分準(zhǔn)備。在網(wǎng)絡(luò)切片的推動(dòng)下,未來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)的場(chǎng)景將會(huì)得到實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)工廠、遠(yuǎn)程醫(yī)療、無(wú)人駕駛、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等以超高速率、超低時(shí)延、高可靠性的通信為基礎(chǔ)的新技術(shù)日益普及,這給人們的生活帶來(lái)了更大便利,極大地改變了人們的生活方式。
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