5G网络中的网络切片结构分析

5G技术发展已经进入到第三阶段测试验证中后期，完成这一阶段的工作后，5G技术就将步入预商用层级，相当于大学生毕业前的实习期，2020年迎来正式商用期。5G技术的先进性是能满足人们生产生活的不同需求，作为5G网络中关键功能的网络切片技术功不可没。下面就让我们一起剖析一下网络切片的结构。

网络切片的概念

网络切片的概念

网络切片的概念

网络切片是基于客户需求，提供可设计、可部署、可维护的逻辑网络。客户不同业务场景的需求，对应不同的网络切片实例。网络切片实例包含网络、存储、计算等资源，以及资源相互间的协同连接。网络功能通过虚拟网元和网络管理系统实现。网络中的终端、接入网、传输网、核心网、业务网络等都可称之为网元。网络切片的需求提出者、使用者，称为租户。

网络切片的需求

网络切片的概念

网络切片的概念

5G技术应用广泛，不同行业对5G网络的时延、移动性、覆盖、可靠性、速率、连接密度、连接成本等特性需求不同，这些差异化业务需求可以归结为以下三类：连接性能、网络功能、安全可靠性。

连接性能：网络的上行、下行、吞吐率、时延、移动性、覆盖概率；

网络功能：用户ID管理、鉴权认证、位置、话单、计费、会话、业务感知；

安全可靠性：可用性、可快速恢复、安全、可隔离。

作为5G网络侧关键技术的网络切片，能灵活调度及合理分配5G网络资源，满足不同行业客户的差异化需求。

网络切片的原理

网络切片的概念

网络切片的概念

5G网络的软件化、自动化、模块化等功能，确保了网络切片功能的实现。网络切片管理功能结构如图1所示。

图1网络切片管理功能结构图

网络切片是用来为用户提供服务的，根据业务的需求，对业务进行资源调配管理，形成客户需要的产品和服务，对应的就是一个网络切片实例。客户可以自己管理或者通过租户进行管理，满足自己的服务需要。

在为租户提供服务的过程中，网络切片管理需要调动各种基础资源，包括无线接入资源、传输资源、核心网资源。基于切片与业务的特点，进行选择。

在无线接入网层面，对协议栈的订制裁剪，时频资源的软切或者硬切。

在传输网层面，数据平面与控制平面的隔离，采用基于ETH的切面技术或者光传输层切面技术，数据面IP包正常时延或者低时延转发，不同带宽的选择。

在核心网层面，控制（CP）与承载（UP）的分离,对控制面模块和用户面模块的调用和功能剪裁，基于业务需求，对功能模块进行灵活的设计分布。

网络切片是一个端到端的逻辑网络，切片网络功能的实现，可以基于虚拟网元，也可以基于物理网元。基于SDN/NFV基础上创建的网络切片更高效。网络切片实例管理分为三个阶段：设计激活、切片运行和切片删除。如图2所示。

图2网络切片实例流程图

在设计激活阶段，根据业务需求设计切片，调用网络资源，进行功能配置，激活业务，输出网络切片蓝图，用来生成网络切片实例。一个网络切片蓝图可以生成多个网络切片。

在网络切片运行阶段，通过软件对网络进行监控，汇报网络运行状态，对标网络指标，实时更新、调整、配置网络切片，满足租户的业务变化需求。

在网络切片删除阶段，根据网络运营的调整需要，进行网络切片的删除或者迁移。对删除后的切片进行资源释放。

网络切片的应用

网络切片的概念

网络切片的概念

5G网络的应用场景包括增强移动宽带（eMBB）、海量机器通信（mMTC）、超高可靠低时延通信（uRLLC），网络切片实例的性能类型与之相对应，包括智能手机移动互联网切片、宽带视频网切片、安全监控网切片、车联网切片，这些应用将网络划分为若干个不同的网络切片，服务于不同行业的不同用户群体。智能化的网络也会根据用户的需求，将用户接入到相应的切片应用中为其服务。

5G网络的智能化也体现在网络切片可以根据不同类型的业务需求，对网络模块进行灵活部署：

对增强移动宽带（eMBB）业务，可以选择把该业务的网络切片中控制面功能集中部署到核心网数据中心，在靠近用户面的数据中心分布式部署多个数据面；

对海量机器通信（mMTC）业务，将该业务网络切片中的控制面和数据面网络功能集中部署在核心网数据中心；

对超高可靠低时延通信（uRLLC）业务，将该业务网络切片中的用户数据面网络功能模块部署在靠近用户的边缘数据中心。

网络切片的意义

网络切片的概念

网络切片的概念

通过对5G网络中网络切片的全过程管理，包括切片的构建和激活、运行状态的监控、更新、迁移、共享、扩容、缩容和删除，实现切片在网络中根据不同业务需求的灵活部署，有力支撑了5G网络服务客户差异化的应用场景和需求，有力提升了5G网络高质量、高效独立闭环管理与应用的能力，有力促进了信息化与实体经济的高效融合，有力推动了国家网络强国战略的落地进程。