5G網絡端到端切片技術應用探究

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摘要：網絡切片作為5g網絡的關鍵技術之一，其在5G網絡解決提供差異化服務保障方面發揮著重要作用。隨著商用5G網絡不斷擴張和業務深化，如何建設合適的網絡切片技術在面臨5G業務場景日益多樣化挑戰的同時愈發重要。為了更好適應今后的5G網絡建設發展需要，網絡可以根據不同的業務場景切割成對應的虛擬網絡，以滿足當前特定業務場景的需求，提高用戶的服務質量。以5G端到端切片技術為研究對象，文章從無線子切片、承載子切片和核心網子切片等方面闡述，著重介紹在不同場景下端到端切片技術的側重點和技術要求。同時結合業務發展預測運營商的實際建設需要，為不同5G業務場景下的網絡切片指出可能存在的潛在問題，并提供建設方案。

關鍵詞：5G；端到端；網絡切片；無線子切片；網絡建設；協議棧

0引言

在國家、運營商和相關行業的大力扶持下，5G網絡建設飛速發展。以網絡直播、智能駕駛和VR/AR等為代表的新型業務依托5G網絡蓬勃發展，并根據人們的需要不斷變化。隨著5G網絡建設程度不斷擴大和深入，新場景和新業務如雨后春筍般出現。以大帶寬、低時延和高可靠性為特征的高服務質量對于5G網絡提出新的要求，如何建設更加適合行業發展的5G網絡是今后重要的研究內容[1]。網絡切片是基于應用場景和業務需求而設計的一種邏輯網絡方案，其目的是為了用現有的資源來滿足最多的業務需要。網絡切片是5G網絡的關鍵技術之一，它可以根據實際業務需求組建臨時邏輯網絡，以滿足不同場景業務的需要。通過靈活匹配不同業務和場景，在充分共享物理網絡資源的同時最大限度滿足用戶需求。具備以上特性，網絡切片可以保障業務的端到端服務等級協議。因此，網絡切片在運營商方面占有舉足輕重的地位。如何設計和規劃網絡切片是一個值得廣泛關注的研究熱點[2]。

1網絡切片

5G網絡切片需要基于SA網絡架構實現。根據不同的業務需求，其目的功能也會有所差異。考慮到運營商的運維成本和用戶服務質量，網絡切片在具體要求方面有不同標準[3]。5G網絡切片包含組網、存儲運算和連接關系等技術域，其端到端架構設計如圖1所示。運營商通過網絡切片可實現在多種差異業務場景下高效、動態、靈活的組網[4]。同時能夠結合業務需要分割不同業務網絡，保障不同用戶群體的需求。因此，運營商可以通過網絡切片實現高質量的運營，并使得多種業務獨立運行。

2關鍵技術

一個端到端網絡切片需要多個領域協作，通過不同的網絡子切片靈活組網，實現在同一網絡下為不同業務提供高質量服務的目的。考慮到實際情況[5]，運營商需根據具體應用場景制定不同的關鍵指標（網絡性能、安全可靠性和網絡運維為重要參考指標）。關鍵參考指標及其內容見表1所列。

3實現設計

網絡切片遵循“橫向協同，縱向到底”的原則，實現縱向無線、承載和核心網等三層切片管理功能，橫向實現網絡切片內部間的業務功能，完成5G端到端切片[6-7]。網絡切片的橫向和縱向功能管理如圖2所示。

3.1無線子切片

物理層是5G網絡的系統底層，因此無線子切片對于網絡切片而言是最基層、最重要的組成部分。該部分包含切片資源的劃分、隔離、選擇、移動性管理和QoS等方面的內容。3.1.1協議棧功能靈活的協議棧功能切片可有效提高5G網絡性能，以滿足差異化業務需求。將無線基站拆分為CU和DU功能單元：CU用來承載非實時業務，DU負責處理實時業務。可根據不同的業務指標動態將不同的功能分開并通過CU和DU分別執行。例如DU處理時延強相關業務，CU承載其他業務，簡化協議棧功能，極大提高了網絡處理能力。但CU和DU的功能不是固定的，可根據網絡需要交換兩者內部功能。3.1.2無線時頻資源將無線時頻資源分為無線時頻資源硬切和無線時頻資源軟切。軟切相較于固定頻率的無線時頻資源切片而言，其優點是可以做到按需分配切片間的資源，極大地提高了不同業務對于不同無線時頻資源的利用效率。同時軟切可以根據切片業務實現實時調度管理，有效提高網絡的魯棒性。

3.2承載子切片

SDN可以將承載視作資源池，將承載切割成網絡切片進行靈活分配，構造虛擬網絡可有效提高物理層和鏈路層間的業務交換能力。傳輸網采用網絡切片方式分割成多個虛擬網絡，將網絡物理層端口、節點和鏈路等拓撲資源虛擬化，提高網絡接入性能。同時分割出的虛擬網絡不僅具備獨立于其他虛擬網絡的承載功能，還能夠支持高層的各種業務。承載子切片可以靈活組合和分割，進一步提高了5G網絡的性能。

3.3核心網子切片

核心網基于SBA重構。微服務按業務需求進行靈活編排，形成不同的切片。根據時延、可靠性和吞吐量等參數進行動態組合，以滿足不同業務需求。也可以根據需要添加或減少相應切片以滿足特殊業務場景需要。根據時延或帶寬等的不同，切片的微服務可以靈活部署在網絡的不同位置，以滿足不同業務場景需要。這使得運營商可以根據實際核心網絡情況動態調整切片方案，進一步降低網絡運維成本。最后，經過無線、承載和核心網等縱向子切片的協同工作，為端到端的橫向切片eMBB、mMTC和uRLLC提供支撐，使不同的業務可以在不同的切片之上暢行。

4結語

5G網絡端到端切片針對未來多樣化的應用場景具有深遠的意義和影響。以5G端到端切片技術為研究對象，文章從無線子切片、承載子切片和核心網子切片等方面展開闡述，著重介紹在不同場景下端到端切片技術的側重方面和技術要求。考慮到未來業務場景會有革命性變革，網絡切片技術也會隨之改變，因此如何讓網絡切片技術更好地服務于5G網絡，仍舊是一個極具活力的開放性問題[8-10]。

作者:劉亨 單位:中國移動通信集團廣東有限公司