5G关键技术：网络切片

在5G中，网络切片作为一种新的概念将用于下一代架构上的多个独立逻辑网络。5G的场景和需求多样，不同的场景对网络的功能、性能有不同的需求，不同场景网络的优化和需求差异可能较大。如果每种场景都建设专网，会増加运营商建网和运营的成本，造成资源浪费，因此5G切片应运而生。
 
传统的网络架构属于一刀切的网络架构，而在5G系统中，将满足新兴市场的需求，并且可以根据运营商及其用户终端的需求附属相应的功能及特点。网络切片可以让运营商在同一套硬件基础设施上切分岀多个虚拟的逻辑的端到端网络，每个网络切片从接入网到传输网再到核心网存在逻辑隔离，可以适配各种类型服务的不同特征需求，从而满足大容量、低时延、超大连接以及多业务支持的需求。
 
网络切片可以分为独立切片和共享切片。
 
独立切片指拥有独立功能的切片，为特定用户群提供独立的端到端专网服务或者部分特定功能服务。
 
共享切片，共享切片提供的功能可以是端到端的，可供各种独立切片共同使用，也可以是提供部分共享功能。
 
两种网络切片的部署场景有以下3种。
 
（1）共享切片与独立切片纵向分离端到端的控制面切片作为共享切片，在用户面形成不同的端到端的独立切片控制面共享切片为所有用户服务，对不同的个性化独立切片进行统－的管理，包括鉴权、移动性管理、数据存储等，网络切片部署场景1如图1所示：

网络切片部署场景1

（2）独立部署各种端到端切片，每个独立切片包含完整的控制面和用户面功能，形成服务于不同用户群的专有网络，如CloT、eMBB、企业网等，网络切片部署场景2如图2所示：

图2 网络切片部署场景2

（3）共享切片与独立切片横向分离，共享切片实现一部分非端到端功能，后接各种不同的个性化的独立切片。典型应用场景包括共享的vEPC＋GiLAN业务链网络，网络切片部署场景3如图3所示。

图3 网络切片部署场景3

在传统架构中，通常数据传输仅共同使用一个切片，一旦共享资源管理不当，如资源过载或拥塞，可能会对另一种正常的资源传输产生不利影响，所以多个切片之间的隔离是极其重要的。
 
目前，4G移动网络主要是服务于移动手机，只能给手机做一些比较局限的优化。但是到了5G时代，无线移动网络能服务各种类型和需求。其中应用场景如移动宽带、物联网等需要不同的网络类型，在移动性、计费、安全、策略控制、延时可靠性等方面有各不相同的要求。
 
MGMN联盟早在2015年3月初就已经发布了NGMN5G白皮书，其中定义了5G八大类24种典型场景，覆盖了现今业务的所有5G场景。例如，连接宽带从50kbit／s～1Gbi／s，时延从1ms到秒级，每平方千米的连接数从200个到15万个，移动性从静止到缓慢及高速的500km／h。对于自动驾驶、自动手术的要求是很高的，必须实现其时延最小化，传输速率极高，这样才能确保工作运行无障碍，事故率低。但像视频娱乐之类的传输，对于可靠性要求并不完全那么严格。
 
最新的有关于网络功能虚拟技术的研究表明，在未来5G的网络架构下，在同样的物理基础设备上利用网络功能虚拟化技术，通过编排和管理，使每种业务都分配到相匹配的虚拟专用资源。对于这些业务本身来说，分配的资源将是独有无竞争的且与其他业务之间是相互隔离状态的。这将充分地提高网络规模效应和物理资源使用率，降低网络配置的成本。
 
其主要分为以下几种切片：智能手机切片，以部署和分布在整个网络成熟的网络功能，即可实现典型的智能手机使用的5G切片；车辆自动驾驶切片，以安全可靠的时延作为基准；loT型切片主要是运用在大型设备中。当然，网络切片技术绝不仅限于这几类切片，它的实现是非常灵活的，运营商可以随心所欲地根据应用场景定制自己的虚拟网络。