在各種新興業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)的今天，現(xiàn)有的4G LTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足日益增多的業(yè)務(wù)需求，因此未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)從“one size fits all”向“one size per service”過(guò)渡。在《網(wǎng)絡(luò)切片“火鍋論”：同一口鍋，不同的夢(mèng)想》一文中，我們解釋了網(wǎng)絡(luò)切片是什么。

那么端到端網(wǎng)絡(luò)切片究竟是如何實(shí)現(xiàn)的？在不同的網(wǎng)絡(luò)域，切片到底切的是什么？終端用不用切？這些切片又是如何管理的呢？

5G端到端網(wǎng)絡(luò)切片是指將網(wǎng)絡(luò)資源靈活分配，按需組網(wǎng)，基于5G網(wǎng)絡(luò)虛擬出多個(gè)具有不同特點(diǎn)且互相隔離的邏輯子網(wǎng)，每個(gè)端到端網(wǎng)絡(luò)切片均由無(wú)線網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)子切片組合而成，并通過(guò)端到端切片管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的管理。

無(wú)線網(wǎng)如何“切”

業(yè)務(wù)需求和應(yīng)用場(chǎng)景逐漸多樣化，無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）也需要具有靈活部署的特性，根據(jù)SLA（服務(wù)等級(jí)協(xié)議）需求的不同，進(jìn)行靈活的無(wú)線網(wǎng)子切片的定制。無(wú)線網(wǎng)主要是“切”協(xié)議棧功能和時(shí)頻資源。

1.協(xié)議棧功能模塊化分離
根據(jù)業(yè)務(wù)需求的不同，可以靈活地對(duì)無(wú)線網(wǎng)側(cè)協(xié)議棧功能進(jìn)行定制切分。無(wú)線側(cè)基站分為CU（集中單元）和DU（分布單元）兩個(gè)單元，這兩個(gè)單元是BBU拆分來(lái)的。解耦后的CU用于集中承載非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，DU則主要負(fù)責(zé)對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的處理，因此可以把跟時(shí)延相關(guān)性不大的功能上移到CU，跟時(shí)延強(qiáng)相關(guān)的下放到DU。像單向多播類(lèi)業(yè)務(wù)就可以讓這個(gè)切片功能最簡(jiǎn)化，而低時(shí)延類(lèi)業(yè)務(wù)可以把CU里的一些功能下沉到DU。

CU集中/DU分布的架構(gòu)可以為網(wǎng)絡(luò)切片提供良好的靈活性，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活地定制部署。

2.時(shí)頻資源的切分

• 無(wú)線時(shí)頻資源硬切：頻率、時(shí)間資源以固定的方式分配給每個(gè)特定的切片，用戶(hù)可利用這些靜態(tài)的無(wú)線資源接入切片網(wǎng)絡(luò)，但這種方式不靈活，網(wǎng)絡(luò)的資源利用率不高。

• 無(wú)線時(shí)頻資源軟切：對(duì)頻譜資源來(lái)講，可以獨(dú)立預(yù)留出一些資源給URLLC這種緊急性的業(yè)務(wù)使用，然后網(wǎng)絡(luò)切片的調(diào)度管理服務(wù)根據(jù)切片業(yè)務(wù)請(qǐng)求的實(shí)時(shí)到達(dá)情況按需分配時(shí)頻資源，并確保各切片間的資源平衡分配，這種切分方式讓整個(gè)頻譜資源利用率大幅提升，不會(huì)造成資源的浪費(fèi)。

傳輸網(wǎng)如何“切”

5G時(shí)代追求萬(wàn)物互聯(lián)，要滿(mǎn)足各種不同垂直行業(yè)的差異化需求，因此傳輸網(wǎng)切片網(wǎng)絡(luò)的不同業(yè)務(wù)之間需要互相隔離且能夠獨(dú)立運(yùn)維，需要給不同需求的業(yè)務(wù)分配不同的傳輸網(wǎng)切片，每個(gè)傳輸網(wǎng)切片就像一個(gè)獨(dú)立的物理網(wǎng)絡(luò)。

傳輸網(wǎng)切片運(yùn)用虛擬化技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)的鏈路、節(jié)點(diǎn)、端口等拓?fù)滟Y源虛擬化，在傳輸硬件設(shè)施中切分出多個(gè)邏輯的虛擬傳輸子網(wǎng)，在物理網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)建虛擬子網(wǎng)層。虛擬網(wǎng)絡(luò)具有獨(dú)立的管理面、控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面，各虛擬網(wǎng)絡(luò)之上可獨(dú)立支持各種業(yè)務(wù)，以此實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)之間的隔離。

傳輸網(wǎng)具有以下特點(diǎn)：

• 數(shù)據(jù)平面硬管道隔離：每個(gè)切面端到端硬管道隔離，不同的調(diào)度策略保證了不同切面的SLA。

• 控制平面隔離（協(xié)議/拓?fù)湫畔?資源）：每個(gè)切面都需要一個(gè)控制器來(lái)管理拓?fù)?、資源和協(xié)議棧。

核心網(wǎng)如何“切”

作為直接承接業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)層級(jí)，核心網(wǎng)需要具備可根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景靈活調(diào)配和部署網(wǎng)絡(luò)功能的能力，而傳統(tǒng)基于專(zhuān)用硬件的核心網(wǎng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足5G網(wǎng)絡(luò)切片在靈活性和SLA方面的需求，因此5G核心網(wǎng)要突破4G核心網(wǎng)中網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元只能集中式部署的限制。

5G核心網(wǎng)通過(guò)模塊化實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能間的解耦和整合，基于全新的服務(wù)化架構(gòu)（SBA架構(gòu)），將網(wǎng)絡(luò)功能解耦為服務(wù)化組件，組件之間使用輕量級(jí)開(kāi)放接口通信?？刂泼妗⒕W(wǎng)元之間都會(huì)走服務(wù)化架構(gòu)接口，不再走傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化接口。每種服務(wù)均可獨(dú)立擴(kuò)容演進(jìn)并按需部署，這種結(jié)構(gòu)高內(nèi)聚、低耦合，使核心網(wǎng)靈活、開(kāi)放、易拓展，從而可以滿(mǎn)足5G網(wǎng)絡(luò)切片按需定制和動(dòng)態(tài)部署的要求。

核心網(wǎng)切片中把網(wǎng)元功能打散，讓不同的網(wǎng)元來(lái)承擔(dān)不同的功能，這樣網(wǎng)絡(luò)切片功能就可以靈活地定制，根據(jù)不同需求進(jìn)行功能裁剪選擇，對(duì)于某些業(yè)務(wù)就可以刪減掉一些不需要的網(wǎng)元功能。

基于切片需求的功能裁剪，要判斷一些條件，比如終端是否能夠移動(dòng)？是否獨(dú)立部署Qos策略？是否需要獨(dú)立開(kāi)戶(hù)？是否有不同的計(jì)費(fèi)策略？這樣可以把一些不必要的功能刪減掉，提高網(wǎng)絡(luò)效率。下圖展示了水表業(yè)務(wù)的切片功能裁剪選擇。

相比現(xiàn)有核心網(wǎng)架構(gòu)，5G核心網(wǎng)利用虛擬化方式實(shí)現(xiàn)了控制/用戶(hù)平面分離。運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)際需求等，選擇匹配的服務(wù)模塊進(jìn)行集中或分散部署。

終端如何“切”

我們知道無(wú)線網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)都需要切片，那么終端到底要不要切片呢？

終端分為單用途終端和多用途終端，其需要匹配切片的資源調(diào)度，資源預(yù)留、隔離。單用途終端是感知不到切片的存在的，只需要由網(wǎng)絡(luò)控制切片選擇，而多用途終端則需要支撐應(yīng)用數(shù)據(jù)到切片的映射。

實(shí)際生活中一個(gè)終端往往需要支持多樣化的業(yè)務(wù)服務(wù)，一個(gè)終端有時(shí)需要接入多個(gè)不同的切片之中。當(dāng)終端向網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起初次連接請(qǐng)求時(shí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)通過(guò)識(shí)別請(qǐng)求信息后會(huì)建立業(yè)務(wù)交付連接。

網(wǎng)絡(luò)切片粒度選擇

網(wǎng)絡(luò)切片滿(mǎn)足了不同業(yè)務(wù)差異化服務(wù)的需求，為多種應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)提供了很大的幫助，那么網(wǎng)絡(luò)切片到底要切割到什么程度？切片越精細(xì)越好嗎？

首先切片顆粒過(guò)粗的話，切片網(wǎng)絡(luò)的靈活性就會(huì)較差，差異化服務(wù)的需求將難以滿(mǎn)足，切片顆粒過(guò)細(xì)（切片切割的隔離度越高），越容易實(shí)現(xiàn)差異化及獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，但是會(huì)造成不同切片之間的動(dòng)態(tài)管理和資源共享難度增加，對(duì)平臺(tái)、編排、管理等都是比較大的挑戰(zhàn)。因此一定要基于業(yè)務(wù)場(chǎng)景的實(shí)際需求來(lái)選擇切片的粒度，要合理地切分網(wǎng)絡(luò)資源，盡量把同種類(lèi)型的業(yè)務(wù)合并在一個(gè)切片里面。

目前網(wǎng)絡(luò)切片粒度按網(wǎng)絡(luò)的隔離程度分為L(zhǎng)0 - L5一共六級(jí)，在業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)QoS（服務(wù)質(zhì)量）要求相對(duì)不高時(shí)，共用網(wǎng)絡(luò)資源（L5粒度）會(huì)為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)更高的成本效益。當(dāng)需要高QoS業(yè)務(wù)保障需求后，需要逐步向L0粒度的切片策略演進(jìn)，以獲得更高的性能保障。

切片編排管理

端到端的網(wǎng)絡(luò)切片涉及到了無(wú)線接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)等，在給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)靈活性的同時(shí)，也增加了管理的復(fù)雜性，各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由不同的設(shè)備廠商提供，切片的編排、部署和互通等方面都存在著一定的難度。因此需要智能化的管理，實(shí)現(xiàn)切片的端到端編排管理，端到端的網(wǎng)絡(luò)切片的管理和編排涉及到切片的生命周期管理，比如切片的設(shè)計(jì)、實(shí)例化、縮擴(kuò)容、終止等。

問(wèn)題與挑戰(zhàn)

1、網(wǎng)絡(luò)切片轉(zhuǎn)換：漫游場(chǎng)景下本地網(wǎng)絡(luò)切片不能支持用戶(hù)接入網(wǎng)絡(luò)，就會(huì)造成用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)中斷，一個(gè)可能的解決方案是將用戶(hù)轉(zhuǎn)換到默認(rèn)切片下，但是在切片轉(zhuǎn)換過(guò)程中如何保持IP會(huì)話的連通性、偵測(cè)轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)的任務(wù)應(yīng)該交給用戶(hù)終端還是交給網(wǎng)絡(luò)，都是需要考慮的問(wèn)題。

2、用戶(hù)狀態(tài)維持：用戶(hù)的狀態(tài)信息可能會(huì)在多個(gè)切片中傳遞，如何管理用戶(hù)狀態(tài)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

3、異廠家組網(wǎng)兼容性：5G網(wǎng)絡(luò)切片在實(shí)際部署中還可能會(huì)面臨異廠家切片互操作的一些問(wèn)題，不同廠家設(shè)備間的差異化依會(huì)導(dǎo)致設(shè)備組網(wǎng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)資源或切片功能間的共享存在風(fēng)險(xiǎn)。

4、多業(yè)務(wù)并發(fā)風(fēng)險(xiǎn)：盡管切片架構(gòu)能為業(yè)務(wù)帶來(lái)便利，但當(dāng)區(qū)域內(nèi)需要同時(shí)構(gòu)建不同網(wǎng)絡(luò)切片時(shí)，業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)差異化的需求將對(duì)網(wǎng)元部署提出挑戰(zhàn)。

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