基于5G网络无线切片技术的市场业务增长方案研究

马文涛，冯慧琼，赵国华

（1.中国移动通信集团山西有限公司运城分公司，山西 运城 044000；2.中国移动通信集团山西有限公司太原分公司，山西 太原 030001）

1 研究背景与解决目标

从近年来运营商电信业务的发展情况来看，利润增长乏力，以后各电信运营商很可能走向断崖式负增长，再加上“降费提速”的巨大压力的存在，只有通过“降低成本”和“发现利润增长点”才能破解困境。但是成本的持续压降，会导致运营成本、采购成本、人力成本的降低，进而会出现网络质量的下降，优秀人才的流失。而在发现利润增长点方面，随着用户ARPU值连年下降，用户数也已经负增长，相互竞争惟一的手段就只剩下低价竞争，不限量套餐的引入导致行业资费竞争恶化，而物联网产业的发展滞后，远未达到大规模商用，想要依靠物联网来扩充用户、提升收入成为利润增长点还为时尚早。随着5G网络的大规模建设，针对5G网络是否能成为运营商利润快速增长的阻燃剂是近年来各行业持续探讨的话题。

2 5G无线网络技术对切片的支持

之所以5G能担此重任，最主要的一个技术是5G网络切片。5G端到端网络切是什么呢？众所周知，5G先天具有eMBB，mMTC和uRLLC三大应用场景，也叫三大应用子网，这些网络之间是独立不受影响，每张子网络内部的不同业务使用QoS来进行管理。并且在同一类子网络之下，还可以再次进行资源的划分，形成更低一层的子网络，把QoS进行了维度扩展，这些相互隔离的子网络就叫做网络切片或者子切片。每个端到端网络切片均由无线网、传输网、核心网子切片组合而成，并通过端到端切片管理系统进行统一的管理，并根据不同业务应用对用户数、QoS、带宽的要求，将物理网络切成多张相互独立的逻辑网络。如果把4G网络比作一把刀，那么5G网络堪称功能齐全的瑞士军刀，因为5G使用了网络切片技术，切出了多张虚拟网络让业务变得更加灵活多样，也就是按照需求方定制出你想要的5G网络，这个网络从时延、带宽、用户、质量保证（QoS）等各方面满足需求方要求。

2.1 SA组网架构

SA就是独立组网，而NSA叫非独立组网，区别在于非独立组网采用LTE网络与5G NR同时连接，NR控制面锚定于LTE网络，并利用LTE的核心网实现信令回传。而在独立组网模式下，NR直接与5G核心网连接，它不再依赖4G网络，从无线网到核心网是一个完整独立的5G网络。这两种组网方式，在各项KPI上差别较大，比如网络时延、上行带宽、网络灵活敏捷性和服务可靠性等，比较于GSM/TD-SCDMA/LTE，5G核心网是一次革命性的设计，它基于云原生和SBA服务化架构，赋能敏捷高效的实现“网络切片”，不同的切片应对不同行业的多样化的5G用例，不同的业务采取不同的QoS，这样可大大提升网络服务质量，并可降低部署成本，从而帮助运营商从个人市场向商业市场拓展，寻求新的商业模式和收入增长点。

但在NSA组网下，由于没有5G核心网，是不能够支持网络切片的，因此在NSA的组网结构在网络时延、业务部署敏捷性和服务可靠性上以及在支持5G新用例方面，会大打折扣。SA组网架构是网络切片的必要条件。

2.2 频谱共享、资源预留

从无线资源角度进行分析：第一，通过频谱共享，资源调度优先级。其主要特征是每个TTI（典型值是0.5 ms），进行RB（典型值是260Khz）粒度的资源分配，高优先级切片用户优先占用资源，容易达到所需速率。transmission time interval （TTI）发送时间间隔； resource block （RB）资源块。

第二，频谱分割，资源预留。技术上可以实现面向切片级的RB粒度频谱预留，但是无线空口信道复杂，多天线（MIMO）的流数因素，频选的干扰因素等使得频谱的资源利用率并不能直接转换为下载速率；为不同切片保留频谱会导致运营商频谱碎片化，频谱利用率下降。

图1 频谱共享，资源调度优先级

图2 频谱分割，资源预留

两种方法需要匹配业务诉求与网络能力，进行频谱分割。第一阶段先通过资源调度优先级，第二阶段（按需驱动）进行资源预留与频谱隔离。在具体实现上，所有切片业务都配置在2.6 GHz上，不同业务通过配置不同的目标速率以差异化优先级方式共享频谱资源。下行带宽为主的业务可以2.6 GHz为主；上行带宽为主的业务可以4.9 GHz为主；低时延高可靠（往往也需要广覆盖）的业务以FDD NR为主（FDD之前可以使用物理层增强、预调度等技术）；在每个频点（具备差异化的硬能力资源集合），切片用户间仍可通过不同的调度优先级体现差异化。

图3 频谱隔离的应用场景

2.3 CU/DU架构分离

2016年11月，中国移动研究院联合国内外部分设备上和芯片厂商发布了“迈向5G C-RAN：需求、架构与挑战”白皮书，其中对CU和DU分离架构论述如下：“5G的基带处理单元（BBU）功能将被重构为集中单元（CU）和分布单元（DU）两个功能实体。集中单元与分布单元的切分以处理内容的实时性进行区分。集中单元设备主要包括非实时的无线高层协议栈功能，并实现部分核心网功能下沉和边缘应用业务的部署，而分布单元设备主要处理物理层功能和实时性需求较强的层二功能”。采用集中和分布单元架构后，两个单元可以由独立的硬件来实现。从功能实现来看，一部分核心网功能可以下移到集中单元甚至分布单元中，用于实现对时延要求比较高的切片业务。而原有的层一/层二/层三等功能都在基带处理单元中实现，新的架构下可以将层一/层二/层三功能进行分离，分别放在集中单元和分布单元甚至射频单元中来实现，以便灵活地应对各种不同业务需求的变化。

由此可见，5G系统中采用CU-DU分离架构后，传统BBU和RRU网元及其逻辑功能都会发生很大变化。架构分离后，对我们有什么好处呢？CU和DU分离的架构下可以实现性能和负荷管理的协调、实时性能优化并使用网络功能虚拟化（NFV）/软件定义网络（SDN）功能，进一步更加灵活的支持网络切片技术，功能分割可配置能够满足不同应用场景的需求，如对时延多变性带来的需求。

3 5G业务需求

网络切片是5G正式提出的全新概念，借鉴了互联网虚拟机VM的概念。如何能够很好的运用网络切片实现业务增长，是我们本文研究的目的。据不完全统计，网络切片能够为运营商提高30%的营收，甚至于更高。本文从三个层面进行阐述，个人用户（B2C）、企业用户（B2B）或从企业再到个人用户（B2B2C）。

3.1 B2C

5G网络切片就是要切分人群，创造高价值的人群。5G网络切片的不同，相当于给不同的消费者单独开辟一条VIP高速通道，不但不堵，还非常的快，用户必定愿意为这样的服务买单。千万不要认为，5G时代来临，人人随时都有1Gbps的高速速率。根据5G规范TS 22.262规定的期望值，密集人群里的5G理想下行速率是50Mbps，且这个速率只满足30%的部分用户，况且这是理想值，更别提如果是在例如世界杯、演唱会等这种超密集区域，资源永远都不可能够用。从中国移动第一次推出“全球通”到今年再次推出“全球通”可以看出，品牌的差异化服务是行得通的。

“提速降费”从国家层面来看是为了保障最基础的用户、企业都能够消费得起，但是对于愿意支付更高费用，愿意享受更好品质的网络内容的用户来说，是鼓励的。这时候就可以通过切片技术满足有高品质网络需求的人群。

“网络保障”在4G时代，我们的网络保障都是免费的，并且每一项保障任务需要付出大额的保障成本，每个集团、企业、单位都可以无条件的提出进行网络保障的要求，但是5G时代，我认为保障是分级别的，分业务品质的，基础的网络保障可以是免费的，但是超低时延、超高带宽、超可靠的网络保障是收费的，运营商通过切片技术，为受保障企业、个人虚拟一张满足保障要求的网络，在不增加成本的情况下实现了利润增长。

“低价竞争”是一种恶意的竞争营销方式，损人不利己。5G网络切片技术，可以按照不同的价格，切分网络。可以要低价，但是你只能享受对应的“低价”网络。

3.2 B2B

我国人口增长放缓，长远来看，移动用户的增加已经饱和，但是对于企业用户而言，将成为运营商业务增长的主要群体，对于企业集团用户，做直接的商业模式将是采取5G网络切片，为企业用户实现网络的定制化。

我们可以想象一下，拥有上百万员工的大型制造企业，工厂分布在全国各地，需要进行智能制造升级，提高效率减少人力成本。如果依赖于现有的4G或者有线网络的话，几乎难以实现，时延、带宽、可靠性等都难以得到保证，更重要的一点是：安全性。架设专网安全性较好但成本太高，基于公网，成本低安全性差。此时一个完全隔离的5G网络切片，即可解决所有问题。完全隔离的，和专网无异而成本低。高可用性，全国的工厂之间交互，几乎没有差别。定制化：根据企业的生产需求，需要高速率的地方就给高速率，需要低时延就给低时延，因为网络切片的可定制化这些实现起来都非常简单。

我们还可以想象，中国移动将来会有5G切片商城，可以让企业根据自己的需求在5G切片商城上定制化自己的需求，如果这个想法推进，将极大拓展运营商的企业用户资源。就像淘宝一样，一键式操作即可自动部署和激活网络切片，当用户数量增加或KPI性能降低时，系统可自动调整资源以适应KPI的变化。5G切片商城将是下一个火热的应用。

3.3 B2B2C

所谓B2B2C就是需要运营商与互联网企业合作，为互联网企业的APP定制专用的网络切片，借助于互联网企业APP与用户之间的粘性产生利润，运营商从中参与分成。比如目前很火的王者荣耀，为了获得良好的高清体验，腾讯可以为王者荣耀按照3D立体效果、时延分为不同的等级，运营商为王者荣耀不同的体验等级定制不同的网络切片，各个切片按照带宽需求、时延等进行区分为不同的游戏等级提供服务，腾讯从中收取不同游戏体验等级的费用，运营商参与分成。这样可以形成差异化服务与前后相收费。

4 结束语

基于5G网络业务增长是运营商保持持续发展的必然之路，运营商将基于网络切片向2C/2B市场扩展。5G的发展目标就是“1+3”：1就是一个基于5G核心网、承载网的网络切片并最终实现一张全云化的网络；3就是eMBB、uRLLC和mMTC三大应用场景。5G时代，运营商将以“1+3”为发展目标，从个人市场向商业市场拓展，最终赋能万物互联和全行业数字化转型，支撑国家智慧城市演进。