未来5G网络切片技术应用的探究

翁印

【摘要】随着现代化技术在我国城市建设中的普及，我国已经逐步从2G、3G、4G网络时代开始朝5G网络时代的领域迈进，5G网络技术的发展为后续中国朝更优质的方向发展奠定了基础。其中，切片技术作为当下5G网络发展的重要因素，如何更正确地在5G网络構建过程中应用网络切片技术就显得尤其重要。本文就未来5G网络切片技术应用展开探讨。

【关键词】5G;网络切片技术;应用

中图分类号：TN929                    文献标识码：A                    DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.16.018

现阶段移动网络通信部门和单位正在密切地关注5G技术的发展，并且投入了大量的人力和物力对其进行研究，想要使5G技术达到最佳使用效果，以此满足人们日常生活中的各种需求。

1. 5G网络切片技术概述

网络切片，是一种基于统一的基础设施的网络，为不同需求类型用户提供定制的差异化网络功能和服务功能。不同的切片不互相影响，彼此隔离，根据用户的需求对网络的功能进行定制，网络体系结构需要提供非常高的灵活性。5G网络建设中，在设计阶段，网络切片技术的设计，主要是从商业应用的设计以及切片的设计两个方面入手，针对不同的需求和特点开展设计，主要目的是在解决不同行业、不同领域对于网络能力的差异性要求，实现网络的灵活化管理配置。同时，网络切片技术也是运营商业务改革的重要体现标志之一，基于SDN/NFV技术，通过软件的方式，给与用户更为简单直接的按需定制服务方式，从而展开全新的业务形式。从网络切片的优势以及特点考虑，5G网络必须从动态的角度来解决切片问题，即实时调配、管理和优化网络切片，以满足不同应用场景的需要，如：增强型移动宽带eMBB、超可靠低延时业务uRLLC、海量机械类通信mMTC等。为了达到端到端的网络切片的目的，不仅包括核心网的支撑，同时还包括了传输网、无线网、接入网和终端共同参与。在3GPPR15版本标准中，明确了网络切片得到NG运行侧支持的主要原则和要求，包括了切片的感知、运行侧支持资源隔离和切片资源管理、运行侧网络切片选择、切片对QoS的支持、UE对多切片的支持和UE的切片访问验证、切片的颗粒度、运行对实体的选择。

2. 切片管理功能

5G网络切片技术中还含有一个非常重要的功能就是NSMF功能即切片管理功能，该功能在使用的过程中，其主要的数据基础以及依据就是CSMF，根据其内容对5G网络切片进行设计、对SLA进行按域分解、实现网络切片模板管理等。在网络切片的设计过程中，核心功能之一就是NSMF功能，NS?MF功能可以根据网络切片中CSMF所提供的用户，结合SLA的反馈以及NSSMF即子切片管理功能提供的模板进行网络切片的实例设计，确保设计的效果能完全满足实际使用中的要求，其中设计的流程和内涵包括了网络拓扑设计、网络路由设计以及网络容量的设计等，这些都是实际使用中的重点内容。在网络切片的设计过程中，其具体的使用效果和网络设备密切相关，不同的厂商在开展工作的过程中，由于自身的能力不同其使用的效果也不同，有的甚至无法实现完全的自动化分解，因此还需要设计一系列的自动化功能，辅助工作人员进一步操作。特别是SLA按域分解，在使用中要求按照用户的需求实现端对端的分解，并且将其直接发送到无线NSSMF、核心网NSSMF，进而按照指标进行工作，完成NSMF功能。

3. 5G网络中切片技术的相关应用问题的探究

3.1 设计阶段5G网络切片技术的应用

设计阶段是5G网络切片技术应用的初始阶段，也是凸显这一技术运用价值的关键阶段，只有在这一阶段就明确网络切片技术运用的意义，才能为后续5G网络中这一技术的运用指明方向。比如，在实际网络切片技术应用环节，设计者可以分别从切片角度、商业角度两个层面出发，根据不同网络对这一技术的不同要求（如功能需求、延时需求等）予以确定，从而制定出最能贴合使用者需求的网络切片技术应用方案，从而为使用者带来更好的5G网络运营体验。与此同时，在这一阶段设计者们还可以在明确设计需求的前提下生成切面模版，从而为后续百5G网络的编排、运营提供更好的参考，也为后续各个部分交互协议的签订提供数据保障。

3.2 网络切片的跨域动态编排和配置

为了支撑5G+垂直行业的应用推广，5G行业终端、无线网、承载网、核心网、NSMF和运营支撑系统（OSS）需协同实现网络切片的资源编排和端到端配置，才能为行业客户按需提供定制化的5G虚拟专网服务，并提供差异化和确定性的SLA保障。由于网络切片的设计与网络设备能力紧密相关，不同厂商的设备能力不同，目前网络切片的模板设计和资源编排还不能实现动态和自动化，仍需人工进行预规划和静态配置。此外，运营商的NSMF和OSS与各子域NSSMF之间要支持标准化的管控接口和信息模型，才能实现跨子域和异厂家管控系统之间的配置互通和数据采集。因此需要加快推动NSMF与AN-NSSMF、TN-NSSMF、CN-NSSMF的功能要求和管控接口标准研制，并且满足行业虚拟专网在业务和网络两个层面的管控运维功能要求，才能高效支撑5G+垂直行业的规模应用。表现在如表1所示。

3.3 运营阶段5G网络切片技术的应用

在上述两个阶段的基础上，运营阶段5G网络切片技术的应用也是不可忽视的，在运营阶段恰当的应用网络切片技术能够实现对运营动态接口的有效监督，实现对运营相关数据的把控同时为后续5G网络运行提供更有效地帮助。比如，在这一阶段，网络切片技术在5G网络中的运用能够实现对运营网络中系统资源、性能等多方面内容的把控、监督，这一举措的落实能在很大程度上及时发现5G网络运行中可能会出现的问题、隐患，为后续智能、自动的优化提供数据参考，也为后续5G网络的优化、发展提供更多参数。

3.4 网络切片SLA指标的分解与保障

网络切片SLA是运营商与网络切片客户协商签署的服务等级协议，需要将端到端指標要求转换为各子网切片设计和资源配置相关的参数，其中端到端时延和可靠性等性能指标需要无线网、承载网和核心网协同保障并提供端到端监测分析报告，才能满足网络切片客户的SLA要求。由于不同网络切片的应用场景存在网络覆盖范围（园区网、城域网还是跨区域骨干网）、拓扑结构、业务流量流向等多方面的差异性，因此端到端的时延等SLA性能指标如何科学有效地分解到无线网、承载网和核心网成为实操难题。由于目前业界尚未实现端到端指标的自动化分解，在实现网络建模仿真之前，仍需根据经验值在各域进行预配置。SLA保障的另一个难点是端到端网络切片的性能监控能力，目前各子域的性能指标只能在跨域切片管理器上简单呈现，缺乏跨无线网、承载网、核心网的端到端性能的实时监测分析机制。因此，端到端网络切片性能指标的自动化分解和性能监控能力是未来的重点研究方向。

4. 5G组网对应的业务分析

目前，网络切片技术存在的主要问题表现在虚拟网络映射、动态服务功能链阶段和NFV-RA第二阶段这三个方面。5G网络片面临着四个挑战：带宽大、延迟低、连接灵活、时间同步精度高。因此，就需要在组网时充分的了解网络特征及相关业务，从而匹配相应的技术。5G网络是业务驱动的网络，网络特征及相关业务的主要分类入图1所示：

根据上述业务特性，根据5G网络发展的阶段区分，参考某运营商分析数据，预计在2019～2020年的5G发展初期主要开展VR直播、VR点播、超高清视频、个人桌面云等业务;2021～2023年的中期，开展VR游戏、VR社交、无人机巡检、远程驾驶智能电网等业务;2024年以后，开展自动驾驶、无线医疗-远程手术、智能制造-云化机器人等业务。5G语音业务据目前国际规范的初步规范，NAS组网方案（option3x）下语音业务考虑采用VoLTE或VoNR，CSFB做为备用方案，SA（option2）组网下，过渡方案采取始终由LTE提供语音业务，5G仅提供数据业务。第一种为EPSFallback，即5G覆盖范围内，语音业务触发PSHO，语音和数据都回落LTE，第二种为双注册方案，5G和4G重叠覆盖，终端双天线，语音只走LTE。目标方案则为5G同时提供语音和数据业务，5G覆盖范围内，通过5G+IMS提供业务;通话过程离开5G覆盖，由PSHO保证5G和LTE的连续性。

5. 结语

综上所述，5G网络切片技术的革新、应用是当下这一领域发展的必然，所以，在后续推动5G领域发展时，研究者们应更进一步推动5G和网络切片技术之间的有效融合，最大程度彰显网络切片技术在5G网络中运用的价值，进而实现以科技改变生活的核心目标。

参考文献：

[1]李金华.5G无线通信技术的应用前景及趋势分析[J].数字通信世界，2020（10）：52，55.

[2]蒋志良.物联网形式下的5G技术研究与应用[J].通讯世界，2019（4）：36-37.

[3]吴志昊，李俊峰.网络切片在5G中的应用与分析[J].通讯世界，2019，26（7）：121-122.