基于网络切片构建可定制化5G网络的研究分析

董晓娟

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019）

0 引 言

随着5G移动通信技术的不断发展和进步，各个行业的数据通信管理也迎来了新的契机，为满足移动通信网络的应用要求，要整合5G业务内容，发挥其灵活性、可定制化的特点，实现行业的多元转型。

1 网络切片技术概述

作为5G移动通信技术体系中非常关键的技术内容之一，网络切片技术受到了更多的关注，其本身是多项技术体系的融合，在实际应用环境中能打造专用性逻辑网络模式，配合服务要求就能支持网络切片差异化内容的开展，为行业多元化需求的管理予以保障。与此同时，网络切片技术还能借助功能机制、隔离机制以及网络运维服务机制等实现灵活化的网络定制服务，打造端对端逻辑网络平台[1]。

在公共移动网络结构内，网络切片实例主要是由单切片模块选择辅助信息唯一标识完成具体工作，对应的辅助信息主要由切片/业务类型和切片区分标识组成，前者针对的是特性网络切片行为和业务期望层面的网络切片行为，后者则需完成多个网络切片信息的区分。目前，基于5G移动通信技术的网络切片技术要满足第三代合作伙伴计划（Third Generation Partnership Project，3GPP）定义的标准化切片和业务类型标准。

总之，在网络切片具体的设计环节中，无须每个切片都包含全部的网络功能，只需要针对特定的任务量或业务内容完成垂直网络切片处理即可。建立定制化的应用模式，维持业务网络功能的合理性，也能减少资源损耗，在满足实际应用需求的同时维持控制效果。

2 定制化网络切片场景

2.1 逻辑组网设计

在5G技术应用过程中，要结合不同业务需求开展相应工作，打造通用和专用网络服务模式。基于网络切片技术，此时会形成不同的切片单元[2]。也就是说，5G网络支持下的网元概念趋于模糊化，替代的就是虚拟机中不同的网络功能单元，而实际的功能内容就是从原有的网元功能中剥离并优化。在应用网络功能虚拟化技术后，结合物理基础设施就能打造不同网络切片模式，依据业务场景需求完成功能模块的部署，并结合逻辑层面的专网应用需求实现场景内切片/业务处理。

（1）物联网平台场景。场景体系中终端连接到网络的数量不断增加，相较于连接数量的体量，终端传输数据具有一定的限制，且物联网终端通信行为具备相应规律。另外，出于统一管理的要求，物联网终端一般会直接固定在指定的区域无法移动。基于此，在物联网场景体系内，网络切片控制面部署要结合实际需求予以合理化调整。

（2）URLLC场景。超可靠低时延通信（ultra Reliable Low Latency Communication，uRLLC）的主要应用场景是车联网体系，能实现终端快速移动状态下的信息传递和汇总，保证带宽和时延都能满足要求，且整体传输效果较好。基于此，在低时延且可靠性要求较高的场景内，网络切片控制面和用户面就要进行分开部署，适当调控控制面的部署位置，一般靠近终端侧能避免终端访问服务器的时延[3]。

基于网络切片部署的逻辑分析要求，借助多级数据中心处理模式，保证用户层、控制层以及能力开放层等都能建立有效的控制模式。逻辑功能布局如图1所示和其中用户层主要是对用户数据包进行传送管理，建立针对性的数据处理模式；控制层能实现无线接入网侧控制功能的云化集中管理，用户数据和策略信息都能实现集中的存储管控，并配合不同的控制功能模块实现功能目标；能力开放层能为第三方提供信息开放的平台，并提供应用程序编程接口（Application Programming Interface，API），以便第三方能在合规合法的网络控制模式中实现网络能力的调用和网络功能的升级管理[4]。

图1 逻辑功能布局

2.2 按需定制切片

基于网络切片技术的定制化5G网络，要整合具体的技术要素和技术应用内容，确保能结合网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization，NFV）/软件定义网络（Software Defined Network，SDN）技术共同打造合理化运营模式，用户能在运营商提供的基础切片上完成需求的选取，更好地匹配实际应用要点。最关键的是，按照部件选择、拓扑处理以及转发流图定制分析等工作流程，结合实际需求完善具体工作，保证切片支持下的描述文件都能落实，配合管理编排系统以及运营支撑系统实现线上切片操作管理，具体流程如下[5]。

2.2.1 业务需求输入

运营商提供基础应用场景和切片结构，在汇总相关数据信息后，将业务需求直接导入后续指导系统中，从而确保后续工作都能在依从指导要求的基础上逐步落实，提高切片定制处理的科学性。

2.2.2 按需切片生成

主要工作就是绘制切片蓝图，形成统一且规范的切片应用模式。在切片蓝图中，要完成个性化网络切片设计和切片实例化评估等工作内容，实现按需生成切片的目标。

（1）基础切片蓝图的设计。因为网络切片设计较为复杂，因此涉及的实例化文件内容体量较大，为了保证能及时完成相应设计处理工作，就要按照定义对网络切片基础模板予以汇总控制，并且配置定制工作需求，在原有模板上完成修改作业[6]。

（2）建立需求匹配模式。最关键的目的就是实现业务需求向网络能力需求的转化，在选取适当网络切片模式的同时，保证用户数量、带宽参数、可靠性等都能符合标准，并依据实时性分析模式，将需求映射到具体网络资源上，建构完整的资源控制管理平台[7]。

（3）选择部件。结合用户对具体部件的需求，完成部件的选择或更改处理。在5G网络不断发展的时代背景下，原有移动性实体化管理模式、服务网关模式以及共用数据网网关模式都将实现升级，建立更加匹配实用性需求的控制模式，并结合固定拓扑方式以及固定接口连接方式维持网元功能的合理化，真正意义上实现网络功能替代IT化服务结构的目标。在设立的匹配模式中，能结合实际需求调用网络功能和网络服务搭建新型网架模式，为用户提供定制服务和实用性空间。

（4）拓扑关联评估。在选取功能模块完成拓扑关联的同时，就能完成连接关系的分析和确定。基于5G网络发展的需求，能建构较为合理的业务化架构模型，配合轻量级协议维持模块完成连接工作，且模块间的功能能实现合理性调用，为弹性网络能力的优化予以支持。

（5）转发流图。在整个定制处理环节中，转发流图的定制非常关键，是按照对应层级结构建立的信息交互模式，能有效满足灵活性且轻量化切片控制需求。

2.2.3 切片服务设计

主要是针对核心数据中心（Data Center，DC）、汇聚DC等内容开展具体工作，突破了传统SDN等应用模式的局限性，为客户提供更直接且更简便的按需定制处理体系，也为业务发展提供保障[8]。

2.3 全寿命周期管理

在网络切片技术应用环节中，正是基于网络切片自身逻辑隔离和独立生命周期管理的特性，能为运营商提供较为合理的开放接口，此时运营商就能结合实际需求按照规范标准对切片进行运维升级，打造更加可控合理的应用平台。最关键的是，网络切片本身就能支持模块化设计，能在建立独立弹性部署模式的同时完成弹性伸缩处理工作。网络切片生命周期管理框架如图2所示。

图2 网络切片生命周期管理框架

在切片生命周期管理工序中，切片的上线是基于切片模板实例化分析展开的，切片的具体功能内容部署在特定的物理资源结构中，保证部署虚拟化逻辑资源的合理性和规范性。若切片功能部署集中在虚拟化逻辑资源体系，则切片管理器就要借助基于参数化模型完成接口的匹配管理，确保软件包下发的合理性，且实例化的资源模板和基础配置下发相匹配。切片服务器会借助和切片之间的接口触发对应的测试分析，维持连通的合理性和可控性，也能最大程度上保证切片的实用价值[9]。

除此之外，在运营管理阶段，切片运营还能在切片处理环节的基础上制定独立的切片运营策略和用户发放、维护方案等，形成独立的定制化控制模式，也能在网络侧为运营方提供较为规范的运营接口，保证切片运营二次开发工作的顺利完成。

3 基于网络切片构建可定制化5G网络发展建议

为进一步提升网络切片可定制化应用水平，要从行业需求对接、统一架构开放API等方面予以深度研究。垂直行业和通信产业本身存在一定的区别，这就使得垂直行业对通信产业提供的服务以及资源结构并不是非常明朗，需求和实现方案之间对接困难，为此要深度落实网络切片定制化管理方式，配合技术研究内容和标准，积极拓展同类型垂直行业的逻辑汇总范围，以保证需求对接更加直观，为5G网络定制化发展提供保障[10]。

4 结 论

网络切片技术将推动移动网络架构向着更灵活、更多元的方向发展，要积极拓展网络业务范围，创新技术内容，深度探索可定制化的应用需求，配合通用物理平台保证逻辑专网有机融合，共同促进5G网络的可持续健康发展。