5G网络，切片才好用！

传感器技术编辑整理

4G网络主要为智能手机而生。进入5G时代，我们将面临“下一件大事（the next big thing）” — 物联网。无物不联的时代，将有大量的设备接入网络，这些设备分属不同的工业领域，它们具有不同的特点和需求。换句话说，它们对于网络的移动性、安全性、时延、可靠性，甚至是计费方式有了更高的要求。

为满足这些需求，5G 网络通过对实际网络的资源和功能进行划分，形成了不同的网络切片。每个切片可以被看作是一个逻辑网络，是实现网络灵活性和可扩展性的关键技术之一，在提高网络安全性的同时， 降低了网络运营投资成本。

当全世界都在谈5G的时候，通信业界里谈论得最多的是—— 5G网络切片技术（Network Slicing）。网络切片，已成为中国移动，韩国KT、SK电信，日本KDDI 和NTT，以及爱立信、诺基亚、华为等设备商公认的最理想的5G网络构架。

网络切片技术的定义

网络切片是将一个物理网络切割成多个虚拟的端到端网络，每个虚拟网络之间（包括网络内的设备、接入、传输和核心网）是逻辑独立的，任何一个虚拟网络发生故障都不会影响其他虚拟网络。

依据应用场景可将 5G网络分为 3 类：移动宽带、海量物联网和任务关键性物联网。由于 5G 网络的3 类应用场景的服务需求不同，且不同领域的不同设备大量接入网络，这时网络切片就可以将一个物理网络分成多个虚拟的逻辑网络，每一个虚拟网络对应不同的应用场景，从而满足不同的需求。

如上表所示，5G网络的三类应用场景的服务需求是不一样的：

1）移动宽带

5G时代将面向4K/8K超高清视频、全息技术、增强现实/虚拟现实等应用，移动宽带的主要需求是更高的数据容量。

2）海量物联网

海量传感器部署于测量、建筑、农业、物流、智慧城市、家庭等领域，这些传感器设备是非常密集的，大部分是静止的。

3）任务关键性物联网

任务关键性物联网主要应用于无人驾驶、自动工厂、智能电网等领域，主要需求是超低时延和高可靠性。

网络切片要做的就是将一个物理网络分成多个虚拟的逻辑网络，每一个虚拟网络对应不同的应用场景。

网络切片是怎么个切法 

实际上，从2G到4G网络只是实现了单一的电话或上网需求，却无法满足随着海量数据而来的新业务需求，且传统网络改造起来非常麻烦；而5G可以说是为了应用而生，需要面向多连接与多样化业务，需要部署更灵活，还要分类管理，而网络切片正是这样一种按需组网的方式。

就像上面这张图展示的那样，运营商在同一的基础设施上“切”出多个虚拟网络，每个网络切片从无线接入网到承载网再到核心网，都是逻辑上隔离，且每个网络切片至少包括无线子切片、承载子切片和核心网子切片，以适配各类业务与应用。可以说，网络切片做到了端到端的按需定制并保证隔离性。

那么，如何实现端到端的网络切片呢？NFV是先决条件。比如核心网，NFV先从传统网络设备中分离软硬件，硬件由通用服务器统一管理，软件则由不同的NF承担，以实现灵活满足业务需求。这样看来，“切”这个动作实际上就是在进行资源重组。

重组的依据是什么呢？其实，是根据SLA（服务等级协议）为指定的通信服务类型，选择它需要的虚拟和物理资源。这里，SLA包括了用户数，QoS，带宽等多项参数，且不同的SLA将定义不同的通信服务类型。

当然，这并不是说我们需要为每一个服务都建一个专用网络，因为网络切片技术在一个独立的物理网络上，可以切分出多个逻辑网络，所以说它真的非常节省成本！因此，我们说在一个网络中，切片越多加载的应用越多，意味着其网络价值越大，性价比也就越高。

目前，5G几个主流的应用场景，包括eMBB、uRLLC、mMTC三个通信服务类型，当然还有公认的5G未来杀手级应用之一的VR、AR，自动驾驶，无人机，智能电网，无线医疗，5G将提供适配不同领域需求的网络连接特性，推动各行业的能力提升与转型。

例如在自动驾驶中，其所依赖的V2X通信，需要的是低延迟却不一定需要高吞吐量，在汽车行驶时观看的媒体服务需要高吞吐量且容易受到延迟影响，两者都可以通过虚拟网络切片上的相同公共物理网络传送，以优化物理网络的使用。

又或者在智能电网，用5G网络切片承载电网业务是一种全新的尝试，将运营商的网络资源以相互隔离的逻辑网络切片，按需提供给电网公司，可以应用在智能电网用电信息采集、分布式电源、电动汽车充电桩控制精准负荷控制等关键业务中，满足电网不同业务对通信网络能力的差异化需求。

网络切片的分类及应用

不同的场景对网络有不同的要求， 如果使用单个网络为不同的应用场景提供服务，可能会导致复杂的网络架构、低效的网络管理和低效的资源利用。5G 网络切片技术为不同的应用场景提供隔离的网络环境，使不同的应用场景可以根据自身要求定制功能与特性。

5G 网络切片的目标是结合终端设备、接入网资源、核心网资源、网络运营和维护管理系统，为不同的业务场景或业务类型提供独立、隔离和集成的网络。

1、网络切片的 2 种形式

（1）独立切片

拥有独立功能的切片，包括控制面、用户面及各种业务功能模块，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。

（2）共享切片

共享切片即资源可供各种独立切片共同使用的切片。共享切片提供的功能可以是端到端的，也可以提供部分共享功能。

2、端到端网络切片

（1）空中接口的网络切片

空中接口的网络切片概念是指对物理无线电资源进行适当划分，将其映射到逻辑资源，并且基于逻辑物理资源创造媒体访问控制和更高层的操作。

（2）无线接入网的网络切片

考虑到切片的特殊性，无线接入网中的网络切片描述了控制平面和用户平面的优化配置。此外， 还需要研究两个方面。

a、无线接入类型。它支持由切片提供的服务。

b、无线接入网功能的正确配置。它适用于基于需求的每个切片中的合适的单元部署。

基于QoS 需求、通信负载或通信类型等因素，RAN 体系结构对于每个切片应做出适当的调整。例如，由于RAN 配置，每个切片使用不同类型的单元：切片 1只使用宏单元；切片 2 只使用小单元；切片 3 使用宏单元和小单元。在其他场景中，切片 1 可以使用宏单元和小单元，而切片 3 只使用小单元。

（3）核心网中的网络切片

由于网络功能虚拟化和软件定义网络两种技术，核心网络中的网络切片是可能的。软件定义网络的目的是将控制平面和数据平面分离。此外，控制平面应该通过 API 来编程，以引入管理的灵活性。支持 SDN 类平面分离是 5G 核心网络体系结构的主要原则之一，因为它允许：

a、数据和控制资源的独立调整；

b、数据平面更接近用户设备；

c、适当选择不同切片所需的数据平面功能。

3、网络切片的 3 种部署场景

（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一管理，包括鉴权、移动性管理和数据存储等。

（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 CIoT、eMBB 和企业网等。

（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独立切片。典型应用场景包括共享的vEPC+GiLAN 业务链网络。

5G 技术作为面向未来新需求的新一代通信技术，已经获得了全球范围的广泛关注，并得到了几乎所有电信运营商。电信设备制造商和研究机构的支持，其技术发展获得了全产业链的支持，为未来商用做好了充分准备。

在网络切片的推动下，未来万物互联的场景将会得到实现。自动工厂、远程医疗、无人驾驶、车联网等以超高速率、超低时延、高可靠性的通信为基础的新技术日益普及，这给人们的生活带来了更大便利，极大地改变了人们的生活方式。