激增的移動(dòng)設(shè)備數(shù)量及數(shù)據(jù)流量需求、不斷涌現(xiàn)的各類(lèi)新業(yè)務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)景為移動(dòng)通信帶來(lái)了艱巨挑戰(zhàn)。為此ITU為5G定義了eMBB(增強(qiáng)移動(dòng)寬帶)、mMTC(海量機(jī)器通信)、uRLLC(超高可靠超低時(shí)延通信)三大應(yīng)用場(chǎng)景。實(shí)際上不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景往往在多個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)上存在差異化服務(wù)需求，因而5G系統(tǒng)還需支持不同用戶(hù)速率、可靠性、時(shí)延、優(yōu)先級(jí)、移動(dòng)性和安全性的靈活可定化制服務(wù)。靈活部署的融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其有效的資源管理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵。

　　2018年6月13日，3GPP全會(huì)(TSG#80)批準(zhǔn)了第五代移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立組網(wǎng)(SA)功能凍結(jié)。加之去年12月完成的非獨(dú)立組網(wǎng)(NSA) 標(biāo)準(zhǔn)，5G已經(jīng)完成第一階段全功能標(biāo)準(zhǔn)化工作。中國(guó)電信在6月26日發(fā)布的《5G技術(shù)白皮書(shū)》指出SA組網(wǎng)一步到位，可避免NSA仍需向SA方案演進(jìn)帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)頻繁改動(dòng)。SA方案的業(yè)務(wù)能力更強(qiáng)，5G核心網(wǎng)能支持網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算等新特性。另外，SA終端由于不涉及雙連接等技術(shù)，成本較低。同時(shí)，白皮書(shū)指出，在SA方案中，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是5G網(wǎng)絡(luò)的重要使能技術(shù)。

　　網(wǎng)絡(luò)切片及其架構(gòu)

　　網(wǎng)絡(luò)切片通過(guò)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)中的各類(lèi)物理資源抽象成虛擬資源，并基于指定的網(wǎng)絡(luò)功能和特定的接入網(wǎng)技術(shù)，按需構(gòu)建端到端的邏輯網(wǎng)絡(luò)，提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

　　以圖1為例，eMBB, uRLLC 以及IoT三個(gè)獨(dú)立的切片共享同一套底層物理設(shè)施。在 eMBB 切片中，需要大帶寬以支持高數(shù)據(jù)速率服務(wù)，例如高清晰度視頻流和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。對(duì)帶寬有很高的要求，可以在城域機(jī)房的Cloud unit中部署緩存服務(wù)器 Cache及數(shù)據(jù)單元Data unit，使業(yè)務(wù)更貼近用戶(hù)，降低骨干網(wǎng)的帶寬需求并提高用戶(hù)體驗(yàn)。IoT切片對(duì)應(yīng)著mMTC 場(chǎng)景，對(duì)于大多數(shù)IoT場(chǎng)景，時(shí)延敏感度低，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小，信令交互的頻率低，因此可以將Cloud unit部署在城域數(shù)據(jù)中心，將其他功能以及應(yīng)用服務(wù)器(Data unit，Control unit，Application)部署在區(qū)域數(shù)據(jù)中心，降低運(yùn)營(yíng)商開(kāi)銷(xiāo)。在 uRLLC 切片中，高可靠性、低延遲和安全性至關(guān)重要，切片可以提供對(duì)延遲非常敏感的服務(wù)，例如自動(dòng)駕駛和車(chē)輛聯(lián)網(wǎng)(車(chē)輛到一切，V2X)等，因此需要將實(shí)時(shí)處理及非實(shí)時(shí)處理功能單元部署在更靠近用戶(hù)的站點(diǎn)側(cè)，并在移動(dòng)云引擎中部署相應(yīng)的服務(wù)器(V2X)。

　　相關(guān)虛擬化技術(shù)

　　網(wǎng)絡(luò)切片運(yùn)行時(shí)，能夠根據(jù)業(yè)務(wù)和用戶(hù)的動(dòng)態(tài)需求，進(jìn)行資源的按需調(diào)整，提升網(wǎng)絡(luò)的靈活性。不同切片間的隔離和區(qū)分，能夠在保證當(dāng)前業(yè)務(wù)質(zhì)量的前提下，增強(qiáng)整體網(wǎng)絡(luò)的安全性和強(qiáng)健性。網(wǎng)絡(luò)切片與虛擬化技術(shù)息息相關(guān)。NFV(network function virtualization，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)與SDN(software defined networking，軟件定義網(wǎng)絡(luò))作為實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)切片的主要技術(shù)支撐，受到了廣泛的關(guān)注和研究。

　　作為網(wǎng)絡(luò)切片的使能技術(shù)之一，SDN技術(shù)幫助實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的控制/數(shù)據(jù)平面分離及軟件可編程并在兩者之間定義開(kāi)放接口，以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)切片中的不同功能的靈活定義。除SDN技術(shù)以外，網(wǎng)絡(luò)切片借助NFV技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦，將物理資源抽象成虛擬資源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)功能抽象，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能不再依賴(lài)于專(zhuān)用硬件，實(shí)現(xiàn)靈活的資源共享以提高資源利用率。

　　當(dāng)前存在的挑戰(zhàn)

　　當(dāng)前的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，為支撐不同的5G應(yīng)用，設(shè)立了同應(yīng)用和業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)的獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，具有獨(dú)立的接入機(jī)制和協(xié)議棧，對(duì)于每種制式，核心網(wǎng)接口、空口和地面接口之間是端到端耦合，并沒(méi)有一個(gè)接入側(cè)接口或模塊能夠?qū)Χ喾N應(yīng)用或者傳輸網(wǎng)絡(luò)的信息進(jìn)行交互、翻譯以及統(tǒng)一處理。因此，需要一個(gè)統(tǒng)籌的接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠利用其接入機(jī)制與協(xié)議棧來(lái)支撐不同的用戶(hù)和業(yè)務(wù)接入，為5G應(yīng)用和業(yè)務(wù)自適應(yīng)的無(wú)線(xiàn)資源的高效靈活分配提供支持。

　　另外網(wǎng)絡(luò)切片管理包括多個(gè)維度和技術(shù)：在服務(wù)級(jí)別創(chuàng)建、激活、維護(hù)和停用網(wǎng)絡(luò)切片;在網(wǎng)絡(luò)級(jí)別調(diào)整負(fù)載均衡、計(jì)費(fèi)策略、安全性和QoS;抽象和隔離虛擬化網(wǎng)絡(luò)資源;切片間和切片內(nèi)資源共享。此外，隨著應(yīng)用和服務(wù)的持續(xù)升級(jí)，網(wǎng)絡(luò)切片管理的復(fù)雜性和難度可能增加。

　　結(jié)語(yǔ)

　　5G正在如火如荼的發(fā)展中，如今組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已定，作為重要使能技術(shù)之一的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)將在5G承載網(wǎng)中扮演關(guān)鍵角色，但由于存在的一些問(wèn)題，距離網(wǎng)絡(luò)切片的成熟商用仍存在許多挑戰(zhàn)。