干货 | 5G网络切片是什么？（附白皮书下载）

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，甚至是计费方式的需求是不同的。所以，5G网络必须得像瑞士军刀一样灵活方便且具有多功能性。

举两个例子。

用于森林防火的物联网应用中，分布于森林的大量传感器检测温度、湿度和降水，它们是静止不动的，它们并不需要像智能手机一样需要切换、位置更新等移动性管理。一份NOKIA的报告显示，预计5G网络中有70%的设备是静止不动的，而移动用户仅占30%。

当5G应用于无人驾驶、远程机器人控制等领域中，则要求超低的端到端时延，这个时延比智能手机无线上网的时延要低得多，通常不能超过几毫秒。

所以，面向不同的应用领域，5G网络得像瑞士军刀一样。怎么办?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。

什么是网络切片?最简单的理解，就是将一个物理网络切割成多个虚拟的端到端的网络，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到其它虚拟网络。每个虚拟网络就像是瑞士军刀上的钳子、锯子一样，具备不同的功能特点，面向不同的需求和服务。

或者可以这么说，就像你安装电脑的时候，将你的物理硬盘分区，划分成C盘、D盘、E盘…

为了进一步了解5G网络切片，我们先将5G网络的应用场景划分为三类：移动宽带、海量物联网(Massive IoT)和任务关键性物联网(Mission-critical IoT)。

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。

4G网络主要服务于人，连接网络的主要设备是智能手机，不需要网络切片以面向不同的应用场景。

5G时代，不同领域的不同设备大量接入网络，网络将面向三类应用场景：移动宽带、海量物联网和任务关键性物联网。

如何网络切片呢?我们并不需要为每一类应用场景构建一个网络，所以，它不是这样的...

我们要做的是，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，这就叫网络切片。

5G白皮书里关于网络切片的架构是这样的：

我们将如何完成端到端的网络切片呢?上面的内容太抽象，在实际的网络部署中我们是怎么做的呢?

1)5G无线接入网和核心网：NFV

目前4G网络中主要终端设备是手机，网络中的无线接入网部分(包括数字单元(DU)和射频单元(RU))和核心网部分都采用设备商提供的专用设备。

如下图：

为了实现网络切片，网络功能虚拟化(NFV，Network Function Virtualization)是先决条件。本质上讲，所谓NFV，就是将网络中的专用设备的软硬件功能(比如核心网中的MME, S/P-GW和PCRF，无线接入网中的数字单元DU等)转移到虚拟主机(VMs，Virtual Machines)上。这些虚拟主机是基于行业标准的商用服务器，它们是COTS商用现成产品，低成本且安装简便。简单的说，就是用基于行业标准的服务器、存储和网络设备，来取代网络中的专用的网元设备。

网络经过功能虚拟化后，无线接入网部分叫边缘云(Edge Cloud)，而核心网部分叫核心云(Core Cloud)。边缘云中的VMs和核心云中的VMs，通过SDN(软件定义网络)互联互通。

这样，网络采用NFV和SDN后，执行切片就非常容易了，像切面包一样水平将网络“切”成多个虚拟子网络(片)就可以了。

如上图所示，针对不同的应用场景，网络被“切”成4“片”：

高清视频切片：原来网络中数字单元(DU)和部分核心网功能被虚拟化后，加上存储服务器，统一放入边缘云。而部分被虚拟化的核心网功能放入核心云。

手机切片：原网络无线接入部分的数字单元(DU)被虚拟化后，放入边缘云。而原网络的核心网功能，包括IMS，被虚拟化后放入核心云。

海量物联网切片：由于大部分传感器都是静止不动的，并不需要移动性管理，在这一切片里，核心云的任务相对轻松简单。

任务关键性物联网切片：由于对时延要求很高，为了最小化端到端时延， 原网络的核心网功能和相关服务器均下沉到边缘云。

网络结构是这样的：

当然，网络切片技术并不仅限于这几类切片，它是灵活的，运营商可以随心所欲的根据应用场景定制自己的虚拟网络。

2)边缘云与核心云的连接：IP/MPLS-SDN

5G切片网络通过SDN连接边缘云和核心云里的VMs。核心云里有虚拟化的服务器，服务器的Hypervisor里运行着内置的vRouter/vSwitch，SDN控制器负责在虚拟服务器与DC G/W路由器之间创建SDN tunnels，随后，SDN控制器执行SDN tunnels和MPLS L3 VPN之间的映射，从而建立核心云与边缘云之间的连接。

3)边缘云与基站射频单元的网络切片

现在，我们来到前传部分。如何完成5G 射频单元(RU)与边缘云之间(前传)部分的切片?首先需要定义5G前传的标准，目前并没有统一的标准。下图是国际电信联盟(ITU)5G移动通信标准研究小组(Focus Group on IMT-2020)曾提出的一个虚拟化前传的结构图，有兴趣可以看看：

5G切片的机遇和挑战

5G的会可谓花样繁多，而在各种5G发布会、讨论会上，运营商们最喜欢探讨的关键词就是专网市场。这个新蓝海带来了运营商迫切需要的商业机遇，同时也是运营商配合国家战略，加速5G建设的逻辑支撑。

事实上，每一代通讯能力的普及化曲线，导致运营商在市场中必然经历建设-营收-枯萎这样的抛物线变化。到今天，3G时代留存的短信、彩信业务已经不剩多少商业价值。4G时代的流量，随着政府提速降费的需求以及不限流量套餐的不断普及，也让运营商利润节节下降。所以5G时代探索运营商+B端市场的新道路，是摆在整个通讯业面前的必然选择。

而在今天这个节点上，技术一步步完善基本是可预计的。但商业模式却还是一片空白，运营商和整个通讯产业生态都将经历非常巨大的转变，以适应“网络作为一种企业生产资源”的新规则。

众所周知，企业市场背后往往是需要庞大产业链来支撑的。5G切片背后，一系列商业模式问题需要被正视和处理。

比如说，运营商网络和企业网、云服务之间的洗牌与融合，很多IC产业的固有界限将被打破，新生态的建设过程中，现有供应商、服务商与代理商之间的关系很可能发生变化。

还有一个重要问题在于，5G切片到底能切到什么程度，这在今天是缺乏行业共识的。运营商是基于目前的套餐模式，推出企业可选的网络服务。还是向企业网市场一样，推出端到端的定制化网络切片。这里面的矛盾在于，过分精细的切片网络，会带来定制化成本和运营成本的激增。然而简单切片依旧会带来网络浪费，且很难满足千行万业的垂直需求。

更现实的模式，很可能是运营商提供基础的专网切片，然后行业代理和解决方案提供商，再进行进一步的定制化服务，来满足具体的企业网络需求。而这也就意味着众多新的产业链将要在产业5G的大背景下被创造出来。尤其在产业5G很可能需要与其他技术解决方案协同增长的背景下，垂直行业的网络与技术整合型服务商，可能成为5G风口下一个未被重视的新商业增长点。

同时，切片网络模式还带来了运营和管理方面的挑战。企业如何运维自己购买的切片网络，如何处理网络与云计算、IT系统间的关系，这或许也将带来新的市场动力，需要一些全新角色或者服务去填补空白。

而回到今天这个5G网络切片的起点。无论是传统企业应用5G切片，还是5G切片滋养下出现的新行业，今天大多还都处在行业设想当中。必须有人去推动真实的案例，来夯实这些设想的落地价值，一步步驱动5G走向产业世界。而案例的出现，也是考验产业协同关系与商业利益分配的问题。比如5G云游戏今天正在越来越火爆，而游戏产业到底如何应用产业5G来推动自身发展，可能是一个牵涉到游戏开发公司、游戏运营平台、终端厂商、网络运营商等不同产业身份的课题。其中每一个角色都要去适应和配合5G带来的产业变化。

5G领先实质上不是基站数和网络数的比赛。而是专网市场和切片网络产业应用的竞速。让5G改变产业效率，成为国民经济发展的有效增长力，才是名副其实的5G领先。 (来源：电子工程世界）

点击“阅读原文”，即可下载

提取码：1hdq

注：有效期至9月16日

《智能切片白皮书》
【中文】华为联合中国移动研究院等发布《5G多媒体网络切片商业白皮书》

《中国联通5G网络切片白皮书》
《构建5G虚拟切片网联通网研院展示企业园区解决方案》

【英文】华为联合中国移动研究院等发布《5G多媒体网络切片商业白皮书》