基于5G切片技術(shù)問題的研究與分析

摘 要：隨著5G時(shí)代的到來，出現(xiàn)不同應(yīng)用場景和差異化的業(yè)務(wù)需求，因而產(chǎn)生了不同的網(wǎng)絡(luò)切片。基于此，本文以5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)為主要介紹內(nèi)容，闡述了5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)研究進(jìn)程、5G切片技術(shù)資源管理方法、網(wǎng)絡(luò)切片的現(xiàn)存問題以及對今后5G網(wǎng)絡(luò)切片的研究展望。

關(guān)鍵詞：5G網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)絡(luò)切片;資源管理;網(wǎng)絡(luò)功能

1概述

5G網(wǎng)絡(luò)所提供端到端的網(wǎng)絡(luò)切片能力，可以將所需的網(wǎng)絡(luò)資源靈活動(dòng)態(tài)地在全網(wǎng)中面向不同的需求進(jìn)行分配及能力釋放，并進(jìn)一步動(dòng)態(tài)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)連接，降低成本，提升效益。網(wǎng)絡(luò)切片不是一個(gè)單獨(dú)的技術(shù)，它是基于云計(jì)算、虛擬化、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、分布式云架構(gòu)等幾大技術(shù)群而實(shí)現(xiàn)的，通過上層統(tǒng)一的編排讓網(wǎng)絡(luò)具備管理、協(xié)同的能力。從而實(shí)現(xiàn)基于一個(gè)通用的物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)平臺，能夠同時(shí)支持多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)的功能。

25G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)與研究進(jìn)程

我國己邁入5G時(shí)代，自2009年至今，5G技術(shù)研發(fā)長足發(fā)展，并計(jì)劃2019年試商用。5G網(wǎng)絡(luò)切片從本質(zhì)上講是5G網(wǎng)絡(luò)不同業(yè)務(wù)的同時(shí)提供，必須擁有融合核心網(wǎng)來應(yīng)對各種差異化需求。在5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的研究過程中，國內(nèi)外通過論壇、組建專題項(xiàng)目組等方式，取得了較好的研究成果。

2.? 5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)資源管理方法

2.1? 設(shè)計(jì)階段

在5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的設(shè)計(jì)階段，主要從切片設(shè)計(jì)和商業(yè)設(shè)計(jì)兩方面出發(fā)，針對不同的需求和特點(diǎn)開展設(shè)計(jì)。切片設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員會(huì)依照業(yè)務(wù)需求進(jìn)行相應(yīng)特性的選擇。一般情況下，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用時(shí)，需要考慮的因素包含利用功能、時(shí)延、帶寬、安全性以及使用效率等多個(gè)方面。設(shè)計(jì)切片的模板需要在這些要素中有效選擇，保證采用性價(jià)比最高的方案。 而商業(yè)設(shè)計(jì)則是指網(wǎng)絡(luò)切片模板的生成過程。商業(yè)設(shè)計(jì)中，網(wǎng)絡(luò)切片管理功能的提供方需要考慮的內(nèi)容包含有切片編輯工具和標(biāo)準(zhǔn)化模板。設(shè)計(jì)過程中，必須要保證生成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錆M足不同部分之間的交互協(xié)議，同時(shí)帶來良好的體驗(yàn)。

2.2? 編排階段

編排階段主要針對己經(jīng)購買的網(wǎng)絡(luò)切片模板進(jìn)行編排，保證可以為后續(xù)的切片創(chuàng)建工作提供基礎(chǔ)邏輯資源。 在5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用過程中，必須保證邏輯資源的穩(wěn)定性。編排階段保證了網(wǎng)絡(luò)切片模板的質(zhì)量，且為運(yùn)營環(huán)節(jié)帶來便捷的操作條件。實(shí)際開展編排時(shí)，需要針 對資源進(jìn)行邏輯隔離，保證能夠和其他網(wǎng)絡(luò)切片保持著 獨(dú)立狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生混淆。編排過程從本質(zhì)上是一個(gè)自動(dòng)化過程，在這個(gè)過程中能夠針對切片模板開展多次的編排。實(shí)際的應(yīng)用探索下，科研人員針對編排階段的實(shí)際操作不斷積累經(jīng)驗(yàn)，并就此采用多次編排的形式，有效促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)切片的實(shí)例生成。還要針對己經(jīng)生成的實(shí)例進(jìn)行篩選和觀測，保證切片技術(shù)的應(yīng)用穩(wěn)定性。

2.3? 運(yùn)營階段

運(yùn)營階段的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)發(fā)展，是通過運(yùn)營方開展切片管理器提供的接口進(jìn)行的動(dòng)態(tài)監(jiān)管。網(wǎng)絡(luò)切 片技術(shù)的有效應(yīng)用，必須要結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，保證能 夠?yàn)榫唧w的應(yīng)用提供有效的數(shù)據(jù)與狀態(tài)監(jiān)管。運(yùn)營階 段的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)不斷進(jìn)行資源和性能的監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)能智能自動(dòng)維護(hù)、優(yōu)化，并且保證維護(hù)的內(nèi) 容有效應(yīng)對現(xiàn)有的紕漏，同時(shí)促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)切片二次開發(fā)，有效促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量的提升。

3網(wǎng)絡(luò)切片的現(xiàn)存問題與未來研究方向

3.1網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)現(xiàn)存問題

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，不僅對移動(dòng)終端設(shè)備產(chǎn)生了影響，而且促使5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)成為5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的重要內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)中，一般都將其視為一種虛擬網(wǎng)絡(luò)。在虛擬節(jié)點(diǎn)和虛擬鏈路構(gòu)成的虛擬網(wǎng)絡(luò)中，它本質(zhì)上屬于物理網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)子集。因此，虛擬節(jié)點(diǎn)由于可以實(shí)現(xiàn)特定的網(wǎng)絡(luò)功能，會(huì)在5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中心得以實(shí)現(xiàn)。在虛擬節(jié)點(diǎn)之間虛擬鏈路傳送信息，且通過多條物理路徑實(shí)現(xiàn)鏈接時(shí)，SDN控制器會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)全局信息建立相關(guān)鏈路，保證管理員可以通過該鏈路進(jìn)行遠(yuǎn)程配置物理網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，為切片預(yù)留一定的網(wǎng)絡(luò) 資源。實(shí)際研究過程中，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的應(yīng)用問題影響了整體的使用效果。現(xiàn)階段，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)現(xiàn)存問題與 研究方向主要體現(xiàn)在三個(gè)方面--虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方面、NFV-RA的第二階段和動(dòng)態(tài)服務(wù)功能鏈階段。5G網(wǎng)絡(luò)切片面臨著大帶寬、低時(shí)延、靈活連接和高精度時(shí)間同步等四個(gè)挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)帶寬指的是標(biāo)識信號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸能力和單位時(shí)間內(nèi)鏈路中通過的數(shù)據(jù)量。未來，5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)能夠有效針對帶寬進(jìn)行增加，擴(kuò)充固定時(shí)間內(nèi)傳輸資料的數(shù)量，從而提升5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的質(zhì)量。時(shí)延方面，定制5G網(wǎng)絡(luò)切片能夠有效降低時(shí)延，提升整體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的效率。網(wǎng)絡(luò)切片擁有更高的傳輸效率，能夠促進(jìn)使用5G網(wǎng)絡(luò)的整體水平。而在靈活連接、高精度時(shí)間同步方面，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的應(yīng)用也通過科學(xué)定制的手段，適應(yīng)不同工作環(huán)境下的具體需求。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)切片能夠針對投放范圍的特點(diǎn)，針對性地提升自身精度和連接的靈活性。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在實(shí)際定制過程中，逐漸擴(kuò)大了使用范圍。可以說，5G切片會(huì)讓運(yùn)營商變成"縫補(bǔ)匠"，解決以往存在的一些時(shí)延長、效率低等現(xiàn)象。

3.2網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的研究方向

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)對5G網(wǎng)絡(luò)的研究和普及具有重要意義。在當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)己經(jīng)擁有較好研究成效的基礎(chǔ)上，首先是網(wǎng)絡(luò)切片劃分的顆粒度。在5G網(wǎng)絡(luò)場景中，ITU-T存在很多垂直行業(yè)業(yè)務(wù)場景。切片的顆粒度劃分如何確定，會(huì)直接影響網(wǎng)絡(luò)切片的應(yīng)用。為保證網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用的靈活性，必須詳細(xì)劃分可粒度。其次，需要保證網(wǎng)絡(luò)切片結(jié)構(gòu)合理改進(jìn)。現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)中，不僅是核心網(wǎng)切片還是RAN切片，都應(yīng)考慮單獨(dú)應(yīng)用的場景。我國技術(shù)人員在研究過程中一直將注意力放在提升網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低時(shí)延等方面，且在實(shí)際研究過程中也取得了良好的成就。例如，我國于2013年組建了 IMT-2020推進(jìn)組，主要研究5G技術(shù)。其中，針對5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，不斷在接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)以及核心網(wǎng)都多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行切片技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。 最后，網(wǎng)絡(luò)切片需要進(jìn)行有效的管理和編排。在現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)切片中，需要能夠通過NFV、SDN等進(jìn)行協(xié)同實(shí)現(xiàn)，必須通過端到端的編排管理系統(tǒng)研究建設(shè)， 才能保證網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的有效應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)切片自動(dòng)化的運(yùn)行，對于運(yùn)營商來說是未來發(fā)展的重點(diǎn)方向， 需要提升網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化程度，提高切片技術(shù)的效率，才能滿足用戶的各種需求，并支持特殊定制。

4結(jié)論

綜上所述，在現(xiàn)階段的5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用過程中，需要從基本內(nèi)涵、具體應(yīng)用等多個(gè)方面保證不同業(yè)務(wù)需求下網(wǎng)絡(luò)的暢通使用。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)切片的應(yīng)用狀況直接影響各種相關(guān)技術(shù)的研制。5G的發(fā)展是當(dāng)前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容之一，網(wǎng)絡(luò)切片是可任意定制化的、 開放的，能夠適應(yīng)大量的應(yīng)用場景，適用性極強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張傳福.《5G移動(dòng)通信系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)》.北京：電子工業(yè)出版社。

作者簡介：

鄒潔（1983-），男，漢，廣西北流市，學(xué)士，中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司玉林市分公司，通信中級工程師，副經(jīng)理，主要研究無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。