5G智能終端切片白皮書：在終端側“切開”5G價值

高超

日前，中國移動聯合中國聯通、華為、高通、聯發科技、紫光展銳、咪咕互動、騰訊、中興、三星等10余家產業鏈合作伙伴共同發布了業內首個《5G智能終端切片白皮書》。

據介紹，白皮書是5G切片商用落地的重要一環，面向當前用戶基數巨大的個人智能終端消費市場，主要針對切片在5G智能終端中的應用，深入分析了切片服務所具有的獨特技術能力與服務優勢，并結合新興移動互聯網應用對終端的影響與需求，闡述了切片特性在終端系統設計與技術實現方面所面臨的挑戰，提出了5G終端切片參考架構與技術解決方案。

5G終端切片需求

在5G時代，移動網絡需要服務有著各種類型和需求的設備，這些需求在移動性、計費、安全等方面有著各不相同的要求。比較典型的業務場景有云游戲、視頻直播、高清低時延視頻等業務。

其中，云游戲基于實時音視頻流技術，由服務端向客戶端發送實時的音視頻流，客戶端向服務端發送控制指令流，并由服務端將接收到的控制指令應用到游戲中。

白皮書指出，云游戲特殊的業務場景，對網絡提出了更高的要求：低延遲、大帶寬、無（小）抖動。

在視頻直播方面，隨著互聯網直播業務的發展，越來越多的用戶進行直播業務，對網絡上行帶寬的需求也相應提高。尤其針對VR直播等新技術，加強了直播的互動和讓觀眾有更強的代入感以及沉浸式的體驗，觀眾可以突破以往平面直播的局限性，根據喜好選擇觀看視角，實現沉浸式、高清晰的虛擬體驗。

白皮書指出，這些新技術增加了對網絡上下行帶寬以及網絡時延的要求。5G的eMBB切片會保障這些新業務實現新的科技元素和身臨其境的用戶體驗。

超高清視頻播放，例如4K/8K視頻及超高清VR/AR等，要求的實時傳輸帶寬超過100Mbps，4G網絡已無法滿足其需求。白皮書指出，超高清視頻4K的像素比2K提升4倍，8K比4K又提升4倍。5G技術能有效地解決超高清視頻因網絡原因引發的視頻卡頓、畫面不清晰，可以保證視頻、語音會議的圖像和聲音傳輸質量。

通常來說，VR、AR技術會對應兩種不同的設備，其中VR設備對時延要求比較高，但對帶寬也有一定的需求;AR設備對帶寬需求比較大，但也需要保障一定的時延。綜合VR和AR設備需求來看，超高清VR/AR不僅對下行帶寬有較高要求，為了防止用戶面臨由于網絡時延帶來的眩暈感，在保障數據傳輸的同時，網絡時延需要在10ms—20ms之間。通過5G網絡切片技術保障傳輸，完全可以滿足VR/AR應用中的用戶體驗，為用戶帶來隨時隨地的無線沉浸式娛樂服務。

挑戰在哪里？

對終端而言，切片作為一種全新的業務能力，在現有終端系統中尚未被支持。因此終端切片的能力設計和實現，對終端應用、終端操作系統、終端通信協議等都有影響，其中，對于操作系統的影響和挑戰最為顯著。

白皮書指出，原生安卓操作系統為了隱藏底層數據連接細節，把數據連接類型抽象為網絡能力和APN類型。應用程序只能申請預定義的網絡能力（如internet用來上網，mms用來發彩信），無法直接指定TrafficDescriptor來申請建立數據連接。

基于上述原因，盡管在終端切片能力的開發設計上，開發者希望能夠對現有系統框架、流程及業務應用盡量少的改造影響，但是不同的設計方案仍一定程度上需要對操作系統，業務流程有些許的改造影響。

以安卓為例，雖然采用擴展安卓原生網絡能力來支持DNN選擇切片的方案對安卓原生系統的改造較小，但是，因為目前存量終端市場的應用程序大部分采用internet類型的網絡能力，如果不對應用程序進行升級和改造，就無法支持URSP切片的新特性。此外，因為原生安卓系統尚未支持URSP，目前沒有統一的機構協調預留參數的定義，這對應用程序適配不同的芯片平臺以及不同的安卓平臺帶來一定的困難和風險;另一方面，也為基于DNN選擇的切片應用在智能終端上的業務發展帶來一定的阻礙。

不 僅 如 此，白 皮 書 還 指 出，使 用ApplicationID、DNN、IP三元組、FQDN等進行切片業務匹配也都面臨諸多挑戰。

使用ApplicationID的挑戰在于，它是產業界沿襲已久的標識，在Android、IOS等不同的產業生態中對其定義尚無統一的格式及命名定義，導致對以此來配置切片存在ID命名沖突的問題，甚至被惡意第三方盜用冒用的風險;ApplicationID作為業務屬性，主要被上層操作系統進行管理使用，但對于底層Modem卻難以獲取和使用，導致底層無法以此來建立切片連接。

使用DNN的挑戰在于，原生安卓操作系統把數據連接抽象為網絡能力和APN類型，并不支持DNN與數據業務的直接關聯，應用程序通過預定義的數量有限的網絡能力實現特定數據業務的映射，限制了移動運營商為特定APP靈活配置專屬DNN的服務能力。

使用IP三元祖的挑戰在于，對于大型應用服務，服務提供者將部署多個服務器設備或者大量IP地址，目標IP地址數量規模巨大，基于IP地址配置切片導致切片配置表冗長且配置困難，此外在業務持續過程，有可能會變換目標IP地址，可能造成切片配置失效。

使用FQDN的挑戰在于，CDN部署場景下，應用的DNS的域名解析可能會通過應用層的HTTPGET接口方式來獲取，造成無法及時觸發切片建立;某些特定應用中使用加密DNS或者非DNS域名解析方案，導致切片配置無法生效;此外FQDN在應用操作系統管理控制，Modem側無法感知業務流的FQDN，無法通過底層Modem使用FQDN來建立切片連接。

針對上述挑戰，白皮書提供了兩種5G終端切片參考設計解決方案。其中，5G終端切片基本方案具備基于APPID、FQDN、IP3元組、DNN等多種業務顆粒度的切片基本服務能力;5G終端切片目標方案在5G終端切片基本方案的基礎上，增加支持定制DNN，具備基于APPID、FQDN、IP三元組、定制DNN等多種業務顆粒度的切片增強服務能力。

白皮書指出，終端切片基本方案能夠為運營商、業務用戶提供基于APPID、FQDN、IP三元組、DNN等多種業務顆粒度的切片服務能力，具有很好的場景適用性。終端切片目標方案在切片基本方案基礎上，對DNN信息傳遞能力進行改進，實現對定制DNN參數的靈活傳遞能力，增強了運營商與業務應用間的聯系。但定制DNN傳遞方案需要擴展網絡能力/APN參數或者改造現有安卓系統的數據連接建立流程，需要全面考慮對未來安卓系統版本的兼容性和前向可用性。此外，DNN作為外部引入特征參數，存在被盜用、冒用風險隱患，也是未來需要共同探討解決的問題。

展望未來

目前，由于主流操作系統還沒有提供基于原生操作系統的終端切片解決方案，因此部分業界廠家正探索設計開發自有的終端切片解決方案。

白皮書指出，這些方案在路線選擇、技術實現方法等方面各有差異。不同的設計方案有不同的邏輯及流程，導致不得不需要考慮OS和芯片廠商搭配的邏輯不會發生沖突。如何修改安卓原始framework，是終端廠商進行安卓操作系統改造必須要面臨的問題。

此外，切片所具有的服務能力差異化，也使得切片服務會被惡意方進行服務盜用和冒用的潛在風險。3GPP提供了二次鑒權、授權，以及網絡切片專用鑒權、授權，可以使用非3GPP識別或證書。

但原生安卓操作系統并不支持二次鑒權和網絡切片專用鑒權，需要終端廠家和芯片廠家共同實現，產業各方未來也應再作進一步3GPP或非3GPP解決方案的探索，尋找更為充分完備的技術實現方案，進而成為業界標準。

網絡切片在終端側的應用是一個新穎的設計方向。在終端側使用網絡切片技術，對用戶來說，能通過隔離來保障終端各業務的高質量體驗要求;對整體切片產業發展來說，能促進產業鏈深入合作，形成新的商業模式和新的生態環境。