5G切片技術在5G toB業務中的應用研究

方 宇，李若朋，孫 穎，張麗偉，王曉韻

（1.中國電信集團有限公司，北京 100010；2.中國電信股份有限公司研究院，北京 102209）

0 引言

2019年6月6日，工業和信息化部正式向中國電信、中國聯通、中國移動和中國廣電等四家運營商發放5G商用牌照，中國成為第五個正式商用5G的國家，意味著中國5G時代正式來臨，未來幾年5G將成為通用的接入方式。

5G豐富的應用場景對運營商供給側綜合能力提出了挑戰。ITU定義了5G三大應用場景：eMBB （增強移動寬帶）、mMTC（海量大連接）、URLLC （低時延高可靠）。然而不同行業往往在多個關鍵指標上存在差異化要求，因此5G系統需要支持帶寬、時延、抖動、丟包率，以及安全性、可靠性、可用性等多重、組合式的定制需求。

在5G時代，產業端和消費端的價值創造模式將發生顛覆式改變，新的商業模式應運而生，toB的賦能服務價值凸顯。網絡切片作為5G的標志性能力，為運營商拓展垂直行業領域提供了重要手段[2]。從運營商自身業務升級角度而言，面向政企客戶提供定制化的5G專網、專線業務，是5G網絡價值顯性化和產品化的重要發展方向。基于以上需求分析，中國電信設計開發了基于云網端到端切片技術的5G 切片專線業務。

1 業務設計

1.1 業務功能

5G切片專線業務是基于5G接入提供點對點專線、入云專線等功能的綜合型產品。在帶寬、QoS、拓撲、連接數量、連接區域等方面提供可定制的差異化服務，并可按需實時調整[3]。

5G切片專線業務的核心功能是5G網絡切片與固網專線的端到端協同，包括5G接入與OTN、IPRAN接入方式組合的點到點專線、入云專線功能，支持多個5G側終端共用一條專線。5G切片專線具有以下業務特性：

（1）業務功能可定制：客戶可選擇專線、入云功能之一或兩者組合，并可在接入方式（固網側）、接入區域、接入終端數量、保障類型等方面按需選擇。

（2）業務質量可承諾：基于網絡切片與QoS能力，提供包括5G、骨干網、城域網、云內網等部分的端到端業務質量保證，客戶按需選擇。

（3）業務開通自動化：基于新型運營系統架構，實現跨域端到端業務自動開通和統一交付。

（4）超高安全性：針對高數據安全需求場景，客戶需要使用的網絡資源、業務路由與其他業務物理隔離。

1.2 應用場景

本業務初期主要面向固網專線的幾個痛點場景（包括但不限于）：一是移動性站點場景，客戶終端有移動性要求，如戶外直播、移動性工程隊、醫療隊、其他移動性站點等；二是光纖難以布放的場景， 需要在無光纖條件實現專線組網，如高溫車間、港口碼頭、礦山等；三是對光纖進行備份的場景，滿足客戶通信高可靠性要求，采用5G網絡實現專線備份。

1.3 業務分類

5G切片專線業務根據空口保障類型和切片類型，分為5G優享專線、5G尊享專線、5G獨享專線三類，根據業務應用場景和網絡性能指標要求的差異對應設計多個子類。

（1）5G優享享專線：為客戶提供空口高優先級的點到點組網和入云服務，基于Non-GBR類5QI 提供空口優先級保障，同時在承載網、核心網提供QoS協同，使客戶業務在時延、丟包率、抖動等網絡指標方面優于普通等級業務[2]。客戶可選擇視頻類、低時延類、通用類保障等三類保障服務。

（2）5G尊享專線：為客戶提供空口保障帶寬的點到點組網、入云服務，基于GBR類5QI提供空口資源保障，同時在承載網、核心網提供QoS協同，使客戶業務獲得端到端穩定帶寬，并在時延、丟包率、抖動等網絡指標方面優于普通等級業務。客戶可選擇視頻直播類、超低時延類、通用類保障等三個類別保障服務。

（3）5G獨享專線：指基于客戶獨享切片開通專線業務，適用于對系統和數據安全高敏感的客戶， 如公安、金融、工業控制等；或對通信安全性和保障要求高的虛擬專網客戶。這類業務基于客戶定制切片提供獨享的網絡資源，提高業務安全隔離性以及資源自管理能力。

2 實現方案

5G切片專線業務基于云網端到端切片技術，協同運用5G網絡切片、端到端QoS、固移云網協同等網絡能力，實現客戶專線業務的統一交付和差異化保障。

2.1 技術實現要點

5G切片專線業務在5G SA核心網中采用DNN 實現客戶流量之間的隔離，并與不同5G外網隔離通道進行對接，保證客戶業務端到端隔離。5G尊享專線和優享專線，采用逐段QoS映射實現端到端質量保障，多個客戶共享一個端到端網絡切片；5G獨享專線，采用5G網絡獨享切片，保障客戶在5G網內資源獨享。5G網段與外網段銜接構成點對點專線、入云專線等不同場景的專線服務。

2.1.1 固移協同組網方案

5G切片專線業務將5G網絡與固網專線相結合，針對客戶差異化的業務需求，協同運用5G網絡切片、端到端QoS，通過融合網關設備拼接5G接入側和固網接入側，利用OTN、IP RAN的跨域專線能力，分別實現本地、廣域的5G-IP RAN、5G-OTN、5G入云等點到點組網，以及無線網、承載網、核心網到固網側的端到端業務隔離。

2.1.2 網絡切片方案

5G切片專線業務實現了5G無線、承載、核心網之間的端到端切片映射。5G無線、承載、核心三段子切片構成端到端切片，通過在無線網和核心網配置切片標識，并基于切片標識建立與承載網兩端入口VLAN標識的關聯，實現無線網、承載網、核心網的端到端切片映射連接。業務層面根據客戶簽約情況調用合適的切片能力。

2.1.3 QoS方案

對于5G優享和尊享專線，采用全網預置的逐段QoS映射方式實現端到端質量保障。映射機制是由5QI和DSCP在無線、承載網和核心網之間的逐段映射實現，具體如下：

（1）無線網側預先配置5QI和DSCP的映射關系，上行報文從5G CPE到達gNB時，按預置映射關系將5QI映射為相應DSCP標識，后將報文轉發至承載網；對承載網下行報文，gNB根據預置映射關系將DSCP映射為5QI后進行空口側的QoS優先級調度[4]。

（2）承載網預置DSCP與EXP、PQ/WFQ映射關系，承載網收到基站上行報文或者核心網下行報文后，識別DSCP標記并采用DSCP優先級調度策略實現QoS優先級調度。

（3）核心網側預先配置5QI和DSCP的映射關系，5G網側上行報文到達5G核心網UPF后，按映射關系將DSCP映射到5QI，后進行相應QoS調度處理；5G外網側下行報文到達5G核心網UPF后，按映射關系將5QI映射為相應的DSCP標識，后將報文發至承載網。

（4）QoS可在4G、5G之間映射，5G切片專線終端移動到4G網絡內仍可基于4G網絡能力為客戶提供高等級業務保障[5]。

2.2 組網方案

5G切片專線組網方案中涉及在每個5G UPF資源池部署一套融合網關設備，實現5G側與IP RAN側、OTN側的網絡銜接。以5G+IPRAN組網為例， 面向客戶A端由5G移動接入、Z端由IP RAN方式接入的場景。組網方案如圖1所示。

圖1 5G+IP RAN固網接入組網方案

I P RAN網絡中新增融合網關設備連接5 G UPF和IP RAN固網側。用戶A端由5G接入后，在無線基站和核心網UPF之間采用GTP隧道進行用戶間隔離，在UPF內部采用每用戶獨立DNN方式進行隔離，UPF和融合網關設備之間采用每用戶獨立VLAN方式隔離和區分，融合網關和用戶Z端設備間以PW專線方式隔離和區分。

3 業務方案的創新與應用

3.1 創新點

本業務方案充分發揮運營商基礎網絡與頂層架構革新相結合的優勢，具有較高程度的創新性和不可替代性。具體如下：

（1）5G網絡與5G外網相結合，實踐運營級端到端切片能力。引入了承載網切片和5G核心網切片，結合無線網專網專用和QoS能力，在5G網絡部分提供具備SLA保障的剛性管道以及資源彈性可調能力，適用于區域相對封閉、希望專網專用的客戶。對于非封閉區域、不具備單獨組網條件的客戶， 通過5G無線網QoS資源調用，不同業務需求的專線客戶配置不同類型的5QI，再經承載網和核心網相關保障切片，最后進入云或其他專網。

（2）專線端到端SLA無縫對接，提供電信級服務保障。利用5G網絡各子網QoS能力，使客戶專線流量在5G網內獲得不同的SLA等級，進一步在5G 外網拼接上對應等級的外網分段資源，可形成端到端全程完整的SLA服務級別。本業務方案支持SLA 按需配置，可提供多種可選SLA等級，客戶可根據自身業務特性，對帶寬、時延、連接終端數量、接入覆蓋范圍等進行選擇。

（3）創新設計5G切片專線產品架構，核心模塊完全自研。本業務方案在系統架構上與5G SBA架構保持一致，可與5G核心網進行協同編排。通過新一代運營系統的編排模塊對南向各控制系統、網管系統進行自動化配置，實現多類網絡資源的自動化協同配置，包括5G網、IP網、傳輸網、云網等，使得客戶所需專線服務能夠在秒級時限開通（除固網段外）。

（4）創新業務方案適用于各類5G終端，無須終端特殊配置。通過核心網配置實現對客戶號卡的業務簽約權限控制，客戶5G切片專線所使用的DNN、5QI、5G外網資源均為局側配置數據，對5G 終端沒有特殊的配置要求，支持5G SA的終端，完成訂購后開機即可使用。

3.2 轉化應用情況

方案的實施綜合考慮了中國電信5G網絡部署進程、國際標準凍結進展、產業鏈成熟度進程等因素，基于5G網絡各階段能力，同時結合現網傳輸、IP資源、云服務能力，分階段實施。

2019年4月，中國電信啟動5G切片專線產品開發工作，目前已完成電信北京、上海、廣東等多個省份試點，聯合友好客戶完成了多個場景業務測試， 后續將定位面向政府和企業客戶的新型5G云網融合業務，進行全國部署和推廣。

從社會效益角度看，5G切片專線產品，聚合終端、無線、承載、核心等多個專業的軟硬件廠商，落實自主創新戰略思想，著力實現5G從技術到服務， 從標準到價值的轉化，提升工業、農業、醫療、教育等多個關系國計民生的重要行業的生產效率，助力各行業享受5G紅利，蓬勃發展。從經濟效益角度看，隨著SA網絡建設完成，將每年為中國電信增加億元級直接業務收入。

4 結束語

中國電信將持續以5G切片專線業務體系為切入點，開放5G應用生態合作，大力推進中國5G創新與產業升級。