5G定制專網(wǎng)無線切片技術分析

基于無線切片技術的5G定制專網(wǎng)，能夠在各個行業(yè)領域得到充分應用，進一步提升網(wǎng)絡通信技術的技術精度以及傳輸效率。隨著5G時代的到來，移動通信數(shù)字服務模式得到了快速發(fā)展，其所帶來的社會效益和技術效益將促進技術發(fā)展。但是隨著網(wǎng)絡業(yè)務的不斷增多，在網(wǎng)絡連接過程中出現(xiàn)網(wǎng)絡連接延遲現(xiàn)象，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詿o法保證，因此為解決業(yè)務網(wǎng)絡傳輸問題，應將網(wǎng)絡切片技術引入到5G定制專網(wǎng)中，以便在5G網(wǎng)絡環(huán)境下實現(xiàn)端到端的信息傳輸，按照網(wǎng)絡定制化特點構建物理架構，處理各個業(yè)務網(wǎng)絡連接節(jié)點。

一、5G無線切片技術特點

網(wǎng)絡切片在發(fā)展過程中能夠與多個類型業(yè)務相對應，關注業(yè)務在發(fā)展過程中的實際需要，通過為業(yè)務提供無線切片技術服務，將網(wǎng)絡業(yè)務內(nèi)置于5G定制專網(wǎng)中，確保在5G定制專網(wǎng)中各項業(yè)務能夠順利聯(lián)通。

（一）網(wǎng)絡切片特點

網(wǎng)絡切片技術能夠幫助物理網(wǎng)絡虛擬出多個邏輯網(wǎng)絡架構，進而確保各項業(yè)務之間的適配性。在網(wǎng)絡切片技術輔助下，能夠按照網(wǎng)絡全生命周期，完成對網(wǎng)絡技術部署，確保各項業(yè)務的網(wǎng)絡容量達到要求，按照業(yè)務需求對網(wǎng)絡功能進行編制。尤其是端到端的網(wǎng)絡服務，在無線切片技術接入后，業(yè)務能夠順利與傳輸網(wǎng)絡與核心網(wǎng)絡相連接，在網(wǎng)絡環(huán)境下實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息跨域的管理。另外，隨著切片網(wǎng)絡資源的增多，在網(wǎng)絡切片技術協(xié)助下，能夠?qū)崿F(xiàn)對網(wǎng)絡資源的安全隔離，對網(wǎng)絡資源之間的銜接進行管理和維護，以便在各個業(yè)務項目中，網(wǎng)絡切片資源互不干擾，增強切片網(wǎng)絡的可靠性。

（二）網(wǎng)絡切片標識

5G定制專網(wǎng)中的無線網(wǎng)絡切片是由單個網(wǎng)絡切片完成對輔助信息的標識。在網(wǎng)絡切片中，由S-NSSAI展現(xiàn)無線網(wǎng)絡切片標識后，各項網(wǎng)絡業(yè)務的技術標識將不會再重復，其所構成的網(wǎng)絡切片將與業(yè)務類型相對應，以便網(wǎng)絡業(yè)務連接能夠獲得對應的區(qū)分符號。在網(wǎng)絡連接服務中，網(wǎng)絡切片描述上能夠?qū)臉I(yè)務類型進行預期判斷，在原有網(wǎng)絡行為基礎上延伸出8bit的網(wǎng)絡信息長度。就當前網(wǎng)絡SST取值來看，在標準取值下存在4個定義網(wǎng)絡結構，車聯(lián)網(wǎng)、移動寬度、通信以及物聯(lián)網(wǎng)。而在SD功能下，網(wǎng)絡切片能夠完成對上述四個網(wǎng)絡定義的區(qū)分，并在每個網(wǎng)絡定義下標注24bit長度，按照業(yè)務開展流程，將業(yè)務在全國范圍內(nèi)進行分配。

（三）5G定制專網(wǎng)架構

5G定制專網(wǎng)架構涵蓋了無線公網(wǎng)平臺和電力專網(wǎng)平臺。在整個網(wǎng)絡環(huán)境布局中，無線核心網(wǎng)絡主要負責網(wǎng)絡信息的搭建，并向用戶提供對應的網(wǎng)絡切片服務。在電力網(wǎng)絡平臺中，整個電力網(wǎng)絡可以拆分成主站網(wǎng)絡，發(fā)揮核心專網(wǎng)作用，確保網(wǎng)絡運營的穩(wěn)定性。基于當前5G定制專網(wǎng)架構建設情況，在5G定制專網(wǎng)中能夠承接不同類型的網(wǎng)絡服務，達到近似物理網(wǎng)絡隔離的效果。然后，通過在下沉網(wǎng)絡環(huán)境中部署UPF設備，承載信息管理類業(yè)務與其他業(yè)務類型。

二、5G網(wǎng)絡中無線切片技術框架

在整個5G定制專網(wǎng)中，無線切片技術的接入能夠為整個網(wǎng)絡環(huán)境提供更為多元的網(wǎng)絡選擇，實現(xiàn)端到端的切片網(wǎng)絡結構，以便在各項業(yè)務提出需求時，完成對網(wǎng)絡資源的分配和調(diào)取。

（一）接入移動功能選擇

在5G定制專網(wǎng)環(huán)境下，當用戶對網(wǎng)絡提出要求時，5G基站能夠根據(jù)用戶要求獲取用戶辦理業(yè)務時留存信息，并借助切片技術提供的接入移動管理功能，將用戶信息發(fā)送至核心網(wǎng)絡中，如果用戶發(fā)送的信息中含有“5G"S-TMS”則5G基站將會從中獲取信息元素，并通過對信息片段選取，將信息標注切片標識，然后根據(jù)系統(tǒng)中的list清單，完成對數(shù)據(jù)量的篩選。如果在網(wǎng)絡環(huán)境中未找到能夠與用戶要求對應的信息內(nèi)容，則將進入第三步，從用戶信息元素中選取省略的信息，然后對各個信息元素在網(wǎng)絡環(huán)境中所占的信息權重進行計算，應用平均算法補充信息元素，完成信息與業(yè)務之間的接入。

（二）資源分配和調(diào)取

在5G定制專網(wǎng)環(huán)境中存在切片技術工作機制，服務質(zhì)量調(diào)動、資源預留以及載波隔離。服務質(zhì)量調(diào)度主要是指在各種類型的信息資源下，要想保證信息資源到無線側(cè)公共資源之間的共享，需要借助切片技術標識開展資源的調(diào)度工作，而在完成資源調(diào)度后，要對對應資源進行預留。在業(yè)務范圍內(nèi)，將與業(yè)務有關的特定資源預留給安全級別較低的安全架構中，如果期間發(fā)現(xiàn)更高級別的業(yè)務感知技術切片，則需要借助載波隔離技術，將網(wǎng)絡信息資源由上一個載波過渡到下一個切片中使用，以滿足更高級別的安全要求。

（三）端到端的切片架構

在擬定的網(wǎng)絡協(xié)議下，由一個協(xié)議數(shù)據(jù)單元所開啟的網(wǎng)絡會話，能夠由指定的S-NSSAI網(wǎng)絡協(xié)議確定，尤其在被網(wǎng)絡切片數(shù)據(jù)激活后，在策略控制下，網(wǎng)絡"資源的接入和移動將會由UE通路中傳遞至中心系統(tǒng)中，以確保網(wǎng)絡資源與"S-NSSAI之間的關聯(lián)性。由UE創(chuàng)建的網(wǎng)絡對話，將會基于URSP的選取，對應至"S-NSSAI中，會話管理將由管理人員進行轉(zhuǎn)接。此時，在切片技術管理環(huán)境下，將會完成對用戶界面的分配，使得網(wǎng)絡資源映射至不同的網(wǎng)絡環(huán)境中，形成專屬于自身的網(wǎng)絡ID。在傳輸網(wǎng)絡背景下，不同虛擬網(wǎng)絡所拆分出的切片業(yè)務將會與虛擬網(wǎng)絡進行綁定，并借助于核心網(wǎng)與傳輸網(wǎng)的互通方式，實現(xiàn)網(wǎng)絡資源端到端的有效對接。

（四）QoS"調(diào)度

在QoS"調(diào)度中，網(wǎng)絡不會預留多余無線資源給到切片，但是在整個網(wǎng)絡環(huán)境下，其會受到無線切片技術的影響，按照網(wǎng)絡環(huán)境中的業(yè)務優(yōu)先級，完成對各項業(yè)務中的空口資源進行優(yōu)化和調(diào)度。如果在業(yè)務開展過程中，資源調(diào)配出現(xiàn)擁堵的情況，則更高級別的業(yè)務將會受到網(wǎng)絡資源的限制。因此，在整個通信行業(yè)中，滲透無線切片技術，能夠在網(wǎng)絡帶寬的支持下，完成對網(wǎng)絡環(huán)境的隔離，即便網(wǎng)絡切片技術具有一定差異性，但是也能在無線側(cè)網(wǎng)絡承載中完成對數(shù)據(jù)信息的映射，以便網(wǎng)絡資源能夠獲取相同的調(diào)度策略，為不同媒體接入提供環(huán)境。

三、5G中無線切片技術的應用

通過對5G定制專網(wǎng)無線切片技術特點與無線切片技術結構的對接，可以將無線切片技術應用于5G定制專網(wǎng)中，以構建無線切片技術方案，構建硬切片技術以及軟切片技術和通信終端技術方案，確保切片技術得到實際應用。

（一）硬切片技術方案

無線硬切片技術在5G定制專網(wǎng)環(huán)境中主要負責承載各項生產(chǎn)控制類業(yè)務，其能夠形成SA模式，通過引入FlexE技術，實現(xiàn)對各類生產(chǎn)控制業(yè)務的管理下沉，以便能夠確保在執(zhí)行生產(chǎn)業(yè)務中完成對網(wǎng)絡環(huán)境的物理間隔。硬切片技術最為突出的優(yōu)勢就是能夠通過端到端的通信通道，構建邏輯生態(tài)環(huán)境，綜合各項生產(chǎn)控制需求，完成對生產(chǎn)業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用芎脱b置，以便在信息資源接入網(wǎng)絡環(huán)境中，能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)業(yè)務的安全防護。在具體網(wǎng)絡構架上，要對網(wǎng)絡環(huán)境采用統(tǒng)一的生產(chǎn)管理切片標識，按照公司對生產(chǎn)業(yè)務的定位，構建單向網(wǎng)絡傳輸通道，以確保信息資源能夠在網(wǎng)絡環(huán)境中實現(xiàn)順利傳輸。即便在網(wǎng)絡環(huán)境故障的背景下，網(wǎng)絡信息資源安全接口也不得小于20ms。當承載網(wǎng)絡將生產(chǎn)業(yè)務信息資源映射至虛擬專網(wǎng)中，專網(wǎng)中所配置的網(wǎng)絡信息資源與切片標識，將對不同業(yè)務進行優(yōu)先級劃分，完成對業(yè)務信息資源的調(diào)度。

（二）軟切片技術方案

原則上，軟切片技術的應用能夠承載網(wǎng)絡環(huán)境中的信息管理以及互聯(lián)網(wǎng)等一些非控制型的信息業(yè)務，確保網(wǎng)絡信息資源能夠?qū)崿F(xiàn)端到端的傳播。在整個網(wǎng)絡環(huán)境下，承載網(wǎng)側(cè)與核心網(wǎng)能夠提供不同類型的網(wǎng)元，每個網(wǎng)元所對應的地區(qū)具有一定差異性，在此期間要想保證網(wǎng)絡環(huán)境達到安全防護需求，需要將網(wǎng)元接入到安全專區(qū)中。在具體建設網(wǎng)絡架構時，要為軟切片預留出對應的切片標識，在同一切片范圍內(nèi)對切片標識采用規(guī)范的命名方式，然后在網(wǎng)絡環(huán)境中配備兩種不同等級的業(yè)務連接終端，以實現(xiàn)信息連接的優(yōu)先級調(diào)度。在布置網(wǎng)絡結構時，無線切片在基站內(nèi)側(cè)，能夠通過通信終端的接入方式，確保信息在網(wǎng)絡環(huán)境中全面覆蓋，待信息傳輸至終端側(cè)后，通信將會支持電力軟切片的接入，確保網(wǎng)絡在現(xiàn)行的10Mb/s速率下，滿足各項業(yè)務的開通，避免出現(xiàn)IP地址沖突的情況。在核心網(wǎng)絡切片中，采用SR+VPN網(wǎng)絡連接模式，通過網(wǎng)絡之間的邏輯隔離，與其他公共網(wǎng)絡進行對接。

（三）通信終端技術方案

在無線切片技術接入后，其能夠支持網(wǎng)絡環(huán)境采用模塊化以及拓展化的設計標準，將網(wǎng)絡技術嵌入到復雜的網(wǎng)絡運行環(huán)境中，確保網(wǎng)絡環(huán)境運行的可靠性以及安全性提升。通信終端在接入后，內(nèi)嵌于業(yè)務終端的加密裝置將會啟動，在網(wǎng)絡連接規(guī)則下，完成對切片標識的自定義，以便在接入切片技術后能夠為切片提供多種選擇。同時，通信終端還能夠支持各種形態(tài)的切片標識，助力網(wǎng)絡環(huán)境完成對切片參數(shù)的設置，以便通過ＮＲ標準信令，實現(xiàn)對網(wǎng)絡運行狀態(tài)的監(jiān)督和管理，為不同網(wǎng)絡信息的查詢提供信息支持。另外，5G定制專網(wǎng)在接入切片技術后，還能夠為用戶查詢相關信息提供協(xié)助，整體通信終端憑借可靠以及安全的數(shù)據(jù)存儲和傳輸功能，完成對信息的加密處理，劃分信息類型，確保在用戶想要查詢信息時提供安全的網(wǎng)絡環(huán)境。

四、結語

在5G定制專網(wǎng)中接入無線切片技術就如同在5G定制專網(wǎng)環(huán)境中配備了自動控制開關，不僅能夠承載高彈性的數(shù)據(jù)傳輸要求，還能夠為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的“三遙”功能，通過對數(shù)據(jù)信息進行高強度的感知以及預測，完成對網(wǎng)絡信息資源傳輸環(huán)境的物理隔離。而且在5G定制專網(wǎng)接入切片技術后，能夠?qū)崿F(xiàn)對網(wǎng)絡資源的靈活配置，更好地滿足業(yè)務調(diào)取信息資源的需求，尤其在網(wǎng)絡環(huán)境下，無線切片技術能夠為5G虛擬專網(wǎng)組建網(wǎng)絡架構建設方案，完成對不同類型業(yè)務的劃分，進而通過對網(wǎng)絡結構的部署，對控制類業(yè)務5G切片專網(wǎng)實例測試驗證，為電力5G虛擬專網(wǎng)部署和電力5G業(yè)務應用的大規(guī)模推廣提供參考，實現(xiàn)了一種低成本、高性能的解決方案，為中低容量需求的室內(nèi)分場景信號覆蓋，提升工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的空口容量，降低端到端時延。

（作者單位：大唐海口清潔能源發(fā)電有限責任公司）