未來5G網絡切片技術關鍵問題分析與探究

王 華

（北京中網華通設計咨詢有限公司，北京 100076）

0 引 言

網絡切片技術的產生和使用，本質上是因需而生的一種必然。網絡切片在未來的應用主要通過提供一個特定虛擬網絡能力和特性的邏輯網絡，保證滿足垂直行業差異化需求，且為各個終端提供良好的網絡連接技術。這項技術的有效應用能夠有效推進網絡技術發展，幫助業務結合、定制網絡的設計。

1 5G網絡切片技術與研究進程

我國已邁入4.5G時代，自2009年至今，5G技術研發長足發展，并計劃2019年試商用。5G網絡切片從本質上講是5G網絡不同業務的同時提供，必須擁有融合核心網來應對各種差異化需求，具體邏輯架構如圖1所示。在5G網絡切片技術的研究過程中，國內外通過論壇、組建專題項目組等方式，取得了較好的研究成果。

2 5G網絡切片技術資源管理方法

2.1 設計階段

在5G網絡切片技術的設計階段，主要從切片設計和商業設計兩方面出發，針對不同的需求和特點開展設計。切片設計時，設計人員會依照業務需求進行相應特性的選擇。一般情況下，網絡切片技術應用時，需要考慮的因素包含利用功能、時延、帶寬、安全性以及使用效率等多個方面。設計切片的模板需要在這些要素中有效選擇，保證采用性價比最高的方案[1]。而商業設計則是指網絡切片模板的生成過程。商業設計中，網絡切片管理功能的提供方需要考慮的內容包含有切片編輯工具和標準化模板。設計過程中，必須要保證生成的網絡拓撲滿足不同部分之間的交互協議，同時帶來良好的體驗。

圖1 網絡切片技術邏輯架構

2.2 編排階段

編排階段主要針對已經購買的網絡切片模板進行編排，保證可以為后續的切片創建工作提供基礎邏輯資源。在5G網絡切片技術應用過程中，必須保證邏輯資源的穩定性。編排階段保證了網絡切片模板的質量，且為運營環節帶來便捷的操作條件。實際開展編排時，需要針對資源進行邏輯隔離，保證能夠和其他網絡切片保持著獨立狀態，不會產生混淆。編排過程從本質上是一個自動化過程，在這個過程中能夠針對切片模板開展多次的編排。實際的應用探索下，科研人員針對編排階段的實際操作不斷積累經驗，并就此采用多次編排的形式，有效促進網絡切片的實例生成。還要針對已經生成的實例進行篩選和觀測，保證切片技術的應用穩定性。在編排配置階段，不同控制面配置的方式特點主要如表1所示。

表1 不同控制面配置方式特點

2.3 運營階段

運營階段的網絡切片技術發展，是通過運營方開展切片管理器提供的接口進行的動態監管[2]。網絡切片技術的有效應用，必須要結合5G網絡技術，保證能夠為具體的應用提供有效的數據與狀態監管。運營階段的網絡切片技術不斷進行資源和性能的監控，當發現問題時能智能自動維護、優化，并且保證維護的內容有效應對現有的紕漏，同時促進網絡切片二次開發，有效促進網絡切片技術應用質量的提升。

3 網絡切片的現存問題與未來研究方向

3.1 網絡切片技術現存問題

5G移動通信網絡時代的到來，不僅對移動終端設備產生了影響，而且促使5G網絡切片技術成為5G網絡架構中的重要內容。網絡切片技術中，一般都將其視為一種虛擬網絡。在虛擬節點和虛擬鏈路構成的虛擬網絡中，它本質上屬于物理網絡的一個子集。因此，虛擬節點由于可以實現特定的網絡功能，會在5G網絡的數據中心得以實現。在虛擬節點之間虛擬鏈路傳送信息，且通過多條物理路徑實現鏈接時，SDN控制器會根據網絡全局信息建立相關鏈路，保證管理員可以通過該鏈路進行遠程配置物理網絡的應用，為切片預留一定的網絡資源。實際研究過程中，網絡切片技術的應用問題影響了整體的使用效果。現階段，網絡切片技術現存問題與研究方向主要體現在三個方面——虛擬網絡映射方面、NFV-RA的第二階段和動態服務功能鏈階段。5G網絡切片面臨著大帶寬、低時延、靈活連接和高精度時間同步等四個挑戰。網絡帶寬指的是標識信號傳輸的數據傳輸能力和單位時間內鏈路中通過的數據量。未來，5G網絡切片技術能夠有效針對帶寬進行增加，擴充固定時間內傳輸資料的數量，從而提升5G網絡應用的質量。時延方面，定制5G網絡切片能夠有效降低時延，提升整體網絡應用的效率。網絡切片擁有更高的傳輸效率，能夠促進使用5G網絡的整體水平。而在靈活連接、高精度時間同步方面，網絡切片技術的應用也通過科學定制的手段，適應不同工作環境下的具體需求。在實際網絡應用時，網絡切片能夠針對投放范圍的特點，針對性地提升自身精度和連接的靈活性。網絡切片技術在實際定制過程中，逐漸擴大了使用范圍。可以說，5G切片會讓運營商變成“縫補匠”，解決以往存在的一些時延長、效率低等現象。

3.2 網絡切片技術的研究方向

網絡切片技術對5G網絡的研究和普及具有重要意義。在當前5G網絡切片技術已經擁有較好研究成效的基礎上，首先是網絡切片劃分的顆粒度。在5G網絡場景中，ITU-T存在很多垂直行業業務場景。切片的顆粒度劃分如何確定，會直接影響網絡切片的應用。為保證網絡切片技術應用的靈活性，必須詳細劃分可粒度。其次，需要保證網絡切片結構合理改進。現階段的網絡切片技術中，不僅是核心網切片還是RAN切片，都應考慮單獨應用的場景。我國技術人員在研究過程中一直將注意力放在提升網絡帶寬、降低時延等方面，且在實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推進組，主要研究5G技術。其中，針對5G網絡切片技術，不斷在接入網、傳輸網以及核心網都多個領域進行切片技術的創新應用。最后，網絡切片需要進行有效的管理和編排。在現階段的網絡切片中，需要能夠通過NFV、SDN等進行協同實現，必須通過端到端的編排管理系統研究建設，才能保證網絡切片技術的有效應用[3]。網絡切片自動化的運行，對于運營商來說是未來發展的重點方向，需要提升網絡自動化程度，提高切片技術的效率，才能滿足用戶的各種需求，并支持特殊定制。

4 結 論

綜上所述，在現階段的5G網絡切片技術應用過程中，需要從基本內涵、具體應用等多個方面保證不同業務需求下網絡的暢通使用。同時，網絡切片的應用狀況直接影響各種相關技術的研制。5G的發展是當前移動網絡產業的重要內容之一，網絡切片是可任意定制化的、開放的，能夠適應大量的應用場景，適用性極強。