基于云網統一切片技術的5G專線業務設計與實現

孫穎　李若朋　鄧超　李奕群

【摘? 要】介紹了一種基于云網統一切片技術實現的5G專線業務方案，包括這種業務的基本形態、特性和實現方案。在實現方案中重點介紹了兩個技術要點：一是利用5G網絡切片和云網協同能力實現的端到端統一切片方案;二是通過編排實現的跨域業務自動配置方案。最后，還給出了5G專線與媒體專網協同實現跨省高清直播視頻傳送的應用案例。

【關鍵詞】5G專線;網絡切片;云網融合

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2019.09.011? ? ? ? 中圖分類號：TN929.5

文獻標志碼：A? ? ? ? 文章編號：1006-1010（2019）09-0057-05

引用格式：孫穎，李若朋，鄧超，等. 基于云網統一切片技術的5G專線業務設計與實現[J]. 移動通信， 2019，43（9）： 57-61.

Design and Implementation of 5G Private Line Based on

the Unified Slicing Technology of Cloud-Networks

SUN Ying1， LI Ruopeng2， DENG Chao3， LI Yiqun1

（1. Chinatelecom Research Institute， Beijing 102209， China;

2. Chinatelecom Co.， Ltd.， Beijing 100010， China;

3. Beijing Telecom， Beijing 100010， China）

[Abstract]?This paper introduces a 5G private line service solution based on the unified slicing technology of cloud-networks， including its basic form， characteristics and implementation scheme. For the implementation scheme， two key technical points are introduced： one is the end-to-end unified slicing scheme based on 5G network slicing and the collaboration capability of cloud networks; the other is the cross-domain service automatic configuration scheme based on orchestration. In addition， an example of how 5G private line cooperates with media private network to realize cross-provincial HD live video transmission is given.

[Key words]5G private line; network slicing; cloud network collaborating

1? ?引言

2019年是公認的5G元年，國內5G牌照發布，很快三家運營商分別公布了5G體驗套餐，5G時代正式開啟。相對于4G來說，5G更重要的價值是與云計算、大數據、人工智能等技術深度融合，帶動國民經濟各行業、各領域實現高質量發展。同時，在5G市場發展初期，SA網絡受限于終端成熟度、網絡覆蓋范圍等因素，政企客戶將成為主流客戶群，因此針對2B市場的精準支撐比2C市場更為關鍵。

中國電信作為基礎網絡運營商，正在積極探索5G時代網絡構建、服務推動、服務創造等多重角色，其中最重要的是作為網絡服務提供商的角色，面向各類客戶、各種業務場景、多種終端形態提供通用型專線、專網類服務。未來幾年2B市場各種新興業務場景下將產生大量5G接入的站點或終端構建專網或專線的需求，面向高端客戶、行業客戶提供定制化專網、專線業務，是5G網絡價值顯性化和產品化的必要條件。本文接下來將介紹一種基于云網統一切片技術實現的5G專線業務方案，包括其基本形態、特性和實現方案等。

2? ?業務需求

5G時代，網絡通信與云計算將緊密耦合在一起，依托5G大帶寬、低時延、高密度連接的通信能力，以及云計算的超大規模處理能力，將引發新一輪的應用創新潮。當前蓬勃興起的VR/AR、無人機、無人駕駛，以及一系列物聯網應用，可能只是5G應用的冰山一角。

在不同的應用場景下，客戶對于網絡的移動性、安全性、時延、可靠性需求是不同的。ITU-R將5G分為3個主要的應用場景：eMBB（enhance Mobile Broadband，增強移動寬帶）、uRLLC（ultra Reliable &Low Latency Communication，高可靠低時延通信）和mMTC（massive Machine-Type Communications，海量機器通信）。然而在實際應用中，以上三大類場景中的不應用之間對網絡承載的要求還是有差異的。比如AR應用和智能駕駛，AR應用對帶寬要求最高，承載通道應保障端到端4G以上帶寬;而智能駕駛對時延要求最高，網絡達到3 ms以下時延才能滿足需求。包括5G在內的運營商網絡面對終端種類與數量呈幾何級數增長，網絡資源需要根據業務需求合理分配、動態分配[1]，這正是本文分享的網絡業務設計理念。

3? ?業務形態

本文所述的5G專線業務，是基于5G網絡的切片、QoS、高帶寬低時延等特性，與傳輸、IP、云網等基礎資源相協同實現云網統一切片，為客戶提供獨享型或共享型專線專網服務。之所以要求“云網統一切片”，是因為客戶專網或專線涉及的節點和系統可能位于不同網絡中、不同云節點中，需要將跨域資源拉通并形成統一交付的專網專線。5G專線業務主要面向的場景，是使客戶5G方式接入的站點、終端或者云端業務平臺之間，可通過獨享或共享的專線專網互通，滿足多點組網、點到點專線、入云、入多云等綜合需求。另外，基于SDN網絡架構實現業務自動配置和彈性調整，客戶可以根據自身業務需求在專線專網資源、帶寬、時延、連接數量、拓撲等方面定制差異化服務，當客戶需求發生變化時可自主進行業務配置調整。

5G專線業務提供的組網功能如圖1所示。

客戶多個站點、多種終端、多類遠端系統之間可以通過獨享型或共享型專網進行三層互通，這些站點、系統也可以分布在不同的云內，同一地域分支節點經5G、城域網、云內網互聯組網，異地分支節點經5G、城域網、IP骨干網或傳輸網、云內網互聯組網。

如果客戶的多個分支站點、多個終端包含5G接入方式及其他固網專線方式，本業務支持這些站點和終端、云節點融合組網，即允許5G專線的站點或終端與其他類型接入的站點或終端之間構成三層VPN，并可根據客戶提供的VPN拓撲設置節點間的互通策略。

5G專線還可以與中國電信行業專網相結合，形成面向重點行業的組合專網能力。如圖2所示的5G專線與媒體專網相結合實現跨省8K視頻直播案例。

事實上，基于云網統一切片能力構建的客戶專用網絡，其價值不僅在于針對客戶數據的保護和端到端承載的高品質保障，更在于客戶對這張專用網絡的可定制化和可操作性。這對一些業務形態復雜、配置靈活度要求高的客戶來說，具有很高的實用意義。

4? ?業務實現方案

實現5G專線業務的云網統一切片能力基于如圖3所示的四層架構：

圖3中包含業務層、編排層、控制層、基礎網絡層。業務層指面向客戶或業務開通人員進行業務訂購操作的系統;編排層主要是編排器和一些相關的OSS系統。編排層系統是實現云網統一切片的核心系統，負責端到端業務配置的分解和協同;控制層包括SDN控制器、網管系統、云側管理系統，以及一些廠家EMS，控制層系統根據編排層下發的配置要求進行基礎網絡的配置;基礎網絡層包括客戶業務配置所涉及到的各類網絡，如5G網絡、IP網絡、傳輸網、云內網絡等。

實現5G專線業務的技術要點是：5G網絡內通過切片和DNN實現的客戶業務隔離通道與5G網絡外的云網一體隧道相互銜接，從而形成端到端的專線專網隔離通道，保證客戶專線業務流量與其他客戶流量、互聯網流量相互隔離;通過編排層實現多個網段的協同配置，包括5G網、IP網、云內網等，使得客戶5G專線互聯的節點涵蓋5G接入、城域網接入、云節點等混合組網場景。

（1）關于上述第一個技術要點，本業務方案的試驗驗證系統中采用了分層隔離。

首先利用網絡切片為高端客戶提供資源的獨享，可以基于硬切片方式，也可以基于軟切片方式，例如網絡設備或主機層面的獨占、虛機層面的獨占，以及VPN方式的隔離。其次5G網內采用客戶專用DNN進行隔離，通常情況下每個客戶使用一個DNN。5G核心網根據客戶DNN對應到不同的外部網絡，此時需要由編排層根據客戶業務需求和其他節點接入方式選擇銜接的專網或專線方式，如傳輸專線、MPLS VPN、overlay VPN等。外部網絡的專網或專線將延伸到客戶組網的其他類型接入節點，與5G接入的節點形成完整的專線或專網。

試驗驗證系統端到端業務隔離方案如圖4所示：

圖4中，如果客戶購買5G專線產品實現入云專線功能，則涉及的配置要求包括簽約切片配置、服務等級配置、資源配置、路由配置等。業務隔離方案中涉及的客戶切片，應預先完成切片模板設計、驗證、發布，并在客戶訂購業務時進行實例化。當客戶終端接入5G網絡發起RRC連接建立請求和注冊請求信息時，核心網根據業務配置下發URSP策略到終端，后續終端會依據該URSP策略選擇切片。

業務隔離方案中涉及的客戶DNN，在客戶業務開通過程中下發到核心網SMF，并在客戶對應的UPF配置DNN流量與外部網絡間路由策略。業務隔離方案中涉及的客戶QoS，須在PCF定義IP流特征（五元組及方向）與QoS等級的對應關系[5]，在客戶終端建立PDU session時，PCF會把QoS策略下發給終端，后續接入網、承載網、核心網均按照客戶簽約的QoS等級實現差異化調度。

（2）上述第二個技術要點，主要是實現端到端自動化配置，如此復雜的業務配置采用手工方式是不現實的，涉及多種業務隔離策略的交叉使用，以及多個網絡域的配置協同。

在本業務方案的試驗驗證系統中，以編排為核心實現上述云網統一切片的配置自動化。編排層須與控制層各系統對接，實現云網專線自動配置。在前期中國電信云網融合業務實踐中，上述對接要求中5G外網部分已經具備條件，本試驗方案關鍵是驗證編排層對5G網絡的配置，主要包括切片配置、客戶簽約數據配置等。

根據3GPP定義，5G網絡切片管理系統分為三層[2-3]，如圖5所示：

其中CSMF（Communication Service Management Funtion，通信服務管理功能）完成用戶業務通信服務需求訂購和處理，將通信服務需求轉換為對NSMF（Network Slice Management Function，切片管理功能）的網絡切片需求;NSMF對接NSMF，接受從NSMF下發的網絡切片子網部署需求，將網絡切片子網的SLA需求映射為網絡服務的QoS需求，向NSSMF（Network Slice Subnet Management Functio，切片子網管理功能）下發網絡子切片部署請求;NSSMF對接NSMF，接收從NSMF下發的網絡切片子網部署需求，將網絡切片子網的SLA需求映射為網絡服務的QoS需求，下發網絡服務的部署請求來管理NSSI。

在本業務方案的試驗驗證系統中，編排層與切片管理系統標準三層架構的NSMF層基本對應，實現切片設計、SLA管理與切片LCM功能。而切片運維與監控功能、NSSMF功能，根據相關設備和系統的管理要求可能由相應的網管系統實現[4]。這樣，在業務開通過程中，編排層向NSSMF下發客戶切片實例化配置，同時下發QoS配置、DNN配置、VLAN配置等，完成客戶業務5G網絡段的開通。

云網統一切片的配置中，編排層須負責跨域配置信息交互與協同。這種跨域配置協同涉及到不同域的配置時間順序，例如入云功能，編排層須首先向云側控制平臺下發客戶云內網絡配置要求，待云內網絡配置完成后，云側控制平臺會向編排層返回客戶云內網絡與云外部網絡對接的VLAN或VxLAN號，接下來編排層才會向云外部網絡的控制系統下發配置要求，接口中應包含云側提供的VLAN或VxLAN號，以便于與云側對接的設備完成客戶專線通道的映射。

5? ?結束語

中國電信作為全球領先的5G運營商，正在向5G全場景應用專家目標邁進。本文介紹了以云網統一切片能力為基礎實現的5G專線業務基本形態、業務特性和實現方案。在本文所述的方案中綜合運用了SDN、虛擬化、智能化技術，發揮運營商資源優勢，使得產品不僅具有傳統專線專網產品的高性能、高安全、全網支持特性，還具備同時適用于客戶側多種終端類型、多種訪問目標、多種應用場景的能力，可提供運營商級端到端服務保障。面向重點行業、重點客戶群的云網統一切片具體SLA參數配置將是后續研究工作的重點。

參考文獻：

[1] 梁雪梅. 5G網絡切片技術在國家電網中的應用探討[J]. 移動通信， 2019，43（6）： 47-51.

[2] 3GPP. 3GPP TS 28.530 V15.1.0： Services and System Aspects; （Release 15）[S]. 2018.

[3]3GPP. 3GPP TS 28.531 V16.0.0： Services and System Aspects; （Release 16）[S]. 2018.

[4] 3GPP. 3GPP TS 28.532 V15.1.0. Services and System Aspects[S]. 2018.

[5] 馮征. 面向應用的5G核心網組網關鍵技術研究[J]. 移動通信， 2019，43（6）： 2-9. ★