支持個性化需求 網(wǎng)絡切片讓 分身有術

唐婷

據(jù)報道，中興通訊近日攜手中國電信浙江公司助力中控集團開通全國首個5G獨立組網(wǎng)（SA）站點，并將“5G切片+邊緣計算+智能制造”在浙江成功試商用，助力企業(yè)打造5G智慧新工廠。

那么，新聞中提到的切片是什么？它具有哪些技術優(yōu)勢？在5G時代，網(wǎng)絡切片技術有哪些應用場景？作為業(yè)務時延和安全性的重要保障，網(wǎng)絡切片技術在應用上還面臨哪些瓶頸？

針對上述問題，筆者采訪了業(yè)內相關專家。

將5G網(wǎng)絡切成多張?zhí)摂M網(wǎng)絡

對多數(shù)公眾而言，網(wǎng)絡切片的概念顯得專業(yè)而陌生。北京郵電大學信息與通信工程學院教授黃韜對筆者解釋道，網(wǎng)絡切片是指將運營商的基礎網(wǎng)絡資源按用戶需求進行切分，并分配給用戶進行使用的技術，這些需求包括時延、帶寬等。

從技術原理角度來看，通過對各種物理或邏輯網(wǎng)絡資源，比如頻段、時間、設備、端口、帶寬等進行虛擬化，網(wǎng)絡切片將網(wǎng)絡資源切分成更細的粒度或者聚合成更粗的粒度，并借助相關軟件靈活地將網(wǎng)絡資源按需分配給不同用戶，在滿足每個用戶個性化需求的同時，保證不同用戶間的網(wǎng)絡資源相互隔離。

在北京理工大學計算機網(wǎng)絡及對抗技術研究所所長閆懷志看來，所謂網(wǎng)絡切片，其本質上是5G時代移動通信網(wǎng)的一種按需組網(wǎng)方式。

“我們可以把5G移動通信網(wǎng)比作一整塊面包，運營商將這塊面包切成很多塊，即多張端到端的虛擬網(wǎng)絡，以支持更多業(yè)務。每張網(wǎng)絡切片從無線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)再到核心網(wǎng)都實現(xiàn)邏輯隔離，以適配不同的需求和應用場景。”閆懷志解釋道。

那么，網(wǎng)絡切片是5G時代的專屬嗎？

對此，黃韜并不認同。他指出，網(wǎng)絡切片被大家所了解是因為5G的發(fā)展，不過從技術的角度來看，網(wǎng)絡切片可被看作是一種通用的網(wǎng)絡能力，這種能力并不專屬于5G。事實上，2005年學術界就提出了網(wǎng)絡切片的概念，一些虛擬專網(wǎng)和4G移動通信網(wǎng)絡也可應用該技術，并在不同用戶間進行部分隔離，但隔離的程度并不徹底，這種網(wǎng)絡技術可被稱為軟切片。

“5G的愿景是在保留軟切片能力的基礎上，在技術上實現(xiàn)對5G網(wǎng)絡端到端（包括空口、回傳網(wǎng)、核心網(wǎng)）的資源強隔離。”黃韜進一步指出，從服務體驗上來看，分配給用戶多少網(wǎng)絡資源，用戶就一定可以用多少，這種技術可被稱為硬切片，但目前實現(xiàn)5G網(wǎng)絡端到端的硬切片仍面臨著比較大的技術挑戰(zhàn)。

可按需定制隔離度不同的切片

有專家表示，4G網(wǎng)絡的影響范圍主要集中在消費領域，而5G網(wǎng)絡有望為行業(yè)生產(chǎn)領域帶來巨大改變。5G時代，網(wǎng)絡切片將如何大顯身手呢？

閆懷志指出，5G網(wǎng)絡所提供的基礎網(wǎng)絡架構及其優(yōu)良性能，為近來提出的網(wǎng)絡切片應用提供了前提條件，二者相輔相成、相得益彰。而此前的2G到4G網(wǎng)絡僅能滿足消費領域的單一語音通信或上網(wǎng)需求，難以處理5G新應用場景下的海量數(shù)據(jù)。在2G到4G時代，網(wǎng)絡切片既無強烈的應用需求，也不完全具備基本的網(wǎng)絡支持條件。

當前，5G的大規(guī)模應用遠未普及，相關應用生態(tài)正處于培育過程之中。閆懷志認為，未來可預期的典型5G應用場景包括智能系統(tǒng)、傳統(tǒng)通信和網(wǎng)絡服務、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡等，這些應用可依靠構建不同的網(wǎng)絡切片來實現(xiàn)。

“這些應用在服務模式、可用帶寬、傳輸速率、安全性及可靠性等應用需求上存在較大差異，因而對網(wǎng)絡切片技術提出了很高的要求。”閆懷志說。

對此，黃韜也表達了相近的觀點。他指出，部分行業(yè)生產(chǎn)領域對于網(wǎng)絡的要求比較嚴格，如果發(fā)生網(wǎng)絡資源競爭，將會給生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶來極大的風險與不確定性，而利用“軟切片+硬切片”的組合技術，5G能針對不同行業(yè)的需求定制出隔離度不同的網(wǎng)絡切片，以滿足不同行業(yè)對網(wǎng)絡的多樣需求。

“如果結合邊緣計算、人工智能等先進技術，5G網(wǎng)絡切片便可為制造業(yè)提供更強壯的‘四肢與更智慧的‘大腦，對制造的工藝與流程進行全面的觀察、分析與優(yōu)化，從而實現(xiàn)智能制造，提高社會的整體生產(chǎn)效率。”黃韜說。

實現(xiàn)端到端的硬切片并非易事

網(wǎng)絡切片技術的優(yōu)勢顯而易見，但在實際應用中也面臨諸多現(xiàn)實挑戰(zhàn)。對此，閆懷志分析道，一方面，不同的5G網(wǎng)絡切片應用，需要配置與應用、業(yè)務相對應的獨立網(wǎng)絡，其接入機制、協(xié)議棧、接口等需要實現(xiàn)端對端耦合，目前尚無一個統(tǒng)一、規(guī)范的接入網(wǎng)絡架構來支持不同的切片用戶和業(yè)務接入。另一方面，網(wǎng)絡切片的部署和管理相對復雜，在資源共享、負載均衡、計費機制、切片啟停等方面還存在不少技術難題。

“因此，找到網(wǎng)絡切片完整的技術解決方案，需要各網(wǎng)絡產(chǎn)品供應商、網(wǎng)絡服務運營商齊心協(xié)力，構建完整的端到端的全系列標準協(xié)同與產(chǎn)品體系，而且還應有效平衡好網(wǎng)絡切片的成本和效益問題。”閆懷志指出。

事實上，從技術角度來看，最終實現(xiàn)5G網(wǎng)絡切片端到端的硬切片也非易事。這需要對包括空口、回傳網(wǎng)、移動核心網(wǎng)等環(huán)節(jié)逐個進行網(wǎng)絡資源的隔離。在各環(huán)節(jié)上還面臨一系列技術挑戰(zhàn)，比如，空口在高密度接入場景下的隔離、回傳網(wǎng)帶寬的最小隔離粒度、核心網(wǎng)相應的業(yè)務流程等等。

“另外，考慮到真正意義上的網(wǎng)絡端到端，5G其實只是完成了‘最后一公里的接入，同樣不能忽視的、甚至更為關鍵的是完成長途傳送的互聯(lián)網(wǎng)。”黃韜指出，對于數(shù)據(jù)傳輸，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)所采用的服務模型是“盡力而為”（Best-Effort），即網(wǎng)絡會盡最大可能來傳輸數(shù)據(jù)，但不能對時延、可靠性等性能提供保證。這就導致了傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，難以匹配5G網(wǎng)絡切片所提供的能力，這可能會成為行業(yè)應用發(fā)展的另一個瓶頸。

對此，黃韜打了一個形象的比方：“這就好比只保證了用戶從家門口到小區(qū)門口的路程，而無法保證其出了小區(qū)之后的路程，用戶的體驗是不完整的。”在他看來，要解決這一問題，需要將互聯(lián)網(wǎng)從傳統(tǒng)的“盡力而為”升級為“確定可控”，這將是未來網(wǎng)絡一個重大的研究方向，它將從根本上變革互聯(lián)網(wǎng)的基因，推動“消費型互聯(lián)網(wǎng)”向“生產(chǎn)型互聯(lián)網(wǎng)”升級。