基于5G網絡無線切片技術的市場業務增長方案研究

馬文濤，馮慧瓊，趙國華

（1.中國移動通信集團山西有限公司運城分公司，山西 運城 044000；2.中國移動通信集團山西有限公司太原分公司，山西 太原 030001）

1 研究背景與解決目標

從近年來運營商電信業務的發展情況來看，利潤增長乏力，以后各電信運營商很可能走向斷崖式負增長，再加上“降費提速”的巨大壓力的存在，只有通過“降低成本”和“發現利潤增長點”才能破解困境。但是成本的持續壓降，會導致運營成本、采購成本、人力成本的降低，進而會出現網絡質量的下降，優秀人才的流失。而在發現利潤增長點方面，隨著用戶ARPU值連年下降，用戶數也已經負增長，相互競爭惟一的手段就只剩下低價競爭，不限量套餐的引入導致行業資費競爭惡化，而物聯網產業的發展滯后，遠未達到大規模商用，想要依靠物聯網來擴充用戶、提升收入成為利潤增長點還為時尚早。隨著5G網絡的大規模建設，針對5G網絡是否能成為運營商利潤快速增長的阻燃劑是近年來各行業持續探討的話題。

2 5G無線網絡技術對切片的支持

之所以5G能擔此重任，最主要的一個技術是5G網絡切片。5G端到端網絡切是什么呢？眾所周知，5G先天具有eMBB，mMTC和uRLLC三大應用場景，也叫三大應用子網，這些網絡之間是獨立不受影響，每張子網絡內部的不同業務使用QoS來進行管理。并且在同一類子網絡之下，還可以再次進行資源的劃分，形成更低一層的子網絡，把QoS進行了維度擴展，這些相互隔離的子網絡就叫做網絡切片或者子切片。每個端到端網絡切片均由無線網、傳輸網、核心網子切片組合而成，并通過端到端切片管理系統進行統一的管理，并根據不同業務應用對用戶數、QoS、帶寬的要求，將物理網絡切成多張相互獨立的邏輯網絡。如果把4G網絡比作一把刀，那么5G網絡堪稱功能齊全的瑞士軍刀，因為5G使用了網絡切片技術，切出了多張虛擬網絡讓業務變得更加靈活多樣，也就是按照需求方定制出你想要的5G網絡，這個網絡從時延、帶寬、用戶、質量保證（QoS）等各方面滿足需求方要求。

2.1 SA組網架構

SA就是獨立組網，而NSA叫非獨立組網，區別在于非獨立組網采用LTE網絡與5G NR同時連接，NR控制面錨定于LTE網絡，并利用LTE的核心網實現信令回傳。而在獨立組網模式下，NR直接與5G核心網連接，它不再依賴4G網絡，從無線網到核心網是一個完整獨立的5G網絡。這兩種組網方式，在各項KPI上差別較大，比如網絡時延、上行帶寬、網絡靈活敏捷性和服務可靠性等，比較于GSM/TD-SCDMA/LTE，5G核心網是一次革命性的設計，它基于云原生和SBA服務化架構，賦能敏捷高效的實現“網絡切片”，不同的切片應對不同行業的多樣化的5G用例，不同的業務采取不同的QoS，這樣可大大提升網絡服務質量，并可降低部署成本，從而幫助運營商從個人市場向商業市場拓展，尋求新的商業模式和收入增長點。

但在NSA組網下，由于沒有5G核心網，是不能夠支持網絡切片的，因此在NSA的組網結構在網絡時延、業務部署敏捷性和服務可靠性上以及在支持5G新用例方面，會大打折扣。SA組網架構是網絡切片的必要條件。

2.2 頻譜共享、資源預留

從無線資源角度進行分析：第一，通過頻譜共享，資源調度優先級。其主要特征是每個TTI（典型值是0.5 ms），進行RB（典型值是260Khz）粒度的資源分配，高優先級切片用戶優先占用資源，容易達到所需速率。transmission time interval （TTI）發送時間間隔； resource block （RB）資源塊。

第二，頻譜分割，資源預留。技術上可以實現面向切片級的RB粒度頻譜預留，但是無線空口信道復雜，多天線（MIMO）的流數因素，頻選的干擾因素等使得頻譜的資源利用率并不能直接轉換為下載速率；為不同切片保留頻譜會導致運營商頻譜碎片化，頻譜利用率下降。

圖1 頻譜共享，資源調度優先級

圖2 頻譜分割，資源預留

兩種方法需要匹配業務訴求與網絡能力，進行頻譜分割。第一階段先通過資源調度優先級，第二階段（按需驅動）進行資源預留與頻譜隔離。在具體實現上，所有切片業務都配置在2.6 GHz上，不同業務通過配置不同的目標速率以差異化優先級方式共享頻譜資源。下行帶寬為主的業務可以2.6 GHz為主；上行帶寬為主的業務可以4.9 GHz為主；低時延高可靠（往往也需要廣覆蓋）的業務以FDD NR為主（FDD之前可以使用物理層增強、預調度等技術）；在每個頻點（具備差異化的硬能力資源集合），切片用戶間仍可通過不同的調度優先級體現差異化。

圖3 頻譜隔離的應用場景

2.3 CU/DU架構分離

2016年11月，中國移動研究院聯合國內外部分設備上和芯片廠商發布了“邁向5G C-RAN：需求、架構與挑戰”白皮書，其中對CU和DU分離架構論述如下：“5G的基帶處理單元（BBU）功能將被重構為集中單元（CU）和分布單元（DU）兩個功能實體。集中單元與分布單元的切分以處理內容的實時性進行區分。集中單元設備主要包括非實時的無線高層協議棧功能，并實現部分核心網功能下沉和邊緣應用業務的部署，而分布單元設備主要處理物理層功能和實時性需求較強的層二功能”。采用集中和分布單元架構后，兩個單元可以由獨立的硬件來實現。從功能實現來看，一部分核心網功能可以下移到集中單元甚至分布單元中，用于實現對時延要求比較高的切片業務。而原有的層一/層二/層三等功能都在基帶處理單元中實現，新的架構下可以將層一/層二/層三功能進行分離，分別放在集中單元和分布單元甚至射頻單元中來實現，以便靈活地應對各種不同業務需求的變化。

由此可見，5G系統中采用CU-DU分離架構后，傳統BBU和RRU網元及其邏輯功能都會發生很大變化。架構分離后，對我們有什么好處呢？CU和DU分離的架構下可以實現性能和負荷管理的協調、實時性能優化并使用網絡功能虛擬化（NFV）/軟件定義網絡（SDN）功能，進一步更加靈活的支持網絡切片技術，功能分割可配置能夠滿足不同應用場景的需求，如對時延多變性帶來的需求。

3 5G業務需求

網絡切片是5G正式提出的全新概念，借鑒了互聯網虛擬機VM的概念。如何能夠很好的運用網絡切片實現業務增長，是我們本文研究的目的。據不完全統計，網絡切片能夠為運營商提高30%的營收，甚至于更高。本文從三個層面進行闡述，個人用戶（B2C）、企業用戶（B2B）或從企業再到個人用戶（B2B2C）。

3.1 B2C

5G網絡切片就是要切分人群，創造高價值的人群。5G網絡切片的不同，相當于給不同的消費者單獨開辟一條VIP高速通道，不但不堵，還非常的快，用戶必定愿意為這樣的服務買單。千萬不要認為，5G時代來臨，人人隨時都有1Gbps的高速速率。根據5G規范TS 22.262規定的期望值，密集人群里的5G理想下行速率是50Mbps，且這個速率只滿足30%的部分用戶，況且這是理想值，更別提如果是在例如世界杯、演唱會等這種超密集區域，資源永遠都不可能夠用。從中國移動第一次推出“全球通”到今年再次推出“全球通”可以看出，品牌的差異化服務是行得通的。

“提速降費”從國家層面來看是為了保障最基礎的用戶、企業都能夠消費得起，但是對于愿意支付更高費用，愿意享受更好品質的網絡內容的用戶來說，是鼓勵的。這時候就可以通過切片技術滿足有高品質網絡需求的人群。

“網絡保障”在4G時代，我們的網絡保障都是免費的，并且每一項保障任務需要付出大額的保障成本，每個集團、企業、單位都可以無條件的提出進行網絡保障的要求，但是5G時代，我認為保障是分級別的，分業務品質的，基礎的網絡保障可以是免費的，但是超低時延、超高帶寬、超可靠的網絡保障是收費的，運營商通過切片技術，為受保障企業、個人虛擬一張滿足保障要求的網絡，在不增加成本的情況下實現了利潤增長。

“低價競爭”是一種惡意的競爭營銷方式，損人不利己。5G網絡切片技術，可以按照不同的價格，切分網絡。可以要低價，但是你只能享受對應的“低價”網絡。

3.2 B2B

我國人口增長放緩，長遠來看，移動用戶的增加已經飽和，但是對于企業用戶而言，將成為運營商業務增長的主要群體，對于企業集團用戶，做直接的商業模式將是采取5G網絡切片，為企業用戶實現網絡的定制化。

我們可以想象一下，擁有上百萬員工的大型制造企業，工廠分布在全國各地，需要進行智能制造升級，提高效率減少人力成本。如果依賴于現有的4G或者有線網絡的話，幾乎難以實現，時延、帶寬、可靠性等都難以得到保證，更重要的一點是：安全性。架設專網安全性較好但成本太高，基于公網，成本低安全性差。此時一個完全隔離的5G網絡切片，即可解決所有問題。完全隔離的，和專網無異而成本低。高可用性，全國的工廠之間交互，幾乎沒有差別。定制化：根據企業的生產需求，需要高速率的地方就給高速率，需要低時延就給低時延，因為網絡切片的可定制化這些實現起來都非常簡單。

我們還可以想象，中國移動將來會有5G切片商城，可以讓企業根據自己的需求在5G切片商城上定制化自己的需求，如果這個想法推進，將極大拓展運營商的企業用戶資源。就像淘寶一樣，一鍵式操作即可自動部署和激活網絡切片，當用戶數量增加或KPI性能降低時，系統可自動調整資源以適應KPI的變化。5G切片商城將是下一個火熱的應用。

3.3 B2B2C

所謂B2B2C就是需要運營商與互聯網企業合作，為互聯網企業的APP定制專用的網絡切片，借助于互聯網企業APP與用戶之間的粘性產生利潤，運營商從中參與分成。比如目前很火的王者榮耀，為了獲得良好的高清體驗，騰訊可以為王者榮耀按照3D立體效果、時延分為不同的等級，運營商為王者榮耀不同的體驗等級定制不同的網絡切片，各個切片按照帶寬需求、時延等進行區分為不同的游戲等級提供服務，騰訊從中收取不同游戲體驗等級的費用，運營商參與分成。這樣可以形成差異化服務與前后相收費。

4 結束語

基于5G網絡業務增長是運營商保持持續發展的必然之路，運營商將基于網絡切片向2C/2B市場擴展。5G的發展目標就是“1+3”：1就是一個基于5G核心網、承載網的網絡切片并最終實現一張全云化的網絡；3就是eMBB、uRLLC和mMTC三大應用場景。5G時代，運營商將以“1+3”為發展目標，從個人市場向商業市場拓展，最終賦能萬物互聯和全行業數字化轉型，支撐國家智慧城市演進。