5G時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)要滿(mǎn)足增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(eMBB)、海量機(jī)器通信(mMTC)、低時(shí)延與高可靠通信(uRLLC)三大類(lèi)重要場(chǎng)景的需求。但現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)很難滿(mǎn)足如此復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)需求，因此網(wǎng)絡(luò)切片的概念應(yīng)運(yùn)而生，國(guó)內(nèi)外許多運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備廠商都認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是5G時(shí)代的理想網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解決方案。

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可以讓運(yùn)營(yíng)商在一個(gè)硬件基礎(chǔ)設(shè)施上切分出多個(gè)虛擬的端到端網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片在設(shè)備、接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)以及核心網(wǎng)方面實(shí)現(xiàn)邏輯隔離，適配各種類(lèi)型服務(wù)的不同特殊需求。

對(duì)于每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片而言，虛擬服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)帶寬、服務(wù)質(zhì)量等專(zhuān)屬資源都能得到充分保證。同時(shí)由于切片之間相互隔離，所以一個(gè)切片的錯(cuò)誤或故障不會(huì)影響到其他切片的通信。

為滿(mǎn)足5G網(wǎng)絡(luò)的需求，中國(guó)移動(dòng)作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的運(yùn)營(yíng)商一直在積極開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)切片方面的研究工作。在2017年MWC展會(huì)上，中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合華為、德國(guó)電信、大眾集團(tuán)發(fā)布了《服務(wù)可保證的5G網(wǎng)絡(luò)切片白皮書(shū)》。

中國(guó)移動(dòng)在網(wǎng)絡(luò)切片白皮書(shū)中肯定了網(wǎng)絡(luò)切片在5G中承擔(dān)的重要角色，同時(shí)指出為保證5G網(wǎng)絡(luò)能夠應(yīng)對(duì)多變的業(yè)務(wù)需求，尤其是對(duì)垂直行業(yè)的業(yè)務(wù)需求，網(wǎng)絡(luò)切片將提供服務(wù)可保證的端到端網(wǎng)絡(luò)解決方案。

網(wǎng)絡(luò)切片的切法多樣化

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可以通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分割，充分提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，使網(wǎng)絡(luò)更加靈活、高效地適應(yīng)5G的業(yè)務(wù)需求。切片技術(shù)也是未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)具備的能力，可以使CT系統(tǒng)像IT系統(tǒng)一樣進(jìn)行虛擬化管理和維護(hù)。

如果要實(shí)現(xiàn)CT系統(tǒng)的IT化，那么網(wǎng)絡(luò)的SDN/NFV化是實(shí)現(xiàn)端到端網(wǎng)絡(luò)切片的基礎(chǔ)。運(yùn)營(yíng)商可以通過(guò)SDN/NFV平臺(tái)把網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行虛擬匹配、映射，生成不同的邏輯功能，再通過(guò)編排器提供相應(yīng)的服務(wù)以滿(mǎn)足各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)能力的需求，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的切片。

在第一屆全球5G大會(huì)上，IMT-2020(5G)推進(jìn)組發(fā)布的《5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)》白皮書(shū)指出，與4G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)相對(duì)單一的應(yīng)用模式不同，5G網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)對(duì)象是海量豐富類(lèi)型的終端和應(yīng)用，其報(bào)文結(jié)構(gòu)、會(huì)話(huà)類(lèi)型、移動(dòng)規(guī)律和安全性需求都不盡相同，網(wǎng)絡(luò)必須針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的服務(wù)需求引入不同的功能設(shè)計(jì)。

具體的網(wǎng)絡(luò)切片方法有很多種，例如可以按照業(yè)務(wù)場(chǎng)景、服務(wù)等級(jí)、網(wǎng)絡(luò)制式以及企業(yè)不同來(lái)進(jìn)行切片。按業(yè)務(wù)場(chǎng)景切片，可以按5G的三大業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行切片;按服務(wù)等級(jí)切片，例如中國(guó)移動(dòng)可以將具有特殊安全需求的用戶(hù)劃分出一個(gè)切片，并采用特殊的計(jì)費(fèi)方式;還可以按照企業(yè)不同進(jìn)行切片，將同一類(lèi)型的企業(yè)劃分為一個(gè)切片，可以提供一些定制化服務(wù)。

雖然切片的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，但是切片并不是越多越好。在靈活性增加的同時(shí)，切片過(guò)多會(huì)造成不同切片之間的動(dòng)態(tài)管理和資源共享難度增加，對(duì)平臺(tái)、編排、管理等都是比較大的挑戰(zhàn)。

切片不一定越多越好，重要的是如何充分地把相似需求歸為一類(lèi)，從而減少切片數(shù)量對(duì)平臺(tái)的挑戰(zhàn)。對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切片后，還需要使用網(wǎng)絡(luò)編排器對(duì)切片進(jìn)行統(tǒng)籌管理，實(shí)現(xiàn)資源合理安排，高效地針對(duì)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行調(diào)度。

網(wǎng)絡(luò)切片部署面臨的挑戰(zhàn)

網(wǎng)絡(luò)切片的理念是希望用IT的方式改造CT系統(tǒng)，這在CT系統(tǒng)還沒(méi)有成功的案例，雖然中國(guó)移動(dòng)也在探索，但是目前還沒(méi)有大規(guī)模的商業(yè)案例來(lái)佐證這種方式一定可行。從目前發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，將切片理念應(yīng)用到現(xiàn)網(wǎng)，將面臨以下挑戰(zhàn)。

一方面，SDN/NFV是否適合電信級(jí)的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，特別對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，如何保證幾億用戶(hù)以及大量的數(shù)據(jù)在現(xiàn)網(wǎng)可靠地運(yùn)行。

另一方面，如果要做到網(wǎng)絡(luò)切片，不僅切片的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)生成、管理和維護(hù)方式需要探索，而且生成多少切片，切片之間怎樣共享、隔離資源，以及安全性問(wèn)題都需要進(jìn)行探索。

未來(lái)核心網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)邊界會(huì)變得模糊

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)不僅帶來(lái)業(yè)務(wù)部署方面的改變，還會(huì)帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的變化。未來(lái)低時(shí)延應(yīng)用要求本地化部署，相互之間直接交互信息，在這種情況下核心網(wǎng)有些功能就要下沉，甚至?xí)浅？拷?，這樣才能真正保證業(yè)務(wù)直接下發(fā)到用戶(hù)，保證較短的時(shí)延。

低時(shí)延、高可靠業(yè)務(wù)是未來(lái)5G的重要業(yè)務(wù)，要求網(wǎng)絡(luò)端到端的延遲僅有幾毫秒，如果按傳統(tǒng)的方式部署網(wǎng)絡(luò)，從無(wú)線(xiàn)網(wǎng)到和核心網(wǎng)經(jīng)歷的網(wǎng)元太多時(shí)延就會(huì)增大，這會(huì)造成時(shí)延很難滿(mǎn)足業(yè)務(wù)的需求。因此將核心網(wǎng)的功能下沉到邊緣以減少傳輸經(jīng)過(guò)的網(wǎng)元數(shù)量從而降低時(shí)延，將是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要趨勢(shì)。

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可能會(huì)導(dǎo)致核心網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)的邊界變得模糊。切片技術(shù)可以靈活地根據(jù)用戶(hù)需求來(lái)調(diào)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)資源，從而構(gòu)成虛擬網(wǎng)絡(luò)。這些切片之間邏輯上是獨(dú)立的，但物理上是共享的。

4G網(wǎng)絡(luò)采用核心網(wǎng)集中式部署、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)邊界部署的方式，而在未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)和核心網(wǎng)的邊界將會(huì)變得模糊。不僅核心網(wǎng)下沉到邊緣，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)將來(lái)也會(huì)有集中式部署的趨勢(shì)，如果將協(xié)議中非實(shí)時(shí)的處理從基站里分解出來(lái)，基站就可以更好地進(jìn)行協(xié)作，同時(shí)MEC的部署也可以更深入。

核心網(wǎng)功能的下沉?xí)?lái)很多問(wèn)題，如計(jì)費(fèi)問(wèn)題。傳統(tǒng)核心網(wǎng)采用集中式的經(jīng)營(yíng)方式計(jì)費(fèi)，未來(lái)核心網(wǎng)功能下沉則計(jì)費(fèi)方式也要改變，如計(jì)費(fèi)的代理可能下放到基站，基站在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中把計(jì)費(fèi)信息收集起來(lái)上傳給集中式的單元。

安全問(wèn)題是重要的研究方向

將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切片后，如何保證安全性也是非常重要的。安全問(wèn)題分為兩個(gè)方面，一方面是用戶(hù)數(shù)據(jù)安全，另一方面是網(wǎng)絡(luò)安全。

在用戶(hù)數(shù)據(jù)的安全方面，不同的用戶(hù)對(duì)安全性的需求不同，可以采用物理隔離等方式為不同用戶(hù)制定不同的解決方案。

在網(wǎng)絡(luò)安全方面，重要的是防止網(wǎng)絡(luò)自身被攻擊。核心網(wǎng)一直以來(lái)都采用集中式部署，比較易于管理，安全性容易得到保證。未來(lái)如果核心網(wǎng)下沉到邊緣甚至是基站，而基站周?chē)h(huán)境的安全性難以保證，一旦網(wǎng)絡(luò)被攻擊，數(shù)據(jù)的安全性就面臨極大威脅。因此網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切片后，如何保證網(wǎng)絡(luò)自身安全是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。

為了保證網(wǎng)絡(luò)切片后的安全性，需要進(jìn)行多方面的考慮，但不能因噎廢食，既要兼顧靈活性又要保證安全性，兩方面兼顧將是未來(lái)重要的研究方向。

國(guó)內(nèi)外積極推進(jìn)5G技術(shù)落地

5G網(wǎng)絡(luò)以用戶(hù)為中心、功能模塊化、網(wǎng)絡(luò)可編排為核心理念，重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)控制和轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，改變單一管道和固化的服務(wù)模式，基于通用共享的基礎(chǔ)設(shè)施為不同用戶(hù)和行業(yè)提供按需定制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，而且要構(gòu)建資源全共享、功能易編排、業(yè)務(wù)緊耦合的社會(huì)化信息服務(wù)使能平臺(tái)，從而滿(mǎn)足極致體驗(yàn)、效率和性能要求，以及“萬(wàn)物互聯(lián)”的愿景。

國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商都在密切關(guān)注5G切片技術(shù)的進(jìn)展。AT&T、德國(guó)電信等國(guó)外運(yùn)營(yíng)商正積極研究5G切片技術(shù)并展開(kāi)了業(yè)務(wù)試驗(yàn)，試圖通過(guò)試驗(yàn)帶動(dòng)研發(fā)體系、運(yùn)維體系進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)未來(lái)平臺(tái)的變化。AT&T提出，希望未來(lái)網(wǎng)絡(luò)完全實(shí)現(xiàn)軟件化、虛擬化，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用緊密結(jié)合。而保守的運(yùn)營(yíng)商則考慮使用現(xiàn)有的EPC通過(guò)虛擬化的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)部分功能。

“面向新的需求和技術(shù)挑戰(zhàn)，全球運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商和垂直行業(yè)應(yīng)該共同考慮如何進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)切片的可用性，需要接入網(wǎng)、核心網(wǎng)、傳輸和承載網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)功能、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和業(yè)務(wù)層等多領(lǐng)域的跨層與協(xié)同，并以更開(kāi)放的方式進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。”中國(guó)移動(dòng)技術(shù)部王曉云總經(jīng)理表示。

中國(guó)移動(dòng)爭(zhēng)取在2020年5G全面商用時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的切片化，并實(shí)現(xiàn)端到端的網(wǎng)絡(luò)能力。中國(guó)移動(dòng)正在嘗試用SDN/NFV技術(shù)改造EPC或IMS系統(tǒng)，目前在做5G切片方面的試點(diǎn)，取得了很好的進(jìn)展。希望這些實(shí)踐可以給未來(lái)5G應(yīng)用做鋪墊，推動(dòng)5G核心網(wǎng)端到端切片的實(shí)現(xiàn)。

中國(guó)移動(dòng)還將與華為、中興等設(shè)備廠商進(jìn)行合作測(cè)試，配合正在進(jìn)行的5G測(cè)試，逐步將5G切片技術(shù)推向成熟。