随着 5G 的来临,万物互联的时代将开启。5G 支持增强型移动宽带(eMBB)、海量物联网连接(mMTC)和低时延高可靠连接(uRLLC)三大场景,而在三大场景中包含了多样化差异化的各种应用。

 

上图中的 eMBB 业务通过无线侧频谱利用率和频谱带宽技术的突破,5G 可以提供比 4G 快 10 倍以上的传输速率,最高可以达到 20Gb/s 的速率。

 

从 2019 年已经商用 5G 的国家和地区来看,现今流行的 AR/VR、高清视频直播业务,只有 5G 的超高速率才能够满足要求,4G 网络的传输速率是无法支持的。现在使用 VR 业务或者大型交互类游戏时,必须要拖着网线来完成业务,体验非常不好,而在未来通过 5G 网络进行无线连接,VR/AR 可以获得快捷的体验。

 

 

mMTC 是通过多用户共享接入,超密集异构网络等技术,使 5G 网络可以支持每平方公里 100 万以上的连接。近年来智慧城市的快速发展,包括路灯、井盖、水表等公共设施都已经拥有了网络连接能力,可以进行远程管理,但是 5G 会有更大的革新。基于 5G 网络的强大连接能力,才可以把城市各个行业的公共设备都接入智能管理平台。这些公共设施通过 5G 网络协同工作,只需要少量的维护人员就可以统一管理,大大提升城市的运营效率。

 

uRLLC 业务在 5G 场景下最典型的应用就是自动驾驶,自动驾驶最常用的场景下如 V2V、V2P、V2I 等多路通信同时进行,需要在短时间内进行大量的数据处理并决策。因此需要网络同时具有大带宽、低时延、和高可靠性,5G 网络具备应对这种场景的能力。

 

4G 时代是通过一张网络满足所有的应用场景和客户群体,不管用户是要玩游戏、网上办公、高清视频还是下载业务,这些业务之间没有区分优先级,当网络资源比较紧张的时候,这些业务就会出现「抢资源」的情况。这种情况的出现就是因为 4G 网络没办法为这么多业务提供不同的专用通道,都是为所有的业务提供「尽力而为」的服务。

 

但是今后在垂直行业中,各种业务在时延、连接数、可靠性、安全性等方面的要求相去甚远而且具有不可预知性,比如 AR 业务需要使用>1600Mbps 的网络超高带宽、能源抄表业务需要网络提供海量连接,自动驾驶需要网络保证几毫秒的端到端低时延以及 99.999%以上的高可靠性,如果还想通过一张网络满足目前所有需求以及未来可能提出的需求,根本不可能实现。而运营商也不可能为了适配不同业务不同的需求而去建设多张网络,只有尽可能让 5G 网络满足不同用户、不同行业定制化的需求。

 

网络切片技术可以让运营商在一个硬件基础设施切分出多个虚拟的网络,按需分配资源、灵活组合能力,满足各种业务的不同需求。当新需求提出而目前网络无法满足要求时,运营商只需要为此需求虚拟出一张新的切片网络,而不需要影响已有的切片网络,以最快速度上线业务。

 

那什么是网络切片呢?

“ 网络切片(Networkslicing)是通过切片技术在一个通用硬件基础上虚拟出的端到端的网络,每个虚拟网络具有不同网络功能,可以适配不同类型业务的需求,而不同的切片之间不会相互影响,可以保证不同业务的服务等级。”

 

5G 网络切片架构示意图如下所示,在运营商部署物理资源后,假如针对大众的上网业务可以虚拟出一个 eMBB 切片网络,之后再针对垂直行业中某些厂商的智能抄表业务,使用物理资源再虚拟出一个 mMTC 切片网络,两个切片网络分别为不同业务场景提供服务。

 

 

虽然说垂直行业中各行各业对网络功能的需求多种多样,但是这些需求都可以总结为对网络带宽、连接数、时延、可靠性等网络功能的需求。本文的开篇已经介绍过 5G 标准将不同业务对网络功能的需求特点归纳为三大典型场景,相应的这三大典型场景对应的网络切片的类型分别是 eMBB 切片、mMTC 切片、uRLLC 切片。

 

 

5G 不同行业的业务可以使用不同的切片网络来承载,而即使提供相同业务的不同厂商也可以购买各自的切片网络从而向自己的客户提供通信服务。

 

如下图所示,汽车行业的要提供自动驾驶服务,汽车厂商 A 和 B 可以分别订购运营商提供的 uRLLC 类型网络切片,使用不同切片网络实例将通信服务提供给自己的最终客户,实现车辆和远程平台的实时、可靠连接。不同的切片提供的服务级别是不一样的,当然不同切片等级所收取的费用也不同,对网络资源占用高的收费当然也就高。网络切片的租户还可以是另外一个运营商,这个运营商不建立自己的网络,直接使用其订购的切片网络,然后在一定范围内向自己的最终客户提供通信服务。

 

 

网络切片可以让运营商在同一基础设施上切分出多个虚拟的端到端的完整的逻辑网络,每个网络切片包括无线网子切片、传输网子切片和核心网子切片,并且从无线网到承载网到核心网在逻辑上隔离。

 

 

总而言之,网络切片具有「按需定制」、「端到端」、「隔离性」三大特点,能够做到端到端的动态按需部署网络服务,并保证切片具有独立的生命周期管理,切片之间相互不影响。没有切片的 5G 网络就好比没有灵魂的肉体,只有切片技术才能够使 5G 网络在今后的各行各业都能够发挥自己的作用,才能够使 5G 获得巨大的成功。