5G网络切片技术与服务质量的区别

文/于仰源

5G 网络使传统人与人通信扩展到万物互联通信，其将面临连接数爆炸性增长、业务需求多样化、差异化等诸多挑战，依靠传统的服务质量技术无法高效、可靠的保证成千上百的差异化业务，网络切片技术面向业务对网络资源进行灵活切分，将硬件网络的数据处理、运营管理等变为软件化，是网络发展的大势所需。

1 网络切片技术概述

网络切片技术是通过网络功能虚拟化技术（Network Function Virtualization,NFV）、软件定义网络技术（Software Defined Network,SDN）等虚拟化技术将一个实体物理网络切分成多个虚拟的端到端逻辑子网络，每一个网络切片都可获得逻辑独立的网络资源，包括核心网、承载网、无线网等网络子切片，各切片之间可相互绝缘，任何一张虚拟网络发生故障时都不会影响到其它虚拟网络。网络切片技术是SDN/NFV、MEC（边缘计算）等多种技术深度融合和应用的体现。如图1所示。

1.1 核心网子切片

核心网子切片主要基于NFV/SDN 技术，实现网络功能均与实体网元解绑，以虚拟化方式部署在虚拟机环境中。具体来讲，根据业务不同，网络结构、网元部署等可以发生改变，传统集中式部署的核心网格局转变为可分布式部署的虚拟化架构：例如，直接面向终端侧提供业务服务的核心网功能（UPF），会根据不同业务场景相应的时延要求，结合边缘计算技术（MEC）下沉至更靠近用户的无线接入网络层级进行分布式部署，而数据存储管理（UDM）、业务鉴权（AUSF）、终端接入控制（AMF）、等用户统一管理的服务可继续采用集中方式部署。

1.2 承载网子切片

传输承载网子切片是通过软/硬件切分方式实现网络切片的，硬件切片主要是指对物理底层（光层）管道资源（ODUk、FlexETH、OTN）的物理划分时隙、端口等，切分为多个物理隔离的独立子信道；软件切片是指管道资源的调度复用技术和QoS 控制保证技术等，满足不同业务的传输指标需求，针对二层以上传输端口带宽资源进行逻辑隔离。它采用不同的逻辑通道承载不同的网络切片，同时通过QoS 控制策略满足不同网络切片的时延、带宽、丢包率等性能需求，如基于IP/MPLS伪线技术、VPN 及VLAN 技术等。

1.3 无线网子切片

无线网子切片通过CU(集中单元)/DU（分布单元）分离、NFV/SDN 等技术实现：CU/DU 可以根据业务场景灵活部署，CU 用于集中承载非实时业务，负责无线网络的统一管理和资源调度；DU 则主要负责实时业务的处理；NFV/SDN 基于切片的特点类型可对接入网侧协议栈做灵活的定制切分，结合边缘计算技术下沉，将部分核心网网元下沉到无线网侧，实现低时延等创新业务承载。

无线网子切片通过静态分配/动态分配等方式对空口资源进行切分。静态分配即把频域、时域等空口资源以固定方式分配给每个特定的网络切片，用户终端通过这些静态的无线资源接入切片网络；动态分配是频域、时域等空口资源根据业务的需求动态分配，并确保各切片间的资源平衡分配。

1.4 终端

一个终端可能需要同时接入多个不同切片中。终端侧网络切片主要基于NSSAI（Ne tworkSliceSelectionAssistanceInformation） 标识实现，NSSAI 信息由切片类型标识SST 和切片用户组标识SD 构成，终端通过不同的NSSAI 信息和切片实例标识不同网络切片的NSI-ID。如图2所示。

2 服务质量（QoS）技术介绍

服务质量（Quality of Service，QoS）指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，保证在网络通信中，对业务指标如时延、带宽、速率、丢包率、抖动等方面保证预期的服务水平。简单来说，就是针对各种不同需求，提供不同服务质量的网络服务。

3 网络切片技术与服务质量的区别

通过上述对比，服务质量保证体系本质上基于业务承载，采取不同优先级配置，例如VoLTE，采用数据包QCI 处理机制、调度策略，其网络架构不变，类似城市交通网络中，增加了专用车道，重要业务优先保障。

而网络切片技术提供了一整套的软硬件技术，实现网络功能与实体网元的解绑、网络资源的灵活管理调度，使网络资源利用更加高效，满足碎片化、多样化的业务需求。切片网络本质上为一个逻辑独立网络，每一个网络切片都由一个唯一的S-NSSAIID 所标识，给用户业务专网的使用体验：根据应用、场景、需求进行网络资源的管理编排，进行网络功能的裁剪定制，为客户自动化提供“量身定制”的“专属”虚拟网络，可以满足差异化SLA（ServiceLevelAgreement，服务等级协议）服务的QoS 需求，可以保证不同垂直行业、不同客户、不同场景、不同业务之间的安全隔离，实现NaaS（NetworkasaService，网络即服务）。切片网络的网络资源是面向业务本身定制的，对满足业务指标的可靠性、高效性等都优于服务质量体系。

图1：网络切片

图2：NSSAI 字段

4 结语

在同一物理网络资源上，实现不同动态的网络资源管理、调度功能，将硬件网络资源运营管理、数据处理、信息传递等更加软件化、灵活化、动态化、定制化，是是移动网络发展的趋势，网络切片技术是5G 网络及后续网络中不可或缺的技术之一。