切片技术使网络灵活高效 中国移动已开展试点

5G时代的网络要满足增强移动宽带(eMBB)、海量机器通信(mMTC)、低时延与高可靠通信(uRLLC)三大类重要场景的需求。但现有的网络架构很难满足如此复杂的网络需求，因此网络切片的概念应运而生，国内外许多运营商和设备厂商都认为网络切片技术是5G时代的理想网络架构解决方案。

网络切片技术可以让运营商在一个硬件基础设施上切分出多个虚拟的端到端网络，每个网络切片在设备、接入网、传输网以及核心网方面实现逻辑隔离，适配各种类型服务的不同特殊需求。

对于每一个网络切片而言，虚拟服务器、网络带宽、服务质量等专属资源都能得到充分保证。同时由于切片之间相互隔离，所以一个切片的错误或故障不会影响到其他切片的通信。

为满足5G网络的需求，中国移动作为国内领先的运营商一直在积极开展网络切片方面的研究工作。在2017年MWC展会上，中国移动联合华为、德国电信、大众集团发布了《服务可保证的5G网络切片白皮书》。

中国移动在网络切片白皮书中肯定了网络切片在5G中承担的重要角色，同时指出为保证5G网络能够应对多变的业务需求，尤其是对垂直行业的业务需求，网络切片将提供服务可保证的端到端网络解决方案。

网络切片的切法多样化

网络切片技术可以通过将网络进行分割，充分提高网络资源的利用率，使网络更加灵活、高效地适应5G的业务需求。切片技术也是未来5G网络应当具备的能力，可以使CT系统像IT系统一样进行虚拟化管理和维护。

如果要实现CT系统的IT化，那么网络的SDN/NFV化是实现端到端网络切片的基础。运营商可以通过SDN/NFV平台把网络资源进行虚拟匹配、映射，生成不同的逻辑功能，再通过编排器提供相应的服务以满足各个应用场景对网络能力的需求，从而实现网络的切片。

在第一届全球5G大会上，IMT-2020(5G)推进组发布的《5G网络架构设计》白皮书指出，与4G移动互联网相对单一的应用模式不同，5G网络的服务对象是海量丰富类型的终端和应用，其报文结构、会话类型、移动规律和安全性需求都不尽相同，网络必须针对不同应用场景的服务需求引入不同的功能设计。

具体的网络切片方法有很多种，例如可以按照业务场景、服务等级、网络制式以及企业不同来进行切片。按业务场景切片，可以按5G的三大业务场景进行切片;按服务等级切片，例如中国移动可以将具有特殊安全需求的用户划分出一个切片，并采用特殊的计费方式;还可以按照企业不同进行切片，将同一类型的企业划分为一个切片，可以提供一些定制化服务。

虽然切片的优势显而易见，但是切片并不是越多越好。在灵活性增加的同时，切片过多会造成不同切片之间的动态管理和资源共享难度增加，对平台、编排、管理等都是比较大的挑战。

切片不一定越多越好，重要的是如何充分地把相似需求归为一类，从而减少切片数量对平台的挑战。对网络进行切片后，还需要使用网络编排器对切片进行统筹管理，实现资源合理安排，高效地针对业务需求进行调度。

网络切片部署面临的挑战

网络切片的理念是希望用IT的方式改造CT系统，这在CT系统还没有成功的案例，虽然中国移动也在探索，但是目前还没有大规模的商业案例来佐证这种方式一定可行。从目前发展状况来看，将切片理念应用到现网，将面临以下挑战。

一方面，SDN/NFV是否适合电信级的大规模网络，特别对传统运营商来说，如何保证几亿用户以及大量的数据在现网可靠地运行。

另一方面，如果要做到网络切片，不仅切片的动态实时生成、管理和维护方式需要探索，而且生成多少切片，切片之间怎样共享、隔离资源，以及安全性问题都需要进行探索。

未来核心网和无线网边界会变得模糊

网络切片技术不仅带来业务部署方面的改变，还会带来网络结构方面的变化。未来低时延应用要求本地化部署，相互之间直接交互信息，在这种情况下核心网有些功能就要下沉，甚至会非常靠近基站，这样才能真正保证业务直接下发到用户，保证较短的时延。

低时延、高可靠业务是未来5G的重要业务，要求网络端到端的延迟仅有几毫秒，如果按传统的方式部署网络，从无线网到和核心网经历的网元太多时延就会增大，这会造成时延很难满足业务的需求。因此将核心网的功能下沉到边缘以减少传输经过的网元数量从而降低时延，将是未来网络发展的重要趋势。

网络切片技术可能会导致核心网和无线网的边界变得模糊。切片技术可以灵活地根据用户需求来调动网络资源，从而构成虚拟网络。这些切片之间逻辑上是独立的，但物理上是共享的。

4G网络采用核心网集中式部署、无线网边界部署的方式，而在未来5G网络中，无线网和核心网的边界将会变得模糊。不仅核心网下沉到边缘，无线网将来也会有集中式部署的趋势，如果将协议中非实时的处理从基站里分解出来，基站就可以更好地进行协作，同时MEC的部署也可以更深入。

核心网功能的下沉会带来很多问题，如计费问题。传统核心网采用集中式的经营方式计费，未来核心网功能下沉则计费方式也要改变，如计费的代理可能下放到基站，基站在数据传输过程中把计费信息收集起来上传给集中式的单元。

安全问题是重要的研究方向

将网络进行切片后，如何保证安全性也是非常重要的。安全问题分为两个方面，一方面是用户数据安全，另一方面是网络安全。

在用户数据的安全方面，不同的用户对安全性的需求不同，可以采用物理隔离等方式为不同用户制定不同的解决方案。

在网络安全方面，重要的是防止网络自身被攻击。核心网一直以来都采用集中式部署，比较易于管理，安全性容易得到保证。未来如果核心网下沉到边缘甚至是基站，而基站周围环境的安全性难以保证，一旦网络被攻击，数据的安全性就面临极大威胁。因此网络进行切片后，如何保证网络自身安全是一个极大的挑战。

为了保证网络切片后的安全性，需要进行多方面的考虑，但不能因噎废食，既要兼顾灵活性又要保证安全性，两方面兼顾将是未来重要的研究方向。

国内外积极推进5G技术落地

5G网络以用户为中心、功能模块化、网络可编排为核心理念，重构网络控制和转发机制，改变单一管道和固化的服务模式，基于通用共享的基础设施为不同用户和行业提供按需定制的网络架构，而且要构建资源全共享、功能易编排、业务紧耦合的社会化信息服务使能平台，从而满足极致体验、效率和性能要求，以及“万物互联”的愿景。

国内外运营商都在密切关注5G切片技术的进展。AT&T、德国电信等国外运营商正积极研究5G切片技术并展开了业务试验，试图通过试验带动研发体系、运维体系进行调整以适应未来平台的变化。AT&T提出，希望未来网络完全实现软件化、虚拟化，开发和应用紧密结合。而保守的运营商则考虑使用现有的EPC通过虚拟化的形式来实现部分功能。

“面向新的需求和技术挑战，全球运营商、设备商和垂直行业应该共同考虑如何进一步提升网络切片的可用性，需要接入网、核心网、传输和承载网、网络功能、网络平台和业务层等多领域的跨层与协同，并以更开放的方式进行创新设计。”中国移动技术部王晓云总经理表示。

中国移动争取在2020年5G全面商用时实现网络的切片化，并实现端到端的网络能力。中国移动正在尝试用SDN/NFV技术改造EPC或IMS系统，目前在做5G切片方面的试点，取得了很好的进展。希望这些实践可以给未来5G应用做铺垫，推动5G核心网端到端切片的实现。

中国移动还将与华为、中兴等设备厂商进行合作测试，配合正在进行的5G测试，逐步将5G切片技术推向成熟。