5G網路切片到底是怎麼切的

2022-06-11 20:12:08 字數 4298 閱讀 9218

話說在5g時代,苟日新,日日新,又日新,乙個個新的概念層出不窮,讓人目不暇接。

網路切片就是在5g引入的新概念之一。

一看到切片,首先想到的必然是把乙個完整的東西切成薄片。於是切麵包或者切西瓜這一系列畫面映入腦海。

然而,網路就是一台臺硬體裝置,還有上面飛奔的資料,這切片到底是咋回事?這就引出了下面這一連串的問號:

為什麼5g需要網路切片?

網路切片,到底切的是什麼?

怎麼實現網路切片?

5g網路切片會帶來哪些商業模式的更新?

要回答「為什麼5g需要網路切片」這個問題,就首先需要明白網路切片到底是什麼。首先我們將從5g的前輩,3g和4g說起。

從3g時代開始,資料業務,也就是「手機上網」這一需求異軍突起,對於運營商來說,流量就是嘩嘩進賬的銀子啊。但網路資源有限,不可能保證所有業務都能全速進行,總得撿重要的首先保障。

最簡單的方式就是對業務進行分類,給予不同優先順序的業務不同的資源,不同的服務質量,這就是qos(quality of service)的**。

於是,一幫專家們對所有使用者的各種型別的業務進行了充分研究之後,根據不同業務對時延、丟包率的不同要求進行了如下的分類:

3g定義的業務型別

根據這些不同的業務的需求排出個優先順序,優先保證對網路要求高的業務,然後再兼顧低優先順序的業務。這樣所有業務都能基本滿足,大家都滿意。

到了4g時代,更是定義了9種最基本的qos等級,對於不同業務的服務級別的管理更加精細化。

可是到了5g時代,這一切都發生了變化。

因為5g不再只用於人和人之間的通訊,而是懷揣著萬物互聯的夢想而降生。

我們來看看上圖中的5g的三大場景對於網路的需求:

增強型移動寬頻(embb):需要關注峰值速率,容量,頻譜效率,移動性,網路能效等這些指標,和傳統的3g和4g類似。

高可靠低時延通訊(urllc):主要關注高可靠性,移動性和超低時延,對連線數,峰值速率,容量,頻譜效率,網路能效等指標都沒有太大需求。

所謂汝之蜜糖,彼之砒霜,這些業務對網路要求側重點的完全不同。

例如,自動駕駛需要在行駛過程中,為了應對危險,需要在1毫秒左右的超低時延內和網路進行極高可靠的通訊。與之不同的是,自來水公司擁有成千上萬個智慧型水表需要上報資料,因此超大容量是至關重要的,至於網速慢一些,誤位元速率高一些問題都不大,甚至連小區切換功能都不需要。

這些不同業務截然不同的特點,讓脫胎於3g和4g時代,僅針對智慧型手機的移動寬頻業務的qos方案使用起來捉襟見肘。

並且,在5g時代「萬物互聯」的巨集大構想內,除了embb繼承自之前的手機上網業務之外,mmtc和urllc都是屬於物聯網業務。運營商要開展物聯網業務,必然涉及到和其他物聯網服務提供商的合作和定製化,如何為合作夥伴提供一張按需定製,獨立運維,穩定高效的網路,也就成了亟需解決的技術需求。

於是,這些聰明的工程師想到了乙個點子:何不布上幾張獨立的子網路來支援5g的幾大場景?這些子網路的無線、承載和核心網等資源都完全和其他網路隔離開來,而qos依舊只侷限在某一張子網路的內部進行服務質量管理。

比如說,我們建上三大類子網路:embb,mmtc和urllc各一類,這些網路之間是獨立不受影響,每張子網路內部的不同業務依舊使用qos來管理。並且在同一類子網路之下,還可以再次進行資源的劃分,形成更低一層的子網路,比如mmtc子網路還可以按需分為:智慧型停車子網路,自動抄表子網路,智慧型農業子網路等等。

相當於把qos從二維擴充套件到了三維,這些相互隔離的子網路就叫做網路切片或者子切片。

既然要切片,首先必須要把各個模組統一起來管理,形成乙個有機整體,然後才能有切片的可能。就像製作切片麵包一樣,先要把麵粉、雞蛋,奶等各種原料糅合,經由發酵過程,在烤製成一大塊的完整麵包之後,才能進行切片,不同切片再通過協調工作,才能組成美味的三明治。

那麼5g是怎樣實現各個模組的統一管理和資源切分呢?這就要引入nfvsdn技術了。

nfv的全稱是「network function virtualization」,這就是大名鼎鼎的虛擬化。隨著通用伺服器處理能力的大幅增強,便有了餘力拿出一部分資源作為虛擬化層,把網路中的計算(類似電腦的cpu,記憶體)、儲存(類似電腦的硬碟),以及網路(類似電腦的網絡卡)這些資源進行統一管理,按需劃分。這樣一來,一台,甚至多台物理伺服器的硬體就形成了資源池,可以按照需要劃分成若干邏輯伺服器,供各種應用來使用。

虛擬化基本架構

sdn的全稱是「software defined network」,又叫軟體定義網路。區別於傳統網路中的各個路由**節點各自為政,獨立工作的現狀,sdn引入了中樞控制節點:控制器,用來統一指揮下層裝置的資料往**發,下層網路裝置只需要照著執行即可。這樣一來,就像網路有了大腦一樣,可以實現控制和**分離,網路靈活性和可擴充套件性大為增強。

依託如今大行其道的虛擬化和軟體定義網路(nfv/sdn技術,我們可以把所有的硬體抽象為計算,儲存和網路這三類資源進行統一管理分配,給不同的切片不同大小的資源,且完全隔離互不干擾,實現了邏輯上的高層統一管理和靈活切割。因此nfv/sdn成為了網路切片技術的基礎。

遙想3g和4g時代的qos管理,雖說無線,承載跟核心網都有參與,但卻是在各立山頭,分別處理,都只管自己的那一畝三分地,沒有任何的全域性把控。

跟3g和4g錦上添花的qos管理功能不同,5g對網路切片進行了全面的設計,可以對各類資源及qos進行端到端的管理,橫貫無線,承載與核心網,並使之成為5g網路的基本特徵之一。

在這樣的架構之下,在負責高層網路切片管理功能之下,分為無線,承載,核心網幾個子切片,分工合作,完成重任。

這樣一來,網路切片就劃分為了縱向和橫向兩個維度。先在縱向的無線,承載,核心網子切片完成自身的管理功能,再在橫向上組成各個功能端到端的網路切片。所謂橫向協同,縱向到底。

無線子切片:切片資源劃分和隔離,切片感知,切片選擇,移動性管理,每個切片的qos保障。

承載子切片:基於sdn的統一管理,承載也可以被抽象成資源池來進行靈活分配,從而切割成網路切片。

核心網子切片:核心網在5g時代可謂變得媽都不認識了,基於sba(服務化架構 service based architecture),以前所有的網元都被打散,重構為乙個個實現基本功能集合的微服務,再由這些微服務像搭積木一樣按需拼裝成網路切片。

最後,經過無線,承載和核心網這些縱向子切片的協同工作,為端到端的橫向切片:embb、mmtc和urllc提供支撐,不同的業務得以在不同的切片之上暢行。

基於網路切片,運營商以此可以把業務從傳統的語音和資料拓展到萬物互聯,也將形成新的商業模式,從傳統的通訊提供商蛻變為平台提供商,通過網路切片的運營,為垂直行業提供實驗、部署和管理的平台,甚至提供端到端的服務。

運營商可以用b2b2c的方式來銷售網路切片,並通過引入devops(開發和運營同步進行)的理念和模式,可以極大地提公升切片運營的效率。

devops工作流肇端於客戶的切片訂購和需求輸入,然後經過切片模型定義,切片設計,切片部署,切片監控,切片保障和切片運營這樣乙個切片設計和運營的閉環,使5g網路切片靈活高效運轉。

結語:如果說4g網路是一把刀,雖然鋒利但用途單一;那麼,5g網路就是一把瑞士軍刀,靈活方便、用途多功能強,而網路切片正是發揮5g網路優勢的利器。

隨著2023年5g規模商用的臨近,5g正在積極熱身排練,即將閃亮登場。

利用NFV和SDN實現5G網路切片

利用nfv和sdn實現5g網路切片 網路切片將在5g的實施中發揮關鍵作用,該技術允許運營商在單一的物理基礎設施之上執行多個虛擬網路。隨著2020年的5g商業化,許多人正在想,網路功能虛擬化 nfv 和軟體定義網路 sdn 能夠延伸到什麼程度。nfv和sdn是兩個相似但截然不同的技術,引領者電信行業網...

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