激增的移動設(shè)備數(shù)量及數(shù)據(jù)流量需求、不斷涌現(xiàn)的各類新業(yè)務(wù)和應(yīng)用場景為移動通信帶來了艱巨挑戰(zhàn)。為此ITU為5G定義了eMBB(增強移動寬帶)、mMTC(海量機器通信)、uRLLC(超高可靠超低時延通信)三大應(yīng)用場景。實際上不同業(yè)務(wù)場景往往在多個關(guān)鍵指標上存在差異化服務(wù)需求，因而5G系統(tǒng)還需支持不同用戶速率、可靠性、時延、優(yōu)先級、移動性和安全性的靈活可定化制服務(wù)。靈活部署的融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其有效的資源管理技術(shù)是實現(xiàn)關(guān)鍵。

　　2018年6月13日，3GPP全會(TSG#80)批準了第五代移動通信技術(shù)標準獨立組網(wǎng)(SA)功能凍結(jié)。加之去年12月完成的非獨立組網(wǎng)(NSA) 標準，5G已經(jīng)完成第一階段全功能標準化工作。中國電信在6月26日發(fā)布的《5G技術(shù)白皮書》指出SA組網(wǎng)一步到位，可避免NSA仍需向SA方案演進帶來的網(wǎng)絡(luò)頻繁改動。SA方案的業(yè)務(wù)能力更強，5G核心網(wǎng)能支持網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計算等新特性。另外，SA終端由于不涉及雙連接等技術(shù)，成本較低。同時，白皮書指出，在SA方案中，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是5G網(wǎng)絡(luò)的重要使能技術(shù)。

　　網(wǎng)絡(luò)切片及其架構(gòu)

　　網(wǎng)絡(luò)切片通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)中的各類物理資源抽象成虛擬資源，并基于指定的網(wǎng)絡(luò)功能和特定的接入網(wǎng)技術(shù)，按需構(gòu)建端到端的邏輯網(wǎng)絡(luò)，提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

　　以圖1為例，eMBB, uRLLC 以及IoT三個獨立的切片共享同一套底層物理設(shè)施。在 eMBB 切片中，需要大帶寬以支持高數(shù)據(jù)速率服務(wù)，例如高清晰度視頻流和增強現(xiàn)實。對帶寬有很高的要求，可以在城域機房的Cloud unit中部署緩存服務(wù)器 Cache及數(shù)據(jù)單元Data unit，使業(yè)務(wù)更貼近用戶，降低骨干網(wǎng)的帶寬需求并提高用戶體驗。IoT切片對應(yīng)著mMTC 場景，對于大多數(shù)IoT場景，時延敏感度低，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小，信令交互的頻率低，因此可以將Cloud unit部署在城域數(shù)據(jù)中心，將其他功能以及應(yīng)用服務(wù)器(Data unit，Control unit，Application)部署在區(qū)域數(shù)據(jù)中心，降低運營商開銷。在 uRLLC 切片中，高可靠性、低延遲和安全性至關(guān)重要，切片可以提供對延遲非常敏感的服務(wù)，例如自動駕駛和車輛聯(lián)網(wǎng)(車輛到一切，V2X)等，因此需要將實時處理及非實時處理功能單元部署在更靠近用戶的站點側(cè)，并在移動云引擎中部署相應(yīng)的服務(wù)器(V2X)。

　　相關(guān)虛擬化技術(shù)

　　網(wǎng)絡(luò)切片運行時，能夠根據(jù)業(yè)務(wù)和用戶的動態(tài)需求，進行資源的按需調(diào)整，提升網(wǎng)絡(luò)的靈活性。不同切片間的隔離和區(qū)分，能夠在保證當前業(yè)務(wù)質(zhì)量的前提下，增強整體網(wǎng)絡(luò)的安全性和強健性。網(wǎng)絡(luò)切片與虛擬化技術(shù)息息相關(guān)。NFV(network function virtualization，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)與SDN(software defined networking，軟件定義網(wǎng)絡(luò))作為實現(xiàn)核心網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)切片的主要技術(shù)支撐，受到了廣泛的關(guān)注和研究。

　　作為網(wǎng)絡(luò)切片的使能技術(shù)之一，SDN技術(shù)幫助實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的控制/數(shù)據(jù)平面分離及軟件可編程并在兩者之間定義開放接口，以實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)切片中的不同功能的靈活定義。除SDN技術(shù)以外，網(wǎng)絡(luò)切片借助NFV技術(shù)實現(xiàn)軟硬件解耦，將物理資源抽象成虛擬資源，同時實現(xiàn)功能抽象，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能不再依賴于專用硬件，實現(xiàn)靈活的資源共享以提高資源利用率。

　　當前存在的挑戰(zhàn)

　　當前的無線接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，為支撐不同的5G應(yīng)用，設(shè)立了同應(yīng)用和業(yè)務(wù)對應(yīng)的獨立的網(wǎng)絡(luò)，具有獨立的接入機制和協(xié)議棧，對于每種制式，核心網(wǎng)接口、空口和地面接口之間是端到端耦合，并沒有一個接入側(cè)接口或模塊能夠?qū)Χ喾N應(yīng)用或者傳輸網(wǎng)絡(luò)的信息進行交互、翻譯以及統(tǒng)一處理。因此，需要一個統(tǒng)籌的接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠利用其接入機制與協(xié)議棧來支撐不同的用戶和業(yè)務(wù)接入，為5G應(yīng)用和業(yè)務(wù)自適應(yīng)的無線資源的高效靈活分配提供支持。

　　另外網(wǎng)絡(luò)切片管理包括多個維度和技術(shù)：在服務(wù)級別創(chuàng)建、激活、維護和停用網(wǎng)絡(luò)切片;在網(wǎng)絡(luò)級別調(diào)整負載均衡、計費策略、安全性和QoS;抽象和隔離虛擬化網(wǎng)絡(luò)資源;切片間和切片內(nèi)資源共享。此外，隨著應(yīng)用和服務(wù)的持續(xù)升級，網(wǎng)絡(luò)切片管理的復雜性和難度可能增加。

　　結(jié)語

　　5G正在如火如荼的發(fā)展中，如今組網(wǎng)標準已定，作為重要使能技術(shù)之一的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)將在5G承載網(wǎng)中扮演關(guān)鍵角色，但由于存在的一些問題，距離網(wǎng)絡(luò)切片的成熟商用仍存在許多挑戰(zhàn)。