5G中網路切片技術是什麼?—Vecloud

　　打個比方，如果說4G網路是一把削鐵如泥、吹毛斷髮的刀。那麼，5G網路就是一把靈活方便、多功能用途的瑞士刀了。

　　4G網路主要為智慧手機而生。進入5G時代，我們將面臨“下一件大事(the next big thing)” — 物聯網。無物不聯的時代，將有大量的裝置接入網路，這些裝置分屬不同的工業領域，它們具有不同的特點和需求。換句話說，它們對於網路的移動性、安全性、時延、可靠性，甚至是計費方式的需求是不同的。所以，5G網路必須得像瑞士刀一樣靈活方便且具有多功能性。

　　舉兩個例子。

　　用於森林防火的物聯網應用中，分佈於森林的大量感測器檢測溫度、溼度和降水，它們是靜止不動的，它們並不需要像智慧手機一樣需要切換、位置更新等移動性管理。一份NOKIA的報告顯示，預計5G網路中有70%的裝置是靜止不動的，而移動使用者僅佔30%。

　　當5G應用於無人駕駛、遠端機器人控制等領域中，則要求超低的端到端時延，這個時延比智慧手機無線上網的時延要低得多，通常不能超過幾毫秒。

　　所以，面向不同的應用領域，5G網路得像瑞士刀一樣。怎麼辦?當全世界都在談5G的時候，通訊業界裡談論得最多的是 —— 5G網路切片技術(Network Slicing)。網路切片，已成為中國移動，韓國KT、SK電信，日本KDDI 和NTT，以及愛立信、諾基亞、華為等裝置商公認的最理想的5G網路構架。

　　什麼是網路切片?

　　最簡單的理解，就是將一個物理網路切割成多個虛擬的端到端的網路，每個虛擬網路之間，包括網路內的裝置、接入、傳輸和核心網，是邏輯獨立的，任何一個虛擬網路發生故障都不會影響到其它虛擬網路。每個虛擬網路就像是瑞士刀上的鋸子一樣，具備不同的功能特點，面向不同的需求和服務。

　　或者可以這麼說，就像你安裝電腦的時候，將你的物理硬碟分割槽，劃分成C盤、D盤、E盤…

　　為了進一步瞭解5G網路切片，我們先將5G網路的應用場景劃分為三類：移動寬頻、海量物聯網(Massive IoT)和任務關鍵性物聯網(Mission-critical IoT)。

　　5G網路的三類應用場景的服務需求是不一樣的：

　　1)移動寬頻

　　5G時代將面向4K/8K超高畫質影片、全息技術、擴增實境/虛擬現實等應用，移動寬頻的主要需求是更高的資料容量。

　　2)海量物聯網

　　海量感測器部署於測量、建築、農業、物流、智慧城市、家庭等領域，這些感測器裝置是非常密集的，大部分是靜止的。

　　3)任務關鍵性物聯網

　　任務關鍵性物聯網主要應用於無人駕駛、自動工廠、智慧電網等領域，主要需求是超低時延和高可靠性。

　　4G網路主要服務於人，連線網路的主要裝置是智慧手機，不需要網路切片以面向不同的 應用場景。

　　5G時代，不同領域的不同裝置大量接入網路，網路將面向三類應用場景：移動寬頻、海量物聯網和任務關鍵性物聯網。

　　如何網路切片呢?我們並不需要為每一類應用場景構建一個網路，所以，它不是這樣的。..

　　我們要做的是，將一個物理網路分成多個虛擬的邏輯網路，每一個虛擬網路對應不同的應用場景，這就叫網路切片。

　　在實際的網路部署中，我們是怎麼完成端到端的網路切片呢?

　　1)5G無線接入網和核心網：NFV

　　目前4G網路中主要終端裝置是手機，網路中的無線接入網部分(包括數字單元(DU)和射頻單元(RU))和核心網部分都採用裝置商提供的專用裝置。

　　為了實現網路切片，網路功能虛擬化(NFV，Network Function Virtualization)是先決條件。本質上講，所謂NFV，就是將網路中的專用裝置的軟硬體功能(比如核心網中的MME， S/P-GW和PCRF，無線接入網中的數字單元DU等)轉移到虛擬主機(VMs，Virtual Machines)上。這些虛擬主機是基於行業標準的商用伺服器，它們是COTS商用現成產品，低成本且安裝簡便。 簡單的說，就是用基於行業標準的伺服器、儲存和網路裝置，來取代網路中的專用的網元裝置。

　　網路經過功能虛擬化後，無線接入網部分叫邊緣雲(Edge Cloud)，而核心網部分叫核心雲(Core Cloud)。邊緣雲中的VMs和核心雲中的VMs，透過SDN(軟體定義網路)互聯互通。

　　這樣，網路採用NFV和SDN後，執行切片就非常容易了，像切面包一樣水平將網路“切”成多個虛擬子網路(片)就可以了。

　　高畫質影片切片：原來網路中數字單元(DU)和部分核心網功能被虛擬化後，加上儲存伺服器，統一放入邊緣雲。而部分被虛擬化的核心網功能放入核心雲。

　　手機切片：原網路無線接入部分的數字單元(DU)被虛擬化後，放入邊緣雲。而原網路的核心網功能，包括IMS，被虛擬化後放入核心雲。

　　海量物聯網切片：由於大部分感測器都是靜止不動的，並不需要移動性管理，在這一切片裡，核心雲的任務相對輕鬆簡單。

　　任務關鍵性物聯網切片：由於對時延要求很高，為了最小化端到端時延，原網路的核心網功能和相關伺服器均下沉到邊緣雲。

　　2)邊緣雲與核心雲的連線： IP/MPLS-SDN

　　5G切片網路透過SDN連線邊緣雲和核心雲裡的VMs。核心雲裡有虛擬化的伺服器，伺服器的Hypervisor裡執行著內建的vRouter/vSwitch，SDN控制器負責在虛擬伺服器與DC G/W路由器之間建立SDN tunnels，隨後，SDN控制器執行SDN tunnels和MPLS L3 VPN之間的對映，從而建立核心雲與邊緣雲之間的連線。

　　3)邊緣雲與基站射頻單元的網路切片

　　現在，我們來到前傳部分。如何完成5G 射頻單元(RU)與邊緣雲之間(前傳)部分的切片?首先需要定義5G前傳的標準，目前並沒有統一的標準。下圖是國際電信聯盟(ITU)5G行動通訊標準研究小組(Focus Group on IMT-2020)曾提出的一個虛擬化前傳的結構圖，有興趣可以看看：

　　這就是5G網路切片技術，有了它，5G才會成為無線網路領域鋒利的瑞士刀。