圖片來自“東方IC”

【編者按】如果說4G網絡是一把刀，雖然鋒利但用途單一;那么，5G網絡就是一把瑞士軍刀，靈活方便、用途多功能強，而網絡切片正是發(fā)揮5G網絡優(yōu)勢的利器。

話說在5G時代，茍日新，日日新，又日新，一個個新的概念層出不窮，讓人目不暇接。

網絡切片就是在5G引入的新概念之一。

一看到切片，首先想到的必然是把一個完整的東西切成薄片。于是切面包或者切西瓜這一系列畫面映入腦海。

切”，漢字部件構造：七刀。例如：切片，本意是“從物品上切出的扁薄部分”。

然而，網絡就是一臺臺硬件設備，還有上面飛奔的數(shù)據(jù)，這切片到底是咋回事?這就引出了下面這一連串的問號：

為什么5G需要網絡切片?

網絡切片，到底切的是什么?

怎么實現(xiàn)網絡切片?

5G網絡切片會帶來哪些商業(yè)模式的更新?

一頭霧水

要回答“為什么5G需要網絡切片”這個問題，就首先需要明白網絡切片到底是什么。首先我們將從5G的前輩，3G和4G說起。

從3G時代開始，數(shù)據(jù)業(yè)務，也就是“手機上網”這一需求異軍突起，對于運營商來說，流量就是嘩嘩進賬的銀子啊。但網絡資源有限，不可能保證所有業(yè)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(yè)務進行分類，給予不同優(yōu)先級的業(yè)務不同的資源，不同的服務質量，這就是QoS(Quality of Service)的來源。

3G網絡，拉開了無線互聯(lián)網的序幕!

于是，一幫專家們對所有用戶的各種類型的業(yè)務進行了充分研究之后，根據(jù)不同業(yè)務對時延、丟包率的不同要求進行了如下的分類：

會話類：語音和視頻電話就是最典型的會話類業(yè)務，其特點是端到端時延小，業(yè)務量上下行對稱或幾乎對稱。

交互類：交互類業(yè)務一般指的是終端和服務器進行在線數(shù)據(jù)交互的業(yè)務，特點是請求響應模式。最典型的交互類業(yè)務就是網頁瀏覽、數(shù)據(jù)庫檢索、網絡游戲等。

流媒體類：流類業(yè)務也是實時性的，但是由于它是單向傳輸，不需要進行交互，所以實時性要求沒有會話類業(yè)務那么嚴格，并且允許一定的丟包率和錯包率。典型的流類業(yè)務是人們在網絡上欣賞音頻或者視頻節(jié)目。

后臺類：背景類業(yè)務包括一些自動的后臺電子郵件接收、彩信或者接收一些文件和數(shù)據(jù)庫下載。這類業(yè)務的特點是用戶對傳輸時間沒有特別的要求，但是對丟包率的要求很高。

3G定義的業(yè)務類型

根據(jù)這些不同的業(yè)務的需求排出個優(yōu)先級，優(yōu)先保證對網絡要求高的業(yè)務，然后再兼顧低優(yōu)先級的業(yè)務。這樣所有業(yè)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，對于不同業(yè)務的服務級別的管理更加精細化。

4G標準的QoS等級定義

可是到了5G時代，這一切都發(fā)生了變化。

因為5G不再只用于人和人之間的通信，而是懷揣著萬物互聯(lián)的夢想而降生。

5G網絡的三大場景及其QoS需求

我們來看看上圖中的5G的三大場景對于網絡的需求：

增強型移動寬帶(eMBB)：需要關注峰值速率，容量，頻譜效率，移動性，網絡能效等這些指標，和傳統(tǒng)的3G和4G類似。

海量機器通信(mMTC)：主要關注連接數(shù)，對下載速率，移動性等指標不太關心。

高可靠低時延通信(uRLLC)：主要關注高可靠性，移動性和超低時延，對連接數(shù)，峰值速率，容量，頻譜效率，網絡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(yè)務對網絡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絡進行極高可靠的通信。與之不同的是，自來水公司擁有成千上萬個智能水表需要上報數(shù)據(jù)，因此超大容量是至關重要的，至于網速慢一些，誤碼率高一些問題都不大，甚至連小區(qū)切換功能都不需要。

這些不同業(yè)務截然不同的特點，讓脫胎于3G和4G時代，僅針對智能手機的移動寬帶業(yè)務的QoS方案使用起來捉襟見肘。

并且，在5G時代“萬物互聯(lián)”的宏大構想內，除了eMBB繼承自之前的手機上網業(yè)務之外，mMTC和uRLLC都是屬于物聯(lián)網業(yè)務。運營商要開展物聯(lián)網業(yè)務，必然涉及到和其他物聯(lián)網服務提供商的合作和定制化，如何為合作伙伴提供一張按需定制，獨立運維，穩(wěn)定高效的網絡，也就成了亟需解決的技術需求。

于是，這些聰明的工程師想到了一個點子：何不布上幾張獨立的子網絡來支持5G的幾大場景?這些子網絡的無線、承載和核心網等資源都完全和其他網絡隔離開來，而QoS依舊只局限在某一張子網絡的內部進行服務質量管理。

比如說，我們建上三大類子網絡：eMBB，mMTC和uRLLC各一類，這些網絡之間是獨立不受影響，每張子網絡內部的不同業(yè)務依舊使用QoS來管理。并且在同一類子網絡之下，還可以再次進行資源的劃分，形成更低一層的子網絡，比如mMTC子網絡還可以按需分為：智能停車子網絡，自動抄表子網絡，智慧農業(yè)子網絡等等。

相當于把QoS從二維擴展到了三維，這些相互隔離的子網絡就叫做網絡切片或者子切片。

5G網絡切片劃分示意圖

既然要切片，首先必須要把各個模塊統(tǒng)一起來管理，形成一個有機整體，然后才能有切片的可能。就像制作切片面包一樣，先要把面粉、雞蛋，奶等各種原料糅合，經由發(fā)酵過程，在烤制成一大塊的完整面包之后，才能進行切片，不同切片再通過協(xié)調工作，才能組成美味的三明治。

那么5G是怎樣實現(xiàn)各個模塊的統(tǒng)一管理和資源切分呢?這就要引入NFV和SDN技術了。

NFV的全稱是“Network function virtualization”，這就是大名鼎鼎的虛擬化。隨著通用服務器處理能力的大幅增強，便有了余力拿出一部分資源作為虛擬化層，把網絡中的計算(類似電腦的CPU，內存)、存儲(類似電腦的硬盤)，以及網絡(類似電腦的網卡)這些資源進行統(tǒng)一管理，按需劃分。這樣一來，一臺，甚至多臺物理服務器的硬件就形成了資源池，可以按照需要劃分成若干邏輯服務器，供各種應用來使用。

虛擬化基本架構

SDN的全稱是“Software Defined Network”，又叫軟件定義網絡。區(qū)別于傳統(tǒng)網絡中的各個路由轉發(fā)節(jié)點各自為政，獨立工作的現(xiàn)狀，SDN引入了中樞控制節(jié)點：控制器，用來統(tǒng)一指揮下層設備的數(shù)據(jù)往哪里發(fā)，下層網絡設備只需要照著執(zhí)行即可。這樣一來，就像網絡有了大腦一樣，可以實現(xiàn)控制和轉發(fā)分離，網絡靈活性和可擴展性大為增強。

SDN架構

依托如今大行其道的虛擬化和軟件定義網絡(NFV/SDN技術，我們可以把所有的硬件抽象為計算，存儲和網絡這三類資源進行統(tǒng)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(xiàn)了邏輯上的高層統(tǒng)一管理和靈活切割。因此NFV/SDN成為了網絡切片技術的基礎。

5G網絡切片和壽司像極了!

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，沒有任何的全局把控。

跟3G和4G錦上添花的QoS管理功能不同，5G對網絡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，并使之成為5G網絡的基本特征之一。

在這樣的架構之下，在負責高層網絡切片管理功能之下，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，網絡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絡切片。所謂橫向協(xié)同，縱向到底。

5G端到端網絡切片及統(tǒng)一管理

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：基于SDN的統(tǒng)一管理，承載也可以被抽象成資源池來進行靈活分配，從而切割成網絡切片。

核心網子切片：核心網在5G時代可謂變得媽都不認識了，基于SBA(服務化架構 Service Based Architecture)，以前所有的網元都被打散，重構為一個個實現(xiàn)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絡切片。

最后，經過無線，承載和核心網這些縱向子切片的協(xié)同工作，為端到端的橫向切片：eMBB、mMTC和uRLLC提供支撐，不同的業(yè)務得以在不同的切片之上暢行。

基于網絡切片，運營商以此可以把業(yè)務從傳統(tǒng)的語音和數(shù)據(jù)拓展到萬物互聯(lián)，也將形成新的商業(yè)模式，從傳統(tǒng)的通信提供商蛻變?yōu)槠脚_提供商，通過網絡切片的運營，為垂直行業(yè)提供實驗、部署和管理的平臺，甚至提供端到端的服務。

運營商可以用B2B2C的方式來銷售網絡切片，并通過引入DevOps(開發(fā)和運營同步進行)的理念和模式，可以極大地提升切片運營的效率。

網絡切片的運營閉環(huán)

DevOps工作流肇端于客戶的切片訂購和需求輸入，然后經過切片模型定義，切片設計，切片部署，切片監(jiān)控，切片保障和切片運營這樣一個切片設計和運營的閉環(huán)，使5G網絡切片靈活高效運轉。

結語：如果說4G網絡是一把刀，雖然鋒利但用途單一;那么，5G網絡就是一把瑞士軍刀，靈活方便、用途多功能強，而網絡切片正是發(fā)揮5G網絡優(yōu)勢的利器。

隨著2020年5G規(guī)模商用的臨近，5G正在積極熱身排練，即將閃亮登場。