什么是5G網(wǎng)絡(luò)切片？它如何使各行業(yè)受益？

網(wǎng)絡(luò)切片將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)虛擬連接，這些虛擬連接可以根據(jù)不同用例的流量需求進(jìn)行定制。隨著5G即將到來(lái)，5G網(wǎng)絡(luò)切片已成為重要關(guān)注點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)切片被宣傳為5G的基本能力。本文將幫助我們了解5G網(wǎng)絡(luò)切片架構(gòu)和工作原理、網(wǎng)絡(luò)切片挑戰(zhàn)和機(jī)遇、在5G中使用切片的安全性以及5G網(wǎng)絡(luò)切片的示例。

什么是5G網(wǎng)絡(luò)切片？

第五代網(wǎng)絡(luò)具有前幾代網(wǎng)絡(luò)所不具備的獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)切片能力。它是一種允許服務(wù)提供商部署特定服務(wù)來(lái)支持不同客戶(hù)和細(xì)分市場(chǎng)的需求的功能。網(wǎng)絡(luò)切片利用網(wǎng)絡(luò)虛擬化，將單個(gè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施劃分為多個(gè)虛擬連接。然后可以將這些虛擬連接提供給企業(yè)，以獲得定制的好處，同時(shí)確保符合服務(wù)法律協(xié)議(sla)。

該產(chǎn)品的主要區(qū)別在于降低成本、自動(dòng)化和靈活性。網(wǎng)絡(luò)切片可以專(zhuān)用于一個(gè)或多個(gè)客戶(hù)的方式進(jìn)行管理。切片可確保每個(gè)連接都有自己的架構(gòu)、安全性和管理，以支持不同的用例。

5G網(wǎng)絡(luò)切片如何發(fā)揮作用？

5G云原生網(wǎng)絡(luò)（5GCN）是5G網(wǎng)絡(luò)切片的基本要求。5GCN配備了專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切片。這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)根據(jù)服務(wù)協(xié)議向設(shè)備分配無(wú)線資源。

5g網(wǎng)絡(luò)需要采用基于服務(wù)的架構(gòu)。采用基于服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)對(duì)于根據(jù)商定的服務(wù)需求管理跨企業(yè)的設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)資源分配是必要的。

為了允許用戶(hù)設(shè)備連接到多個(gè)切片，5G網(wǎng)絡(luò)由大量專(zhuān)門(mén)從事網(wǎng)絡(luò)切片的節(jié)點(diǎn)組成。主節(jié)點(diǎn)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能（NSSF）的功能。除此之外，訪問(wèn)和移動(dòng)性管理功能(AMF)與NSSF協(xié)同工作，以確定每個(gè)服務(wù)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)切片應(yīng)用。

5G網(wǎng)絡(luò)切片：架構(gòu)

eMBB、URLLC和mMTC

5G網(wǎng)絡(luò)具有滿(mǎn)足多樣化需求的潛力。這些服務(wù)大致分為三類(lèi)：

● 增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB)

● 超可靠和低延遲通信(uRLLC)

● 大規(guī)模機(jī)器類(lèi)型通信(mMTC)

5G中的網(wǎng)絡(luò)切片架構(gòu)需要網(wǎng)絡(luò)切片軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）。

SDN的作用是通過(guò)中央控制平面的應(yīng)用接口(API)管理流量。通過(guò)應(yīng)用層，控制平面配置資源以根據(jù)需求提供定制服務(wù)?；A(chǔ)設(shè)施層也是SDN的一部分，它包含基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并負(fù)責(zé)來(lái)自控制平面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和規(guī)則處理。網(wǎng)絡(luò)切片控制器(編排器)負(fù)責(zé)跨層映射服務(wù)和監(jiān)視功能。

SDN可以創(chuàng)建由特定資源組成的切片。通過(guò)遞歸的幫助，可以創(chuàng)建多個(gè)子控制器來(lái)支持切片組合。

該架構(gòu)的另一部分是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化。它允許在虛擬機(jī)上安裝網(wǎng)絡(luò)功能。NFV管理網(wǎng)絡(luò)切片和基礎(chǔ)設(shè)施資源的生命周期。

網(wǎng)絡(luò)切片的意義是什么？

雖然5G是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的下一步，但由于網(wǎng)絡(luò)切片，它不僅僅是另一種無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)模型。網(wǎng)絡(luò)切片通過(guò)將虛擬化原理應(yīng)用于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)運(yùn)行。雖然這可能被證明是工業(yè)革命4.0的下一個(gè)顛覆，但關(guān)于網(wǎng)絡(luò)切片的緊迫性和重要性的爭(zhēng)論仍在繼續(xù)。在我們深入探討利弊之前，讓我們先回顧一下基本介紹。

描述網(wǎng)絡(luò)切片的最簡(jiǎn)單方法是水平虛擬化，其方法集中于以下方面：

● 5G新無(wú)線電(NR)網(wǎng)絡(luò)

● 軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）技術(shù)

● 網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)架構(gòu)

這些創(chuàng)建了各種自給自足的網(wǎng)絡(luò)切片，促進(jìn)通信服務(wù)提供商(csp)隔離需要不同服務(wù)質(zhì)量(QoS)的用戶(hù)、機(jī)器和用途。這些部分的應(yīng)用可以擴(kuò)展到提供移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)管理員的個(gè)人虛擬基礎(chǔ)設(shè)施，這在增強(qiáng)基于移動(dòng)虛擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)方面大有幫助。

水平切片提供了跨應(yīng)用和跨業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)劃分。各個(gè)水平片擁有各自的虛擬資源，這些虛擬資源與用于不同片的虛擬資源是分離的。

這使得水平網(wǎng)絡(luò)切片不同于當(dāng)代的網(wǎng)絡(luò)劃分，也稱(chēng)為垂直切片。在這些情況下，資源沒(méi)有被分割得那么多，而是根據(jù)用例進(jìn)行分配。

5G網(wǎng)絡(luò)切片的主要缺點(diǎn)是什么？

雖然網(wǎng)絡(luò)切片對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)具有巨大潛力，但也存在一定的障礙。雖然網(wǎng)絡(luò)切片在5G中的關(guān)鍵作用已達(dá)成共識(shí)，但其實(shí)施程序仍需弄清楚。

由于5G網(wǎng)絡(luò)提供無(wú)線連接，因此必須重新設(shè)計(jì)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切片。網(wǎng)絡(luò)切片通常應(yīng)用于5G網(wǎng)絡(luò)的中心網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，可以通過(guò)組合資源在RAN段中執(zhí)行。然而，要使5G網(wǎng)絡(luò)切片可行，多個(gè)宏蜂窩和小蜂窩需要協(xié)同工作，以滿(mǎn)足各種網(wǎng)絡(luò)切片的要求。

需要了解如何通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)切片與NFV和SDN相結(jié)合，來(lái)最好地實(shí)現(xiàn)機(jī)械控制器和無(wú)線電設(shè)備之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。

雖然所部署技術(shù)的獨(dú)立性可能會(huì)限制來(lái)自網(wǎng)絡(luò)切片的干擾，但在網(wǎng)絡(luò)切片過(guò)多的情況下，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接是一個(gè)挑戰(zhàn)。

隨著網(wǎng)絡(luò)逐漸向5G過(guò)渡，確保網(wǎng)絡(luò)切片能夠與新興的5G技術(shù)協(xié)同工作需要廣泛的互操作性。通信服務(wù)提供商和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商必須廣泛測(cè)試互操作性，以確保網(wǎng)絡(luò)切片在5G網(wǎng)絡(luò)中按預(yù)期工作。

行業(yè)專(zhuān)家需要就最佳實(shí)施路線達(dá)成一致，這需要一些時(shí)間。雖然5G網(wǎng)絡(luò)切片利用了標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線電資源的智能使用，但它需要先進(jìn)的技術(shù)，來(lái)保證這些無(wú)線電資源的隔離。

5G網(wǎng)絡(luò)切片的安全性

網(wǎng)絡(luò)切片增加了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，從而產(chǎn)生安全隱患。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片承載不同的流量，因此具有獨(dú)特的安全要求。借助切片可以實(shí)現(xiàn)的可擴(kuò)展性也為潛在的網(wǎng)絡(luò)威脅打開(kāi)了大門(mén)。對(duì)中央基礎(chǔ)設(shè)施的攻擊可能會(huì)同時(shí)阻礙多個(gè)切片。

網(wǎng)絡(luò)切片帶來(lái)的另一個(gè)安全挑戰(zhàn)是數(shù)據(jù)隔離，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，保護(hù)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)片上使用的信息不被同一基礎(chǔ)設(shè)施上的另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)片修改，將是運(yùn)營(yíng)商面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。

SDN和NFV也是潛在的威脅領(lǐng)域。攻擊者可以使用SDN的輸入緩沖區(qū)來(lái)分析數(shù)據(jù)包的處理時(shí)間。圍繞NFV的安全威脅包括對(duì)編排管理系統(tǒng)的攻擊、拒絕服務(wù)攻擊等。

運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)之間的密切協(xié)調(diào)，對(duì)于維持跨切片的安全通信至關(guān)重要。這將確保在保持服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)保護(hù)用戶(hù)的隱私。

用例

5G網(wǎng)絡(luò)切片的一些用例包括：

自動(dòng)駕駛汽車(chē)：切片將允許定制網(wǎng)絡(luò)，以匹配自動(dòng)駕駛汽車(chē)的基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)和監(jiān)管要求。專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)切片將有助于通過(guò)充足的網(wǎng)絡(luò)資源確保卓越的服務(wù)質(zhì)量。

游戲：激烈的比賽和游戲需要不間斷的低延遲連接，以提供無(wú)憂(yōu)的用戶(hù)體驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)資源可以根據(jù)游戲玩家的流量需求進(jìn)行定制，以確保豐富的游戲體驗(yàn)。穩(wěn)定的連接將有助于保持游戲世界的競(jìng)爭(zhēng)力。

5G手術(shù)：遠(yuǎn)程手術(shù)是5G的突破性用例之一，醫(yī)生可以在世界任何地方控制機(jī)械臂進(jìn)行高風(fēng)險(xiǎn)手術(shù)。但在生死攸關(guān)的問(wèn)題上，無(wú)縫連接至關(guān)重要。5G的網(wǎng)絡(luò)切片保證了有專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行手術(shù)。

體育：隨著新技術(shù)的引入，體育世界正在發(fā)生改變，以重新構(gòu)想球迷的體驗(yàn)。智能體育場(chǎng)正在建設(shè)中，全息圖、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，正在被用來(lái)改變球迷在家里和體育場(chǎng)的體驗(yàn)。新技術(shù)為不同的體育場(chǎng)提供了專(zhuān)用的切片，將把球迷的參與度提升到一個(gè)新的水平。

物聯(lián)網(wǎng)切片：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正用于從智能城市、庫(kù)存管理、健康監(jiān)控到智能家居等各種應(yīng)用。這些設(shè)備生成的數(shù)據(jù)量需要以最小延遲實(shí)現(xiàn)不受干擾的連接。網(wǎng)絡(luò)切片通過(guò)提供定制自由度以滿(mǎn)足個(gè)人需求來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

常見(jiàn)問(wèn)題解答

網(wǎng)絡(luò)切片是什么意思？

在通用物理網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，創(chuàng)建多個(gè)虛擬化和邏輯網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)切片。每個(gè)切片能夠通過(guò)提供不同數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)支持不同數(shù)量的流量。網(wǎng)絡(luò)切片開(kāi)辟了大量用例。網(wǎng)絡(luò)切片通過(guò)抽象、隔離、編排和分離邏輯網(wǎng)絡(luò)組件，來(lái)修改整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

什么是3GPP網(wǎng)絡(luò)切片？

3GPP將網(wǎng)絡(luò)切片定義為：網(wǎng)絡(luò)切片被視為可以動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的邏輯端到端網(wǎng)絡(luò)。3GPP第16版TR21.916中重點(diǎn)介紹了網(wǎng)絡(luò)切片的業(yè)務(wù)模型。

為什么網(wǎng)絡(luò)切片很重要？

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的投資回報(bào)最大化。這是由于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)資源的有效管理和分配而發(fā)生的。另一方面，網(wǎng)絡(luò)切片允許通過(guò)定制網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)支持特定需求，從而采用大量用例。

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