5G网络端到端切片技术,为垂直行业赋能

发布时间:2018-09-03  作者:卞英音,孟晓斌(中兴通讯)  阅读量:

5G作为数字化社会的关键基础设施,不仅服务于个人用户,还需要满足各行各业数字化转型的需求。5G网络无处不在,需要满足人与人、人与物、物与物之间各种各样的通信要求,不同的场景对网络的功能、性能有不同的需求。网络切片是提供特定网络能力和网络特性的逻辑网络。通过切片技术,可以实现对5G网络资源的灵活切分,快速定制出满足客户差异化需求的虚拟网络,同时充分共享网络资源,实现按需定制和建网成本的动态平衡。

网络切片是5G差异化需求的必然选择

相对于4G个人用户单一的流量需求,5G应用对网络要求千差万别:对于工业控制场景,业务中断会造成财产损失,因此网络需要提供1ms的延时和高可靠的保障,同时有较高的网络隔离要求;车联网中自动驾驶防碰撞需求涉及人身安全,需要极低延时以及99.999%可靠性的网络支撑;VR/AR应用大幅提升个人消费体验,但是要求网络具备超过1G带宽的能力;物联网采集类的业务对网络带宽和时延要求不高,但是要求网络支持每平方公里100万海量连接的能力。此外智能工厂、远程医疗、智能电网等场景都对5G网络提出了十分苛刻的需求,如果每种业务需求都独立新建网络来满足,建网成本巨大,严重制约业务的发展;而使用同一张网络承载所有业务,超高带宽、超低时延、超高可靠性等需求很难同时满足,建网困难,业务隔离也存在隐患。

为了解决差异化SLA与建网成本之间的矛盾,网络切片成为了必然选择。网络切片能力已经成为5G网络建设的基本要求,网络切片实现的灵活和开放程度将直接影响运营商对业务创新和商业机会的把握。

中兴通讯端到端切片解决方案

5G端到端网络切片由无线、核心网、承载子切片组成,上层E2E切片管理系统实现网络切片的全生命周期管理(见图1)。中兴通讯可以提供端到端全系列产品,并率先发布了端到端切片解决方案,助力运营商进行切片网络的构建。


云化和服务化的核心网,按需构建切片功能


传统基于专用硬件的刚性、封闭的核心网无法满足5G网络的差异化需求。5G核心网在网络功能虚拟化的基础上进一步引入服务化架构,实现网络功能解耦、服务化架构服务组件化,采用无状态设计,使用轻量开放的接口,具有敏捷、易拓展、灵活、开放的特性。

基于虚拟化、服务化架构的5G核心网,可以实现切片和网络功能的按需编排、快速部署、灵活弹性和高可靠性要求,为网络切片奠定了基础。

灵活的无线切分和统一空口设计,适配多样切片场景


5G无线接入网支持AAU/CU/DU的灵活切分和部署,满足不同场景的切片组网要求。CU的云化部署方便进行无线资源的集中管理,DU和CU合一部署以及业务锚点的下沉可以减少传输延时。

5G空口采用灵活的帧结构满足不同场景的业务要求,同时差异化的5G关键技术也可以支撑不同场景的SLA需求。例如,Massive MIMO技术使用户速率倍增,中兴通讯首创的MUSA技术进一步提升终端接入数量,Mini-Slot技术使得通信时延大大降低。无线接入网通过灵活的参数配置,实现不同帧结构和关键技术与多样化场景的适配,基于同一空口满足不同网络切片的需求。

SDN化承载多层次切片技术,灵活构建虚拟传输切片


承载通过物理网络虚拟化实现网络切片,基于管控融合的SDN架构实现IP层与光层协同,物理网络具有开放、可编程特征,支持未来各种新型网络体系结构和新型业务的创新。不同网络切片间的隔离性取决于采用的切片技术,例如,FlexE、FlexO等技术具备构建刚性管道的能力,在满足更高安全隔离要求的同时还能实现底层快速转发,可以进行灵活选择,满足不同类型业务对承载网络的要求。

相对建设多个物理平面,承载网虚拟切片方式可以极大减少建网成本,灵活实现资源按需调度,适应5G快速变化的业务需求。

统一的端到端切片编排管理,快速实现意图驱动的切片构建


新技术的采用带来了网络切片的灵活性和管理的复杂性,同时面向5G应用的网络切片种类和数量巨大,需要进行统一的端到端切片编排管理。

中兴通讯基于业界首家电信级DevOps平台,提供切片端到端自动化运维和全生命周期管理功能,实现切片设计、开发、测试、部署、监控及动态优化闭环,提供向导式切片设计,实现网络端到端编排和分钟级部署(见图2)。同时基于AI驱动的自动运维,可以实现网络的自愈、弹性和自优化。E2E切片编排管理系统通过全流程模型化驱动,实现业务需求和网络资源的灵活匹配,基于客户意图进行切片的快速定制和部署。




切片运营共铸行业生态,加速行业应用创新

网络切片不仅是一种技术,同时也会带来新的商业模式,5G网络切片充分结合SDN/NFV技术,实现业务需求与网络资源的灵活匹配,具备面向行业客户快速定制的能力。网络切片具备了可定制、可交付、可测量、可计费的特性,运营商就可以把切片作为商品面向行业客户运营,同时还可以进一步将切片相关能力开放,打造NSaaS(网络切片即服务)的经营模式,更好地满足行业用户的定制化需求。通过开放的接口,行业客户可以把切片和自身应用相结合,像使用自建的专网一样自由地使用和管理切片网络,实现更便捷的服务。

对于垂直行业,通过与运营商的业务合作,无需建设移动专网即可更方便、快捷地使用5G网络,节省初期建网投资,快速实现数字化转型。例如,对于车联网切片,可以提供高可靠低延时的服务,基于切片间隔离可以保障车联网平台的安全,通过开放接口可以满足车辆定位需求,同时还可以利用网络中的边缘计算节点,实现更好的业务体验。我们设想在未来的智能工厂中,需要部署海量的传感器监控生产环境,传感器的数量众多,但每个传感器需要的带宽很小,需要智能机器人的高效协同操作,要求机器人之间协同的时延很小,同时又要保障99.9999%的可靠性,需要采用高清视频监控进行车间巡检,并利用VR/AR技术进行工业设计的图像处理,这就要求网络提供超高的带宽接入。利用切片技术,我们可在同一张5G网络上快速虚拟出三张切片网络,满足上述不同的网络需求,并能够充分共享物理网络资源,方便企业以最小的建网投资快速实现生产的数字化。

5G的目标是实现全社会的数字化,在物联网、智慧城市、自动驾驶、智能制造、远程控制等领域有着广泛的应用前景。相信随着切片与行业应用紧密结合,生态的逐步构建,必将在数字化社会的建设中发挥出5G网络的最大价值,推动行业应用创新,实现行业和运营商的共赢。

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