承载网精准灵活切片技术

随着5G垂直行业应用的逐步部署，对作为基础设施的5G网络提出了多样化、差异化且严格的质量要求。每种业务类型对于网络各项能力的要求不一，对5G承载网络架构的灵活性和业务适应性提出了新的需求。

5G网络切片技术可以让运营商在相同的5G通信基础设施中切分出多个虚拟的端到端网络，即网络切片。5G业务的端到端网络切片，需要无线网络、核心网和承载网共同配合完成，其中承载网络作为连接无线和核心网络切片的载体是端到端网络切片的重要组成部分。从日益差异化的切片应用需求来看，迫切需要精准满足差异化应用需求的切片技术。其中承载网络所支持的精准切片颗粒、精准切片隔离和灵活切片类型是衡量承载网络精准切片能力的关键。

承载网络精准切片颗粒

基于分组的承载网络切片在物理层可以基于物理端口、FlexE端口以及ITU-T G.mtn（简称MTN）技术提供切片，其中FlexE/MTN切片的切片颗粒度为5Gb。在物理层通过细粒度时隙划分，可以进一步提供兆比特级别的硬隔离切片颗粒。

基于FlexE/MTN 5Gbps的切片颗粒度

FlexE技术通过在50GE以上IEEE标准速率中划分时隙的方式提供N×5Gbps的子速率或通道化接口，在FlexE端口上支持标准5Gbps的切片颗粒。ITU-T MTN技术定义了点到点的段层（Section层）和端到端的通道层（Path层），其中段层完全重用了FlexE技术，因此，端到端通道层的切片颗粒度也是标准的5Gbps。

因此，基于FlexE/MTN切片技术可以在传统分组网络中提供5Gbps的切片颗粒度，满足大带宽业务或按照业务类型切片的需求。

基于细粒度时隙的兆比特级切片颗粒度

为满足垂直行业应用对网络带宽的灵活需求，可以在已有5Gbps颗粒度时隙的基础上进一步划分细粒度时隙，采用如图1所示的层次化时隙结构，提供兆比特级别的精准切片颗粒度。以MTN技术架构为例，在现有5G通道层的基础上定义兆比特级别小颗粒时隙通道（如图1所示），从而支持兆比特级别精准小颗粒切片。

                     图1   小颗粒切片颗粒示意图

通过支持小颗粒切片，承载网络切片能针对业务需求精准切片，一方面精准满足业务需求，另一方面提升网络切片效率。

承载网络精准切片隔离

不同的切片业务要求不同的切片隔离度。对于安全性和隔离性要求高的切片业务，一般要求提供硬隔离的切片，即业务对切片资源是独占且具备物理隔离的特性；对于只有时延和抖动性能要求的切片业务，一般要求提供软隔离的切片，即业务对切片资源可以共享。

基于物理层切片的硬隔离

物理层切片技术采用TDM时分复用机制，在物理层划分相互物理隔离的时隙，切片业务通过分配物理层时隙，支持切片的硬隔离。

根据切片业务的需求，一般有两种硬隔离切片虚拟网络：

-根据业务类型的硬隔离切片虚拟网络：根据业务类型对物理网络进行切片，比如根据3GPP业务大类eMBB、URLLC等进行切片出虚拟网络，其切片颗粒为5Gbps大颗粒；

-根据特定业务或租户的硬隔离切片虚拟网络：根据特定业务或租户对物理网络进行兆比特级别颗粒切片，比如对某智能工厂提供指定的切片虚拟网络。

基于分组层切片的软隔离

基于物理网络或者颗粒为5Gbps的业务类型硬隔离切片网络基础上，通过分组层软隔离实现Mb级别资源共享的切片虚拟网络，为特定业务或者租户服务。

-切片控制面软隔离：支持精准切片控制面技术，通过精准切片颗粒构建切片虚拟网络，扩展分布式控制面协议，支持相同的控制面实例内按照独立切片拓扑运行切片指定的选路算法，从而实现切片控制面的软隔离。

-切片转发面软隔离：基于分组VLAN、SR SID和Qos/H-QoS策略，在共享端口和链路等物理资源的基础上通过分组队列和调度等逻辑隔离的方式实现切片软隔离。

承载网络灵活的切片类型

基于多种切片关键技术的组合，在承载网络中可以提供多种网络切片类型，如表1所示。

                           表1   承载网络切片类型

在实际切片部署应用中，可结合切片业务特性、质量要求、网络资源和资费情况等多重因素，灵活选择不同的切片类型，满足不同应用场景需求。

端到端切片精准发放

承载网络作为5G端到端网络的一部分，部署端到端切片时，根据5G切片应用的需求来选择相应的切片类型，并通过5G端到端切片管理功能（NSMF）与承载子切片管理功能（NSSMF）来实现切片业务的精准发放。

如图2所示，NSMF根据切片应用的需求进行端到端切片业务的编排，并将编排结果下发到各个专业的子切片管理功能。其中，下发给承载子切片的参数中包含：切片拓扑信息、切片的隔离度要求和切片的SLA参数等，承载NSSMF根据这些信息选择合适的切片类型，并创建相应的切片业务。

                              图2  5G端到端切片架构

承载网切片技术应用

为研究承载网络切片在5G垂直行业中的应用，中兴通讯与众多国内外运营商、垂直行业客户进行了广泛合作，共同探索实际应用中承载网络精准灵活切片的部署策略与整体解决方案。

以智能电网为例，中兴通讯与江苏移动、南瑞继保一起针对5G智能电网的应用进行了研究，分析了配电网自动化、分布式能源、精准负控、线路监控、能耗检测等多种场景对承载网络的需求，根据电网业务安全隔离、时延、带宽等需求，灵活规划多个切片承载相关的切片。其中管理大区的业务采用独享隧道软切片和独享VPN软切片类型，生产大区采用端到端独享硬隔离切片或独享硬隔离切片，提供零丢包高可靠切片通道。

针对智能电网应用，中兴通讯提出了以下精准灵活切片应用方案：

-通过精准切片颗粒度，针对不同类型的切片业务，采用精准颗粒管道匹配业务需求；

-通过精准硬隔离切片管道技术，把物理网络根据不同场景要求划分为3个硬隔离切片虚拟子网，分别独立承载配网差动保护业务、精准负荷控制业务以及智能监控业务；

-通过不同的切片类型，创建不同类型的承载切片，满足电力不同切片业务的差异化需求；

-通过超高精度时间同步技术为精准负荷控制提供更可靠的通信保障。

中兴通讯将继续开展5G精准网络灵活切片技术在垂直行业应用中的研究，分析行业应用的发展趋势及通信需求，促进5G承载网络技术与垂直行业的深度融合和共同发展。

日益增长的差异化应用对作为基础设施的5G承载网络提出了精准灵活网络切片的迫切需求，承载网络精准切片颗粒度、精准切片隔离度和灵活切片类型是衡量承载网络精准切片能力的关键指标。支持小颗粒精准切片颗粒度、精准软硬隔离度和灵活的切片类型使得承载网络具备精准灵活切片的功能，满足逐步部署的垂直行业应用等各种5G端到端切片的需求。