5G時代的網(wǎng)絡(luò)要滿足增強移動寬帶(eMBB)、海量機器通信(mMTC)、低時延與高可靠通信(uRLLC)三大類重要場景的需求。但現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)很難滿足如此復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)需求，因此網(wǎng)絡(luò)切片的概念應(yīng)運而生，國內(nèi)外許多運營商和設(shè)備廠商都認為網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是5G時代的理想網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解決方案。

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可以讓運營商在一個硬件基礎(chǔ)設(shè)施上切分出多個虛擬的端到端網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)切片在設(shè)備、接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)以及核心網(wǎng)方面實現(xiàn)邏輯隔離，適配各種類型服務(wù)的不同特殊需求。

對于每一個網(wǎng)絡(luò)切片而言，虛擬服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)帶寬、服務(wù)質(zhì)量等專屬資源都能得到充分保證。同時由于切片之間相互隔離，所以一個切片的錯誤或故障不會影響到其他切片的通信。

為滿足5G網(wǎng)絡(luò)的需求，中國移動作為國內(nèi)領(lǐng)先的運營商一直在積極開展網(wǎng)絡(luò)切片方面的研究工作。在2017年MWC展會上，中國移動聯(lián)合華為、德國電信、大眾集團發(fā)布了《服務(wù)可保證的5G網(wǎng)絡(luò)切片白皮書》。

中國移動在網(wǎng)絡(luò)切片白皮書中肯定了網(wǎng)絡(luò)切片在5G中承擔(dān)的重要角色，同時指出為保證5G網(wǎng)絡(luò)能夠應(yīng)對多變的業(yè)務(wù)需求，尤其是對垂直行業(yè)的業(yè)務(wù)需求，網(wǎng)絡(luò)切片將提供服務(wù)可保證的端到端網(wǎng)絡(luò)解決方案。

網(wǎng)絡(luò)切片的切法多樣化

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可以通過將網(wǎng)絡(luò)進行分割，充分提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，使網(wǎng)絡(luò)更加靈活、高效地適應(yīng)5G的業(yè)務(wù)需求。切片技術(shù)也是未來5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當具備的能力，可以使CT系統(tǒng)像IT系統(tǒng)一樣進行虛擬化管理和維護。

如果要實現(xiàn)CT系統(tǒng)的IT化，那么網(wǎng)絡(luò)的SDN/NFV化是實現(xiàn)端到端網(wǎng)絡(luò)切片的基礎(chǔ)。運營商可以通過SDN/NFV平臺把網(wǎng)絡(luò)資源進行虛擬匹配、映射，生成不同的邏輯功能，再通過編排器提供相應(yīng)的服務(wù)以滿足各個應(yīng)用場景對網(wǎng)絡(luò)能力的需求，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的切片。

在第一屆全球5G大會上，IMT-2020(5G)推進組發(fā)布的《5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計》白皮書指出，與4G移動互聯(lián)網(wǎng)相對單一的應(yīng)用模式不同，5G網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)對象是海量豐富類型的終端和應(yīng)用，其報文結(jié)構(gòu)、會話類型、移動規(guī)律和安全性需求都不盡相同，網(wǎng)絡(luò)必須針對不同應(yīng)用場景的服務(wù)需求引入不同的功能設(shè)計。

具體的網(wǎng)絡(luò)切片方法有很多種，例如可以按照業(yè)務(wù)場景、服務(wù)等級、網(wǎng)絡(luò)制式以及企業(yè)不同來進行切片。按業(yè)務(wù)場景切片，可以按5G的三大業(yè)務(wù)場景進行切片;按服務(wù)等級切片，例如中國移動可以將具有特殊安全需求的用戶劃分出一個切片，并采用特殊的計費方式;還可以按照企業(yè)不同進行切片，將同一類型的企業(yè)劃分為一個切片，可以提供一些定制化服務(wù)。

雖然切片的優(yōu)勢顯而易見，但是切片并不是越多越好。在靈活性增加的同時，切片過多會造成不同切片之間的動態(tài)管理和資源共享難度增加，對平臺、編排、管理等都是比較大的挑戰(zhàn)。

切片不一定越多越好，重要的是如何充分地把相似需求歸為一類，從而減少切片數(shù)量對平臺的挑戰(zhàn)。對網(wǎng)絡(luò)進行切片后，還需要使用網(wǎng)絡(luò)編排器對切片進行統(tǒng)籌管理，實現(xiàn)資源合理安排，高效地針對業(yè)務(wù)需求進行調(diào)度。

網(wǎng)絡(luò)切片部署面臨的挑戰(zhàn)

網(wǎng)絡(luò)切片的理念是希望用IT的方式改造CT系統(tǒng)，這在CT系統(tǒng)還沒有成功的案例，雖然中國移動也在探索，但是目前還沒有大規(guī)模的商業(yè)案例來佐證這種方式一定可行。從目前發(fā)展狀況來看，將切片理念應(yīng)用到現(xiàn)網(wǎng)，將面臨以下挑戰(zhàn)。

一方面，SDN/NFV是否適合電信級的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，特別對傳統(tǒng)運營商來說，如何保證幾億用戶以及大量的數(shù)據(jù)在現(xiàn)網(wǎng)可靠地運行。

另一方面，如果要做到網(wǎng)絡(luò)切片，不僅切片的動態(tài)實時生成、管理和維護方式需要探索，而且生成多少切片，切片之間怎樣共享、隔離資源，以及安全性問題都需要進行探索。

未來核心網(wǎng)和無線網(wǎng)邊界會變得模糊

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)不僅帶來業(yè)務(wù)部署方面的改變，還會帶來網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的變化。未來低時延應(yīng)用要求本地化部署，相互之間直接交互信息，在這種情況下核心網(wǎng)有些功能就要下沉，甚至?xí)浅？拷?，這樣才能真正保證業(yè)務(wù)直接下發(fā)到用戶，保證較短的時延。

低時延、高可靠業(yè)務(wù)是未來5G的重要業(yè)務(wù)，要求網(wǎng)絡(luò)端到端的延遲僅有幾毫秒，如果按傳統(tǒng)的方式部署網(wǎng)絡(luò)，從無線網(wǎng)到和核心網(wǎng)經(jīng)歷的網(wǎng)元太多時延就會增大，這會造成時延很難滿足業(yè)務(wù)的需求。因此將核心網(wǎng)的功能下沉到邊緣以減少傳輸經(jīng)過的網(wǎng)元數(shù)量從而降低時延，將是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要趨勢。

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可能會導(dǎo)致核心網(wǎng)和無線網(wǎng)的邊界變得模糊。切片技術(shù)可以靈活地根據(jù)用戶需求來調(diào)動網(wǎng)絡(luò)資源，從而構(gòu)成虛擬網(wǎng)絡(luò)。這些切片之間邏輯上是獨立的，但物理上是共享的。

4G網(wǎng)絡(luò)采用核心網(wǎng)集中式部署、無線網(wǎng)邊界部署的方式，而在未來5G網(wǎng)絡(luò)中，無線網(wǎng)和核心網(wǎng)的邊界將會變得模糊。不僅核心網(wǎng)下沉到邊緣，無線網(wǎng)將來也會有集中式部署的趨勢，如果將協(xié)議中非實時的處理從基站里分解出來，基站就可以更好地進行協(xié)作，同時MEC的部署也可以更深入。

核心網(wǎng)功能的下沉?xí)砗芏鄦栴}，如計費問題。傳統(tǒng)核心網(wǎng)采用集中式的經(jīng)營方式計費，未來核心網(wǎng)功能下沉則計費方式也要改變，如計費的代理可能下放到基站，基站在數(shù)據(jù)傳輸過程中把計費信息收集起來上傳給集中式的單元。

安全問題是重要的研究方向

將網(wǎng)絡(luò)進行切片后，如何保證安全性也是非常重要的。安全問題分為兩個方面，一方面是用戶數(shù)據(jù)安全，另一方面是網(wǎng)絡(luò)安全。

在用戶數(shù)據(jù)的安全方面，不同的用戶對安全性的需求不同，可以采用物理隔離等方式為不同用戶制定不同的解決方案。

在網(wǎng)絡(luò)安全方面，重要的是防止網(wǎng)絡(luò)自身被攻擊。核心網(wǎng)一直以來都采用集中式部署，比較易于管理，安全性容易得到保證。未來如果核心網(wǎng)下沉到邊緣甚至是基站，而基站周圍環(huán)境的安全性難以保證，一旦網(wǎng)絡(luò)被攻擊，數(shù)據(jù)的安全性就面臨極大威脅。因此網(wǎng)絡(luò)進行切片后，如何保證網(wǎng)絡(luò)自身安全是一個極大的挑戰(zhàn)。

為了保證網(wǎng)絡(luò)切片后的安全性，需要進行多方面的考慮，但不能因噎廢食，既要兼顧靈活性又要保證安全性，兩方面兼顧將是未來重要的研究方向。

國內(nèi)外積極推進5G技術(shù)落地

5G網(wǎng)絡(luò)以用戶為中心、功能模塊化、網(wǎng)絡(luò)可編排為核心理念，重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)控制和轉(zhuǎn)發(fā)機制，改變單一管道和固化的服務(wù)模式，基于通用共享的基礎(chǔ)設(shè)施為不同用戶和行業(yè)提供按需定制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，而且要構(gòu)建資源全共享、功能易編排、業(yè)務(wù)緊耦合的社會化信息服務(wù)使能平臺，從而滿足極致體驗、效率和性能要求，以及“萬物互聯(lián)”的愿景。

國內(nèi)外運營商都在密切關(guān)注5G切片技術(shù)的進展。AT&T、德國電信等國外運營商正積極研究5G切片技術(shù)并展開了業(yè)務(wù)試驗，試圖通過試驗帶動研發(fā)體系、運維體系進行調(diào)整以適應(yīng)未來平臺的變化。AT&T提出，希望未來網(wǎng)絡(luò)完全實現(xiàn)軟件化、虛擬化，開發(fā)和應(yīng)用緊密結(jié)合。而保守的運營商則考慮使用現(xiàn)有的EPC通過虛擬化的形式來實現(xiàn)部分功能。

“面向新的需求和技術(shù)挑戰(zhàn)，全球運營商、設(shè)備商和垂直行業(yè)應(yīng)該共同考慮如何進一步提升網(wǎng)絡(luò)切片的可用性，需要接入網(wǎng)、核心網(wǎng)、傳輸和承載網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)功能、網(wǎng)絡(luò)平臺和業(yè)務(wù)層等多領(lǐng)域的跨層與協(xié)同，并以更開放的方式進行創(chuàng)新設(shè)計。”中國移動技術(shù)部王曉云總經(jīng)理表示。

中國移動爭取在2020年5G全面商用時實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的切片化，并實現(xiàn)端到端的網(wǎng)絡(luò)能力。中國移動正在嘗試用SDN/NFV技術(shù)改造EPC或IMS系統(tǒng)，目前在做5G切片方面的試點，取得了很好的進展。希望這些實踐可以給未來5G應(yīng)用做鋪墊，推動5G核心網(wǎng)端到端切片的實現(xiàn)。

中國移動還將與華為、中興等設(shè)備廠商進行合作測試，配合正在進行的5G測試，逐步將5G切片技術(shù)推向成熟。