网络切片“火锅论”:同一口锅,不同的梦想

这“屋里蒸馒头,屋外铁板烧”的三伏天里,空调配火锅简直是人生一大美事。说到火锅,绝对是来自五湖四海饮食习惯不同的小伙伴一起聚餐的首选,口味不同没关系,番茄锅、菌汤锅、牛油锅、麻辣锅、鸳鸯锅甚至是泰式冬荫功锅多种类型任君挑选。

其实网络技术发展也跟火锅一样,如果把1G-2G-3G-4G的发展看作是一条直线演进路线,那么到了5G就是从“直线”向“面”的扩张,从人与人连接转换到了万物互联的时代,物联网设备和数据流量开始呈现爆炸式增长。

网络切片的“九宫格”火锅:你要的“火候”我都有

就像五湖四海小伙伴的口味千差万别一样,不断涌现的各类新业务和应用场景对网络功能、连接性能及安全性等方面的需求也存在着很大的差别。

无人机或云端游戏等类型的新兴业务,它们对时延的要求很苛刻,要求网络能在极短时间内响应,避免出现队友上去开团,而自己却卡成PPT的尴尬状况;而像4k/8K视频等业务则需要高带宽,对时延没太大的要求;像赛事、演唱会等人流密集的地方则是大连接的需求。

如果每种业务场景都要单独新建网络的话,这个成本是巨大的,但用同一张网络去承载不同的业务,很难同时满足高带宽、低时延、高可靠性等需求,这就要求5G必须要灵活方便且能满足不同的业务需求。

就像九宫格火锅,中间格火力旺盛不宜久煮,适合放一些质地嫩脆、顷刻即熟的食物,比如毛肚、鸭肠等。旁边格(十字格)火力稍弱,但火力均匀适合煮食,长时间加热锁住食材原香的种类,如菇类、肉丸、莲藕等。四角格属文火,火力温和适合焖菜,让食物软糯入味,如脑花、鸭血、鹌鹑蛋、肥肠等。为了给不同的业务提供差异化保障服务,3GPP提出了网络切片的需求,就像“九宫格“、”鸳鸯锅“一样,不同的切片共享网络物理资源(火力、锅身),但又可以满足不同的业务需求。

说到现在,那么什么是网络切片呢?真的是像切土豆一样把5G网络切成片吗?

1.切片定义

我们可以把交通系统比作网络,1G/2G时期业务单一、需求少,网络传输就像乡间小路的车辆一样。

3G/4G时期数据业务异军突起,车辆增多,单一路径已无法满足日常需求,于是就出现了双向车道。

到了5G时期,车流量成指数级增长,极易造成交通堵塞,于是交通部门就划分出了BRT快速公交通道,非机动车专用通道等,划分越精细,通行效率就越高。

网络切片(Network Slicing)是指在同一网络基础设施上,将运营商的物理网络划分为多个逻辑独立的虚拟网络,每个虚拟网络具备不同的功能特点,可以灵活的应对不同的需求和服务,这些虚拟网络相互隔离,其中一个发生故障不会影响到其它虚拟网络。

网络切片有下面四个特性:

  • 隔离性:不同的网络切片之间互相隔离,一个切片的异常不会影响到其他的切片。
  • 虚拟化:网络切片是在物理网络上划分出来的虚拟网络。
  • 按需定制:可以根据不同的业务需求去自定义网络切片的业务、功能、容量、服务质量与连接关系,还可以按需进行切片的生命周期管理。
  • 端到端:网络切片是针对整个网络而言,不仅需要核心网,还要包括接入网、传输网、管理网络等。

2.切片类型

切片可以按照业务场景和访问对象的不同分为以下几种类型。

(1)基于业务场景的切片
目前主流的方式是基于业务场景进行切片,分为eMBB切片、mMTC切片及uRLLC切片,也就是5G网络切片的三大应用场景。

  • 增强型移动宽带(eMBB):顾名思义针对的是大流量移动宽带业务,该类型业务要求蜂窝网络提供大带宽,AR/VR、4K/8K超高清视频等业务属于该类型。
  • 海量机器类通信(mMTC):针对大规模物联网业务,对带宽和移动无要求,但是要求蜂窝网络支持海量接入。
  • 高可靠低时延通信(uRLLC):该类业务要求蜂窝网络提供超高可靠超低时延通信,例如无人驾驶等业务(3G响应为500ms,4G为50ms,5G要求0.5ms)。

(2)基于切片资源访问对象的切片
可根据切片功能资源是否可被其他切片资源共享,分为独立切片和共享切片。

  • 独立切片:是指拥有独立功能的切片,网络资源经切片后,指定的用户对象群体或业务场景可获得网络侧完整且独立的端到端网络资源和业务服务,不同切片间的资源逻辑上相对独立,切片资源仅在相应切片内部可被调用并提供服务。
  • 共享切片:是指切片资源仍可供其他不同的独立切片共享调度和使用,以提供部分可共享的业务功能和服务,提高资源利用率。共享切片提供的功能可以是端到端的,也可以提供部分共享功能。

5G网络切片技术是实现网络的多元化架构关键方法之一,随着虚拟化等技术的不断发展,网络切片的价值和意义正在逐渐显现。Gartener的研究报告指出,5G的最大收入潜力将是网络切片开发,网络切片作为5G网络为适配不同的业务需求进行的灵活配置,又会带来商业模式的哪些变革?

5G网络切片商业模式的变革

近些年来运营商都陷入了困境,电信业务的收入持续下降,中国移动今年一季度营收1850亿,比上年同期下降0.3%,而利润下降了8.3%。

“传统电信商业模式在2G是语音经营,3G和4G是流量经营,4G时代的流量经营已经走到尽头,5G需要全新的赚钱模式和全新领域。”在5G时代运营商需要开创一个多元的经营模式,而网络切片技术一直被专家视为能够提升运营商的经济效益,成为5G商业价值变现的“利器”。

在切片商业模式中,电信运营商的关键业务是向各个垂直行业销售行业切片,据GSMA估计,到2025年运营商在网络切片方面的收益将达到3000亿美元。

运营商在5G网络中可以以两种形态提供网络切片,一种是运营商将网络切片作为网络的内部实现,不对外呈现;另一种是以NSaas(网络切片即服务)业务方式提供给第三方。

作为内部网络时,网络切片不是提供给客户的通信服务产品的一部分,而是运营商出于内部网络优化等目的,部署网络切片来为客户提供通信服务。以Nsaas业务方式提供给第三方,行业客户可以通过开放的接口把网络切片和自己的应用相结合,可以自由地使用和管理切片网络,实现更便捷的服务,更好地满足用户的定制化需求。

5G网络切片技术是运营商介入垂直行业市场的机会,将会开拓众多垂直领域的新业务,促成新的商业模式和新的生态环境。另外网络切片可以在业务部署过程中实现隔离,减少了业务和网络功能的集成,从而加速新业务的推出,提升运营商的新业务收入。

面向2020年及未来,5G技术的发展将越来越成熟。网络架构的多元化是5G网络的重要组成部分,而网络切片技术是实现网络多元化架构的关键方法。在5G和网络切片等技术不断发展的推动下,我们所追求的万物互联终将会成为现实,而智慧工厂、远程医疗、自动驾驶、无人飞机等新兴业务会日益增多,给我们的生活带来极大的便利,开创另一种全新的生活模式。

今天就先讲到这里啦,后面将讲解端到端网络切片的实现原理、常见问题和技术难题等,一层一层剥开网络切片的心,敬请期待。

参考链接:
1.https://wenku.baidu.com/view/ee82121e3d1ec5da50e2524de518964bcf84d281.html
2.http://www.sohu.com/a/257683684_468736
3.https://mp.weixin.qq.com/s/rtnlMPVanBE_8sSyJ1SnIA

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SDNLAB君 发表于19-07-25
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