支持個(gè)性化需求 網(wǎng)絡(luò)切片具有哪些技術(shù)優(yōu)勢(shì)?

據(jù)報(bào)道，中興通訊近日攜手中國電信浙江公司助力中控集團(tuán)開通全國首個(gè)5G獨(dú)立組網(wǎng)(SA)站點(diǎn)，并將“5G切片+邊緣計(jì)算+智能制造”在浙江成功試商用，助力企業(yè)打造5G智慧新工廠。

那么，新聞中提到的切片是什么?它具有哪些技術(shù)優(yōu)勢(shì)?在5G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)有哪些應(yīng)用場(chǎng)景?作為業(yè)務(wù)時(shí)延和安全性的重要保障，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在應(yīng)用上還面臨哪些瓶頸?

針對(duì)上述問題，科技日?qǐng)?bào)記者采訪了業(yè)內(nèi)相關(guān)專家。

將5G網(wǎng)絡(luò)切成多張?zhí)摂M網(wǎng)絡(luò)

對(duì)多數(shù)公眾而言，網(wǎng)絡(luò)切片的概念顯得專業(yè)而陌生。北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院教授黃韜對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者解釋道，網(wǎng)絡(luò)切片是指將運(yùn)營商的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)資源按用戶需求進(jìn)行切分，并分配給用戶進(jìn)行使用的技術(shù)，這些需求包括時(shí)延、帶寬等。

從技術(shù)原理角度來看，通過對(duì)各種物理或邏輯網(wǎng)絡(luò)資源，比如頻段、時(shí)間、設(shè)備、端口、帶寬等進(jìn)行虛擬化，網(wǎng)絡(luò)切片將網(wǎng)絡(luò)資源切分成更細(xì)的粒度或者聚合成更粗的粒度，并借助相關(guān)軟件靈活地將網(wǎng)絡(luò)資源按需分配給不同用戶，在滿足每個(gè)用戶個(gè)性化需求的同時(shí)，保證不同用戶間的網(wǎng)絡(luò)資源相互隔離。

在北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及對(duì)抗技術(shù)研究所所長閆懷志看來，所謂網(wǎng)絡(luò)切片，其本質(zhì)上是5G時(shí)代移動(dòng)通信網(wǎng)的一種按需組網(wǎng)方式。

“我們可以把5G移動(dòng)通信網(wǎng)比作一整塊面包，運(yùn)營商將這塊面包切成很多塊，即多張端到端的虛擬網(wǎng)絡(luò)，以支持更多業(yè)務(wù)。每張網(wǎng)絡(luò)切片從無線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)再到核心網(wǎng)都實(shí)現(xiàn)邏輯隔離，以適配不同的需求和應(yīng)用場(chǎng)景。”閆懷志解釋道。

那么，網(wǎng)絡(luò)切片是5G時(shí)代的專屬嗎?

對(duì)此，黃韜并不認(rèn)同。他指出，網(wǎng)絡(luò)切片被大家所了解是因?yàn)?G的發(fā)展，不過從技術(shù)的角度來看，網(wǎng)絡(luò)切片可被看作是一種通用的網(wǎng)絡(luò)能力，這種能力并不專屬于5G。事實(shí)上，2005年學(xué)術(shù)界就提出了網(wǎng)絡(luò)切片的概念，一些虛擬專網(wǎng)和4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)也可應(yīng)用該技術(shù)，并在不同用戶間進(jìn)行部分隔離，但隔離的程度并不徹底，這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可被稱為軟切片。

“5G的愿景是在保留軟切片能力的基礎(chǔ)上，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)端到端(包括空口、回傳網(wǎng)、核心網(wǎng))的資源強(qiáng)隔離。”黃韜進(jìn)一步指出，從服務(wù)體驗(yàn)上來看，分配給用戶多少網(wǎng)絡(luò)資源，用戶就一定可以用多少，這種技術(shù)可被稱為硬切片，但目前實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)端到端的硬切片仍面臨著比較大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

可按需定制隔離度不同的切片

有專家表示，4G網(wǎng)絡(luò)的影響范圍主要集中在消費(fèi)領(lǐng)域，而5G網(wǎng)絡(luò)有望為行業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域帶來巨大改變。5G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)切片將如何大顯身手呢?

閆懷志指出，5G網(wǎng)絡(luò)所提供的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其優(yōu)良性能，為近來提出的網(wǎng)絡(luò)切片應(yīng)用提供了前提條件，二者相輔相成、相得益彰。而此前的2G到4G網(wǎng)絡(luò)僅能滿足消費(fèi)領(lǐng)域的單一語音通信或上網(wǎng)需求，難以處理5G新應(yīng)用場(chǎng)景下的海量數(shù)據(jù)。在2G到4G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)切片既無強(qiáng)烈的應(yīng)用需求，也不完全具備基本的網(wǎng)絡(luò)支持條件。

當(dāng)前，5G的大規(guī)模應(yīng)用遠(yuǎn)未普及，相關(guān)應(yīng)用生態(tài)正處于培育過程之中。閆懷志認(rèn)為，未來可預(yù)期的典型5G應(yīng)用場(chǎng)景包括智能系統(tǒng)、傳統(tǒng)通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等，這些應(yīng)用可依靠構(gòu)建不同的網(wǎng)絡(luò)切片來實(shí)現(xiàn)。

“這些應(yīng)用在服務(wù)模式、可用帶寬、傳輸速率、安全性及可靠性等應(yīng)用需求上存在較大差異，因而對(duì)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)提出了很高的要求。”閆懷志說。

對(duì)此，黃韜也表達(dá)了相近的觀點(diǎn)。他指出，部分行業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)τ诰W(wǎng)絡(luò)的要求比較嚴(yán)格，如果發(fā)生網(wǎng)絡(luò)資源競(jìng)爭(zhēng)，將會(huì)給生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶來極大的風(fēng)險(xiǎn)與不確定性，而利用“軟切片+硬切片”的組合技術(shù)，5G能針對(duì)不同行業(yè)的需求定制出隔離度不同的網(wǎng)絡(luò)切片，以滿足不同行業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的多樣需求。

黃韜舉例道，比如，既可以切分出低時(shí)延切片，也可以切分出高帶寬切片，還可以切分出海量連接切片。如果用戶對(duì)安全有極致的要求，還可以交付給用戶端到端的獨(dú)享切片。

因此，5G的網(wǎng)絡(luò)切片作為一項(xiàng)基礎(chǔ)性技術(shù)可以廣泛地服務(wù)于各類行業(yè)應(yīng)用。黃韜舉例道，比如VR直播、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等等，其中非常值得期待的，是5G網(wǎng)絡(luò)切片在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

“如果結(jié)合邊緣計(jì)算、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，5G網(wǎng)絡(luò)切片便可為制造業(yè)提供更強(qiáng)壯的‘四肢’與更智慧的‘大腦’，對(duì)制造的工藝與流程進(jìn)行全面的觀察、分析與優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)智能制造，提高社會(huì)的整體生產(chǎn)效率。”黃韜說。

實(shí)現(xiàn)端到端的硬切片并非易事

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的優(yōu)勢(shì)顯而易見，但在實(shí)際應(yīng)用中也面臨諸多現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。

對(duì)此，閆懷志分析道，一方面，不同的5G網(wǎng)絡(luò)切片應(yīng)用，需要配置與應(yīng)用、業(yè)務(wù)相對(duì)應(yīng)的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，其接入機(jī)制、協(xié)議棧、接口等需要實(shí)現(xiàn)端對(duì)端耦合，目前尚無一個(gè)統(tǒng)一、規(guī)范的接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來支持不同的切片用戶和業(yè)務(wù)接入。另一方面，網(wǎng)絡(luò)切片的部署和管理相對(duì)復(fù)雜，在資源共享、負(fù)載均衡、計(jì)費(fèi)機(jī)制、切片啟停等方面還存在不少技術(shù)難題。

“因此，找到網(wǎng)絡(luò)切片完整的技術(shù)解決方案，需要各網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品供應(yīng)商、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運(yùn)營商齊心協(xié)力，構(gòu)建完整的端到端的全系列標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同與產(chǎn)品體系，而且還應(yīng)有效平衡好網(wǎng)絡(luò)切片的成本和效益問題。”閆懷志指出。

事實(shí)上，從技術(shù)角度來看，最終實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)切片端到端的硬切片也非易事。這需要對(duì)包括空口、回傳網(wǎng)、移動(dòng)核心網(wǎng)等環(huán)節(jié)逐個(gè)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的隔離。在各環(huán)節(jié)上還面臨一系列技術(shù)挑戰(zhàn)，比如，空口在高密度接入場(chǎng)景下的隔離、回傳網(wǎng)帶寬的最小隔離粒度、核心網(wǎng)相應(yīng)的業(yè)務(wù)流程等等。

“另外，考慮到真正意義上的網(wǎng)絡(luò)端到端，5G其實(shí)只是完成了‘最后一公里’的接入，同樣不能忽視的、甚至更為關(guān)鍵的是完成長途傳送的互聯(lián)網(wǎng)。”黃韜指出，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)所采用的服務(wù)模型是“盡力而為”(Best-Effort)，即網(wǎng)絡(luò)會(huì)盡最大可能來傳輸數(shù)據(jù)，但不能對(duì)時(shí)延、可靠性等性能提供保證。這就導(dǎo)致了傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，難以匹配5G網(wǎng)絡(luò)切片所提供的能力，這可能會(huì)成為行業(yè)應(yīng)用發(fā)展的另一個(gè)瓶頸。

對(duì)此，黃韜打了一個(gè)形象的比方：“這就好比只保證了用戶從家門口到小區(qū)門口的路程，而無法保證其出了小區(qū)之后的路程，用戶的體驗(yàn)是不完整的。”

在他看來，要解決這一問題，需要將互聯(lián)網(wǎng)從傳統(tǒng)的“盡力而為”升級(jí)為“確定可控”，這將是未來網(wǎng)絡(luò)一個(gè)重大的研究方向，它將從根本上變革互聯(lián)網(wǎng)的基因，推動(dòng)“消費(fèi)型互聯(lián)網(wǎng)”向“生產(chǎn)型互聯(lián)網(wǎng)”升級(jí)。(記者 唐婷)

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