到底什麼叫5G網路切片?

2017/03/25

說起切片,自然想到了切片麵包。

據說人類進入現代,最先被工業化的幾種技術之一就是做麵包。1921年,人類首次發明了麵包切片機,隨後切片麵包開始流行起來。

近100年後的今天,繼切片麵包之後,人類又將面臨一件切片技術上的大事——網路切片。與人類走進工業化一樣,網路切片也將是人類信息化史上的一次跨越式邁步。

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何為網路切片?

我們經常把網路比喻為交通,車輛是用戶,道路是網路。隨著車輛的增多,城市道路變得擁堵不堪...

為了緩解交通擁堵,交通部門不得不根據不同的車輛、運營方式進行分流管理,比如設置BRT快速公交通道,非機動車專用通道等…

網路亦是如此,要實現從人-人連接到萬物連接,連接數量成倍上升,網路必將越來越擁堵,越來越複雜,我們就得像交通管理一樣,對網路實行分流管理——網路切片。

網路切片,本質上就是將運營商的物理網路劃分為多個虛擬網路,每一個虛擬網路根據不同的服務需求,比如時延、帶寬、安全性和可靠性等來劃分,以靈活的應對不同的網路應用場景。

具體的講,5G網路將應對三類場景:移動寬頻、大規模物聯網和關鍵任務型物聯網。三大應用場景對網路服務的需求是不相同的:

1)移動寬頻

面向4K/8K超高清視頻、全息技術、增強現實/虛擬現實等應用,對網路帶寬和速率要求較高。

2)大規模物聯網

海量的物聯網感測器部署於測量、建築、農業、物流、智慧城市、家庭等領域,這些感測器設備是非常密集的,規模龐大,且大部分是靜止的,對時延和移動性要求不高。

3)關鍵任務型物聯網

主要應用於無人駕駛、車聯網、自動工廠、遠程醫療等領域,要求超低時延和高可靠性。

為此,我們不得不根據不同的服務需求將物理網路切片成多個虛擬網路:智能手機切片網路、自動駕駛切片網路、大規模物聯網切片網路等等...

需要說明的是,為了實現網路切片,網路功能虛擬化(NFV,Network Function Virtualization)是先決條件。網路採用NFV和SDN后,才能更容易執行切片。

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網路切片的構架與挑戰

網路切片是一個端到端的複雜的系統工程,實現起來相當複雜。從構架上,我將它理解為「多橫三縱」。

不好意思,這圖畫得太丑,手抖。下面這張來自BT的圖講得非常清楚…

看完這張圖,首先映入腦海的是什麼?滿滿的複雜性和挑戰性。

1)在接入網面向用戶側的主要挑戰是,某些終端設備(比如汽車)需要要同時接入多個切片網路,另外還涉及鑒權、用戶識別等問題。

2)接入網切片如何與核心網切片配對?接入網切片如何選擇核心網切片?

3)編排與自動化是關鍵。

什麼叫編排呢?編排,即Orchestration,本意是樂隊指揮...

樂隊指揮是音樂的詮釋者,樂團的協調者,管理者,策劃者,經營者,他是一個樂團的靈魂,是他決定了如何表現樂句、和聲,如何把不同的聲部組織在一起,把聲音變成音樂。

網路切片里的編排也就是那個樂隊指揮官,他利用NFVI(網路功能虛擬化基礎設施)里的資源(樂器)形成VNF功能(樂聲),並將不同的樂聲組織,變成一曲曲美妙的音樂。

所謂編排與自動化包括:

1)具備快速創建新服務的能力

2)具備應用模板驅動(Template Driven)切片創建環境的能力

3)具備切片參數多樣化的能力,以滿足不同的商業用例需求

4)具備自動化切片部署的能力

5)具備彈性伸縮能力和還原能力

6)通過服務質量監控,具備動態優化切片性能的能力

….

值得一提的是,由於網路功能虛擬化並不是一蹴而就的事,它可能需要幾年的時間,在這期間,網路內的物理網路功能和虛擬網路功能將共存,甚至有些物理功能永遠不會虛擬化,這是一個混合的網路。所以,一個包含了物理域和虛擬域的網路編排是NFV轉型能否成功的關鍵。

另外,網路切片會引入第三方開發者,這也對網路安全提出了新的挑戰。

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我們真的需要網路切片嗎?

一些電信運營商說,太需要了,並已經完成了一些網路切片試驗和概念驗證,證明了其在各種潛在用例中的價值。

今年2月,愛立信攜手德國電信和SK電訊創建並展示全球首個洲際5G試驗網,實現了網路切片漫遊,並在MWC2017上展示了將通過網路切片將5G漫遊應用於車聯網。同時,還攜手移動運用網路切片技術演示了5G智能工廠。

華為在MWC2017上也和移動、德國電信、大眾集團聯合發布了5G網路切片白皮書,並首發了5G承載分片路由器(Network Slicing Router)。

目前的一些試驗和驗證證實了5G切片技術可應用於車聯網、醫療、工業製造領域。業界正在探索更多的潛在用例,包括智慧城市(比如路燈)、無人機等切片網路。

不過,依然有分歧。

首先是來自電信業內部的分歧。

1)技術與市場的分歧

技術專家們說,網路切片的驅動力來自技術,不是市場,因為網路切片旨在探索和釋放電信技術潛力,比如提高效率、降低成本。

市場方面則認為,網路切片的驅動力來自市場,因為工業製造、汽車、智慧城市等領域對網路切片有潛在需求。

2)運營商之間的分歧

以鍾情於網路切片的德國電信為例,他們認為「網路切片是5G最重要的創新」;而來自NTT DoCoMo的高管則認為「網路切片僅為5G多樣化服務提供了潛力」。顯然,兩種不同的表達的背後是運營商對網路切片的不同的重視程度。

個人認為,根本的分歧在於,到底是我們主動的去引導需求,還是被動的適應市場需求。

客觀的講,當我們在與垂直領域溝通時,他們根本無法理解網路切片背後的技術,他們似乎只是關注連接性、安全性和可靠性,但並沒有意識到這一切需要網路切片來解決。

不管分歧如何,電信業都應該主動出擊,向垂直領域證明切片技術的重要性,激活客戶對網路切片的需求。

感謝行業先驅們致力於技術創新,不斷證明了新興技術的可行性,讓5G商業推廣一天天成為現實。

最後,讓我們再回到麵包的問題上。

為什麼近500年來全球經濟規模飛速增長?正如《人類簡史》所言,那是因為在工業革命前,人類的普遍認知無法突破零和博弈的思維困境。人們認為,買了這家麵包店的麵包,就意味著另一家麵包店會倒閉,殊不知,人們可以開發出不同風味的麵包,以不斷滿足和激發新的市場需求,把麵包市場越做越大。

現代經濟的蓬勃發展,正是歸功於人類突破了零和博弈的思維困境,相信經濟這塊蛋糕會不斷變大,相信明天會更好。

5G又何嘗不是如此,只要我們讓人們相信蛋糕一定會做大,何愁通信業沒有希望?

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通信路上,一起走!

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