基于5G切片技术的政企业务探讨

毕纪伟

（中国移动吉林公司，吉林 长春 130000）

0 引言

5G作为新基建的重要部分，将赋能各行各业，也将作为数字经济转型和发展的重要引擎。受疫情的影响，更多企业选择线上办公，根据数据显示，云视频会议软件ZOOM用户相对2019年底增长约20倍，线上办公已成为未来工作模式的常态化趋势。同样受到疫情的影响，传统服务业企业收入出现了断崖式下降，而传统行业的线上模式在疫情的不利影响下却相对活跃，可抵消疫情对经济的部分不利影响。随着线上办公、政务、企业上云场景的规模推广，各种应用场景对于网络的差异化、定制化需求也将逐步显现，而基于现有传统专线的承接面临成本高、建设周期长、业务承接不灵活，难以满足多场景的业务需求的窘境，迫切需要一种灵活定制、按需部署、业务安全隔离、用户可管理、可维护的端到端承接技术，无疑基于5G的端到端切片技术受到各个行业的青睐。

1 5G网络切片技术

5G的三大优势高带宽、低时延、广连接，在提升移动宽带网络性能的同时，也势必推动信息产业的蓬勃发展，为行业提供更多差异化、个性化、定制化服务。同时，5G为各个行业的深度整合提供了重要的技术手段，网络切片、边缘计算等为行业打造差异化的业务和服务提供了有利保障。网络切片可基于用户需求灵活定制业务服务，通过灵活功能设计、隔离机制和网络运行等，形成端到端完整的业务逻辑网络，在实现资源高度共享的同时保障业务安全隔离。[1]，[2]借助5G切片技术实现电力行业的多样化业务承接，很好地满足了电力行业基础设施分布广泛，对于负荷数据精准采集回传、配电自动化、状态监测、远程巡检和控制、语音通信等业务需求迫切，多样化的业务需求的承接；借助5G的高带宽、低时延的特性，实现5G的远程医疗、5G+移动诊疗车、5G+无人机智慧城市建设等。总之，5G+行业应用将成为未来的新常态发展趋势。

2 业务需求及关键技术

2.1 差异化的业务需求，决定切片实例的多样化

多变的业务需求，尤其是垂直行业的业务需求对5G网络切片提出了大量的要求，5G网络切片旨在基于统一基础设施和统一的网络提供多种端到端逻辑“专用网络”，在最优适配行业用户的各种业务需求的同时，实现资源利用的最大化。切片的优势：自定义、隔离、灵活、资源高效利用。

客户对5G需求主要分为公众用户需求和行业用户需求，两种业务需求的承接既有相同又有差异，且需要根据不同业务特点采用差异化的切片模型。

表1 客户维度业务及资源需求对比

由表1可以看出，公众和行业客户的需求不同导致网络资源承接的差异化，采用网络切片技术进行业务承接时，需按照业务的差异采用合适的切片实例。

2.2 基于5G切片的业务端到端承接关键技术

端到端切片的实现包括接入网（Access Network，AN）、承载网（transport network， TN）、核心网（core network， CN）、政企客户应用，其中网络端到端是实现业务端到端切片的关键，下面就网络的端到端切片的关键技术进行探讨。

（1）接入网AN：作为用户实现网络接入的“Last mile”，5G以其低时延、高带宽、高并发的优势受到行业的高度关注；随着运营商5G网络的规模建设，5G凭借灵活的空口参数集，如灵活的子载波间隔和帧结构，为每个切片进行专用无线资源RB的分配和映射，形成切片间资源隔离，适配不同应用场景。

（2）承载网TN：承载网数据面可提供两种切片的隔离——软件隔离和硬件隔离；硬隔离如L1的波分复用、时分复用、空分复用等，以及L2的Flex-E；软隔离如以太 网VLAN、VxLAN、MPLS L2/L3 VPN、IPsec VPN、SSL VPN、SR等。

（3）核心网CN：5G核心网采用IT的服务化架构，很好地规避了传统功能模块间的紧耦合，可实现基于微服务的业务切面灵活定义，可基于NF组合任意的网络切片，满足不同垂直行业的需求。

（4）政企客户应用：政企客户应用可借助VM、容器、微服务等技术，实现不同业务应用的隔离和资源共享，借助运营商网络实现业务的端到端承载。

基于上述客户需求和关键技术的分析，未来针对行业客户的端到端切片应用将可以很大程度上促进整个行业的创新应用。

3 基于政企行业的端到端切片方案

3.1 政企行业的业务需求

根据《推动企业上云实施指南（2018-2020年）》指出，到2020年企业上云新增规模100万家，企业的生产、经营、管理中云计算的应用将得到普及。随着政府政策引导，云计算产业链的逐步成熟，更多政府、企业、金融等客户选择在云端构建IT应用。为了更好地实现客户“一点接入，全网互访”的要求，

切片技术无疑成为运营商的最佳选择，下面将从政府、中小企业、金融对于网络的需求进行分析，如表2所示：

表2 政府、企业、金融需求分析

3.2 面向政企客户的端到端切片方案

政企客户需求的差异，端到端切片架构可分为：业务层、统一编排和管理层、服务层、基础设施层。

图1 面向政企垂直行业的端到端切片整体架构

（1）业务层。面向公众和行业客户进行业务订购操作的系统或接口，通过该系统或接口实现与垂直行业的对接，对于公众客户实现用户业务产品的灵活定制；对于行业客户可实现运营商网络能力的开放，满足行业客户业务的灵活定制、管理和策略下发。

（2）统一编排和管控层。该层实现端到端业务配置的分解和协同、以及切片和业务网络的生命周期管理；编排主要实现用户需求如时延、容量、QoS等，转换为网络切片需求。由于需要实现端到端业务切片的编排，根据2.2节的网络组成，其编排需面向多个控制器，实现不同网络段能力的编排，如IP控制器、云管系统控制器、虚拟化网络功能管理等，建立端到端网络切片实例。如根据3GPP规范主要通过NSMF（Network Slice Management Function，网络切片管理功能）和NSSMF（Network Slice Subnet Management Function，网络子切片管理功能），其中，NSMF协同核心网、承载网和无线网等多个子网，同时负责切片的生命周期全流程管理和运营管理，如性能、故障、配置等管理；NSSMF负责NSI（NetworkSlice Instance，网络切片实例）的管理，如分别包括核心网、承载网、无线网的NSI的管理。总之，编排和管控的协同合作，实现端到端网络切片的设计和实例化部署。

（3）服务层。该层基于编排和管理层的业务功能编排，构建服务实例。服务层可结合业务需求进行独立注册、发现和升级，从而构建满足多个行业的逻辑服务层。同时服务层支持面向客户的定制化网络功能参数，如带宽、计算资源需求、流量路径、时延要求等，从而可精细化、智能化的满足多样化业务需求的统一、安全、可靠承接。如基础网络构建面向金融行业的低时延切片网络、面向政企客户的高带宽切片网络等。

（4）基础设施层。该层为构建整个端到端的基础网络，根据网络层次可分为接入网、承载网、核心网、以及用于承接客户应用的IT基础设施。

总体来看，面向政企业务的端到端切片可以很好地满足客户的业务需求，很大程度上提升资源的利用效率。但同时切片技术在标准方面有待3GPP R16版本中进一步完善，如切片的管理流程在R15中并未定义。

4 结束语

5G的规模商用，不仅仅是对于传统移动通信方式、带宽能力的逐代更迭，更多的将是依靠5G技术优势，与垂直行业的深度整合，赋能各行各业。虽然5G应用前景广阔，但是也面临很大挑战，如与行业应用处于起步探索期，更多成熟可规模推广的应用有待进一步验证；网络建设成本也是制约规模建设的主要因素，如何在传统的建设模式基础上进一步探索新技术、新模式实现网络快速覆盖也成为关注的重点。