网络切片技术在5G+工业互联网中的运用策略研究

2022-02-20魏海龙

无线互联科技 2022年24期

关键词：切片时延工业

魏海龙

(京信网络系统股份有限公司，广东广州 510000)

0 引言

基于网络切片处理的技术方案，能结合工业生产的具体场景和需求落实低时延高可靠切片处理，并且配合切片应用的方式进行数据流动的监控处理，结合业务需求变动情况建立网络参数自动优化模式，从而更好地满足行业的发展需求。

1 网络切片技术概述

在网络切片技术体系中，要将单一的物理网络分化为多个虚拟端到端网络体系，保证每个虚拟网络之间都能形成独立的应用控制模式，并且分化的任何虚拟网络出现故障都不会对其他网络子系统产生影响。正是基于5G移动通信网络的高速率、高容量和低时延特性，网络切片技术能在保证网络服务水平的同时，构建更加可靠的场景化应用体系。

1.1 网络切片技术的特点

第一，安全。对于网络切片技术而言，安全性是最关键的特点之一。能借助网络切片设定的隔离机制打造可靠的数据安全管理平台，保证切片内的资源不会受到其他网络节点非法访问产生的影响。在网络切片技术处理环节中，能最大程度地提高网络资源的独立性，确保整个网络体系的安全水准，为数据管控工作的可靠性落实予以支持。

第二，多样。网络切片技术能适用于多样化的业务场景，能实现不同部署场景的应用目标。(1)独立部署各种端到端切片。(2)共享切片和独立切片的纵向分离。(3)共享切片和独立切片的横向分离。与此同时，网络切片技术依据其灵活的扩展能力，能完成更加可控且合理的切割，满足业务需求。

第三，预测。借助网络切片技术能对业务流量的变化情况进行合理性的分析，并且完成业务需求的推测管理，进一步评估网络资源的划分状态。在网络切片技术应用环境中，要将业务场景作为核心，构建匹配用户实际需求的组网模式，优化相应的业务流程，从而更好地优化网络体验。

第四，可编程。基于网络切片技术的应用要求，第三方能借助开放性的应用程序接口进行切片资源的合理分配，并且配合网络资源和云资源的应用标准，能依据需求完成网络结构定制化控制和资源弹性化分配，满足多元服务需求。

1.2 管理体系

为了进一步发挥网络切片技术的应用优势，要整合具体的技术要求和内容，建立相匹配的切片管理模式，搭建端对端管理控制结构，如图1所示，从而为全面优化技术运行效能提供保障。管理体系在应用过程中，一般是借助无线接入网、承载网和核心网共同处理的应用模式，完成独立管理模块后，能建立协调性子切片的处理[1]。

1.3 建立过程

正是基于网络切片技术的特点，在建立基础应用平台的过程中，要结合服务等基础协议完成资源重组，并配合特定的通信服务模式，确保虚拟物理资源整合效果的最优化。

第一，客户一般是借助CSMF向对应的技术项目经营商购买对应的切片技术体系，依据网络切片技术的特点和信息服务处理的基本情况，提出对应的业务需求。较为常见的业务需求中，要对时延、带宽以及容量等进行集中的审核，从而确保选取的网络切片技术模块能符合服务标准。

第二，CSMF在实际操作环节中，主要是将客户的实际需求作为核心，建立相匹配的QoS分析、链路状态通告分析等，形成匹配型转化处理模式，并依据业务需求对应选取相应的网络切片，直接将网络切片需求下发到对应的CSMF位置。

第三，NSMF也是基础的切片管理中心，主要是进行切片资源申请的提交，结合CSMF分解获取的网络切片应用需求，落实完整的实例创建管理控制模块。与此同时，匹配子切片分解网络子切片需求，完成子网络相应任务内容的下发和处理，直接实现NSSMF的获取。

图1 网络切片结构

第四，子网络NSSMF在收到网络子切片需求转化的功能请求后，会结合实际情况和需求的具体内容，完成调用管理，并配合编排处理机制，构建完整的虚拟化基础设施应用控制，保证子切片依托的网络机制、计算机制以及存储资源部署机制都能满足实际需求[2]。

第五，CSMF最终要进行部署切片相关实用性价值的基础验证工作，并且，管理系统要反向通知场景用户，对应的切片场景已经在部署中，完成部署工作就能进行通信服务管理，从而为后续切片优化调整提供保障，实现多元管理的目标。

综上所述，在基于无线网、传送网以及核心网的网络切片技术应用环节中，要结合业务隔离、时延等基础要求和标准，整合业务和传送网的映射关系，按照标准化流程落实具体的过程建立方案，匹配承载切片编排的相关要素，搭建更加可靠且合理的网络运行平台，确保能为工业互联网发展提供良好的支持。

2 网络切片技术在5G+工业互联网中的运用

正是基于网络切片技术的优势作用，在5G+工业互联网体系中要善于调控网络切片技术内容，建立较为完整的应用模块，配合互联网管理标准，打造更加完整且规范的网络切片技术运行平台，维持工业互联网发展效能。

2.1 技术融合

在技术全面优化的时代背景下，工业互联网也向着更加多元的方向发展，相较于传统的工业互联网体系，现有的工业互联网涵盖了更多的制造企业，并且，也从粗放型制造业逐渐向数字化、自动化企业转型。为了便于业务的开展和服务系统的升级，在融合5G移动通信技术时，要整合切片技术模式，匹配更多不同的应用场景，确保相应工作内容和服务流程都能落实到位。对于工业场景而言，并不是单一化的场景体系内开展切片服务，包括低时延场景完成自动化制造、大规模机器通信场景传感器连接、大带宽场景高清视频监控等，要结合技术的要求和网络切片技术的具体情况，选取更加匹配的技术应用模块。

一方面，网络切片技术在5G+工业互联网中开展相应工作，要在有限网络资源体系内进行多重网络功能的分析，并且保证差异化协议状态下网络架构流动性最优化，这增加了多重网络架构设置的复杂程度，也对数据流提出了更高的要求。因此，要整合网络切片技术内容，建立更加可控且规范的调度应用模式，并维持管理水平[3]。

另一方面，5G移动通信技术网络切片处理环节的资源调度较为多样，能满足工业4.0变革中新型网络基础设施的处理需求。建立相应的控制模式和服务体系，并整合工业互联网的特点，落实相应的服务平台，满足服务多样化的需求。能在提供资源隔离服务的同时，为内外网以及差异化业务场景数据的安全管理提供保障。

除此之外，网络切片技术还能结合场景的特定需求实现综合管理，打造质量达标、应用效能高的工业互联网应用控制模式，并配合电信级服务质量和管理可控安全机制，维持良好的应用平台。比如，近几年网络切片技术被广泛应用在电力行业、矿资源开发行业、工业制造行业等方面，要依据不同场景的具体标准开展相应作业，并建立端对端应用控制管理体系，避免服务模块无法应用造成处理效果不当。无论是场景容量参数还是时延要求都有很大的差异，且网络切片技术都能结合具体需求进行整合和优化，维持良好的工业互联网应用控制效能[4]。

在云端机器人、远程控制、机器视觉等方面，都对容量、时延提出了对应的要求，而相应的内容也在不同的应用范围内得以落实。(1)云端机器人实时性操作的主要应用范围是业务数据交互，以及机器人本体完成终端传感器的预处理。(2)远程控制的应用范围主要集中在远程控制图像的回传和指令下达。(3)机器视觉的应用范围主要集中在所有图像信息采集场景的信息传输和数据反馈。

2.2 煤炭开采

作为高危行业，煤矿工作受限于井下生产的封闭环境，对工艺体系和工业方案的安全性提出了更高的要求，为了打造更加科学规范的行业管理模式和作业机制，将实时性监控模块应用在行业安全管理体系中具有重要的意义。结合煤矿开采行业的基本要求，一般要设置采煤、掘进、机电、运输、通风、排水等工作内容的对应管理系统，以便于实时了解生产状态、人员定位管理、紧急避险状态、井下通信联络等工作的情况。在传统的网络应用平台中，尽管能实现信息的交互，却不能满足每个系统对容量和时延的不同需求，使得信息的实时性管理并不到位。

在5G移动通信技术全面发展的基础上，配合使用网络切片技术，能针对每一个控制系统建立相应的控制网络，并整合应用要求和标准。在5G专网建立的基础上，结合系统差异化需求，利用网络切片技术方案，打造单独成网的应用控制模式，最大程度提高对应场景管理的效果。

在应用无线网络子切片的过程中，能结合不同系统的具体标准，展开分析、处理和系统化应用，维持各个系统的独立性和规范性，在可靠的应用模式下有序运转，避免系统之间相互影响对井下安全产生制约作用，并提高煤矿企业常规化工作的效率，打造少人化甚至是无人化煤矿开采平台，从根本上提高煤矿开采工作项目的安全性，也能规避安全隐患问题造成的经济损失或者是人员伤亡[5]。

3 网络切片技术在5G+工业互联网中应用的趋势

随着工业互联网的不断发展和进步，在工业互联网应用体系中融合计算机信息技术、网络运营技术以及通信技术等内容，能更好地维持工业互联网的应用效能，建立健全可控且合理的技术平台。最关键的是，相较于国外先进的工业互联网应用结构，我国工业互联网还有待优化，尤其是核心技术、综合能力以及网络体系方面，数字化和网络化水平较低，要进一步促进行业的发展，就要将5G移动通信技术融合在工业互联网应用控制模块中。

一方面，要基于网络切片技术打造“人-机-物”协同进步的互联互通控制模式，提高资源泛在连接和弹性互补的实效性，并结合实际资源管理要求和标准，打造可控的工业互联网运行体系，维持技术模块之间的平衡，并且，实现高效配置的应用目标，推动工业互联网向着更加高速、可靠的方向发展。

另一方面，工业互联网平台的推广也为信息技术和制造业融合提供了良好的平台，配合数字化发展、网络化发展以及智能化发展的基础，能打造加速推进的管理控制结构，为工业互联网向着无线化和扁平化转型提供良好的保障，并建立更加科学合理的核心载体应用模式，实现资源多元发展的目标[6]。