未來5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的關(guān)鍵問題分析

田宇 晏革

[摘 要]隨著5G時代來臨，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在原有基礎(chǔ)上更加豐富多樣。究其根本，5G網(wǎng)絡(luò)具有智能化、廣泛化、融合化、綠色節(jié)能化等特點，可以滿足當前人們對網(wǎng)絡(luò)通信超高流量密度連接的需求。為了解決當前網(wǎng)絡(luò)擁堵狀況，運營商會在原有物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上對其進行虛擬劃分，以滿足不同應(yīng)用場景需求?；诖?，本文以物質(zhì)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)為著手點，闡述5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)資源管理方法，探尋當前5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)存在的問題，暢想網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)未來發(fā)展方向。

[關(guān)鍵詞]5G網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù);網(wǎng)元結(jié)構(gòu)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.24.095

[中圖分類號]TN929.5[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2020）24-0-02

0? ? ?引 言

我國網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)經(jīng)過相關(guān)研究人員數(shù)十年的不斷摸索研究，在提高網(wǎng)絡(luò)運輸速度的同時，還迎來了5G網(wǎng)絡(luò)新時代。目前，我國網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在高度融合碰撞的驅(qū)使下，網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)面臨極大阻礙，甚至經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)塞車、網(wǎng)絡(luò)延時等問題。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)作為我國網(wǎng)絡(luò)通信事業(yè)極為重要的探究領(lǐng)域，必須在保證4G網(wǎng)絡(luò)信號良好的前提下，為5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，使該技術(shù)可以滿足垂直行業(yè)個性化差異需求，為網(wǎng)絡(luò)終端提供良好的網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，從而推進5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展。

1? ? ?5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)概述

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)指在原有移動寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，對移動寬帶進行切片，快速傳遞移動寬帶中海量數(shù)據(jù)資訊以及井噴式信息。也就是說，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)等同于樞紐管理技術(shù)，可以有效保證關(guān)鍵型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境連接暢通。而5G網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，則是在相對擁堵的移動寬帶網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置交通樞紐功能，強化技術(shù)功能的安全性，確保各切片之間擁有各自獨立的管轄范圍，從而有效保證網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)以及數(shù)據(jù)資源的安全性。5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可以利用通信商力量，分割原有硬件設(shè)施，并將其分割出多個虛擬端網(wǎng)絡(luò)，致使某個網(wǎng)絡(luò)端設(shè)備切片通過網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)將其切片邏輯設(shè)置在隔離層，針對不同網(wǎng)絡(luò)需求提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)內(nèi)容。換句話說，5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的主要任務(wù)是為物聯(lián)網(wǎng)提供更好的服務(wù)，使其在一個獨立的物理網(wǎng)絡(luò)中，通過網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)將其分割出多個邏輯網(wǎng)絡(luò)，這樣既能滿足不同網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景的需求，又能有效節(jié)約成本費用。

2? ? ?網(wǎng)絡(luò)切片網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及性能

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（Network Functions Virtualization，NFV）主要針對各種網(wǎng)源虛擬化，軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network，SDN）指有效負責網(wǎng)絡(luò)本身的虛擬化技術(shù)。其中，網(wǎng)絡(luò)功能虛化是通過一系列通用性硬件技術(shù)，在信息技術(shù)飛速發(fā)展過程中，借助科技手段深化處理多功能軟件。這樣一來，原本非常昂貴的原件構(gòu)建可以由性價比較合理的設(shè)備組件替代，并通過軟硬件功能對相關(guān)數(shù)據(jù)進行抽象化分析，促使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能軟件更加靈活，同時共享相關(guān)數(shù)據(jù)資源，推動新型業(yè)務(wù)快速發(fā)展。對此，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在發(fā)展過程中，可以通過彈性收縮、自動部署以及自愈性數(shù)據(jù)傳遞等相關(guān)項目得以有效發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)軟件需要在傳統(tǒng)軟件框架基礎(chǔ)上建立新型框架結(jié)構(gòu)，以有效實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化，保證各項網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量靈活、智能。

網(wǎng)絡(luò)切片構(gòu)架出現(xiàn)后，最初的網(wǎng)元結(jié)構(gòu)隨之弱化，導(dǎo)致原有網(wǎng)元功能中的虛擬機模塊運行功能發(fā)生剝離，且在原有基礎(chǔ)上得以有效優(yōu)化，促使NFV技術(shù)功能變得越來越強大。這樣的話，原有功能模塊的自由能力可以與第三方的APP軟件技術(shù)有效結(jié)合，并將網(wǎng)絡(luò)依照功能背景將其分割成顆粒狀。通過自由定義網(wǎng)絡(luò)切片，使其形成移動管理、儲蓄功能以及會話管理等模塊管理功能，進而有效建設(shè)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)構(gòu)架，依照客戶需求提供個性化服務(wù)，確保網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，同時應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信物聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域。

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架是一個邏輯性較強的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程，該構(gòu)架既可以獨立承擔部分網(wǎng)絡(luò)功能，又可以全部承擔整體網(wǎng)絡(luò)功能，使其可以在各類應(yīng)用場景進行差異化構(gòu)架。目前，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架主要分為兩種模式：一種為獨立切片模式;另一種為共享切片模式。獨立切片模式主要通過一個使用其獨立功能模塊，將用戶面和總控制面有效聯(lián)合在一起，通過獨立端口到另一個獨立服務(wù)端口予以優(yōu)質(zhì)化服務(wù)，使其擁有向用戶提供優(yōu)質(zhì)化網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)的特殊功能。而共享切片模式則將多個獨立切片聯(lián)合在一起使用，通過共享信息資源技術(shù)，實現(xiàn)一個端口到另一個端口有效連接。無論縱向連接方式還是橫向連接方式，都能將大量數(shù)據(jù)信息提供給用戶，繼而滿足用戶數(shù)據(jù)信息需求。

3? ? ?5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)資源管理方法

5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在設(shè)計過程中，主要以切片設(shè)計和商業(yè)設(shè)計為主，依照不同的需求特點進行網(wǎng)絡(luò)切片設(shè)計。在網(wǎng)絡(luò)切片設(shè)計初期，設(shè)計人員會依照該切片業(yè)務(wù)需求，為其選擇相應(yīng)的應(yīng)用場景，充分考慮網(wǎng)絡(luò)切片業(yè)務(wù)的利用功能帶寬性、延時性以及安全性等方面。設(shè)計人員需要在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)切片模板時，充分考慮這些元素，從而設(shè)計出性價比高且具有實用功能的設(shè)計方案。在進行商業(yè)設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)切片模板的生成過程進行科學(xué)合理的設(shè)計規(guī)劃，通過標準化模板以及切片編輯工具，使其生成網(wǎng)絡(luò)切片管理功能。同時還要注意，設(shè)計人員在設(shè)計過程中，需要保證不同區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的交互協(xié)議有效生成，使其具有良好的網(wǎng)絡(luò)體驗。

網(wǎng)絡(luò)切片在排版過程中，主要是將已經(jīng)購買的網(wǎng)絡(luò)切片模板，依照實際需求進行重新排版，確保網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在創(chuàng)作時符合邏輯資源需求。另外，5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，具有相對穩(wěn)定的邏輯資源，確保網(wǎng)絡(luò)芯片模板質(zhì)量符合相關(guān)技術(shù)質(zhì)量要求，可以為其營造良好的運營操作環(huán)境。為了更好地隔離資源邏輯，編排人員還需要在網(wǎng)絡(luò)切片編排時，使其與其他網(wǎng)絡(luò)切片保持相互獨立的狀態(tài)，避免切片與切片之間相互混淆。即便在編排過程中只有一個自動化過程，設(shè)計人員也需要通過多次編排切片模板保證網(wǎng)絡(luò)切片質(zhì)量符合相關(guān)要求。編排人員在實際操作過程中，應(yīng)大量積累編排經(jīng)驗，通過多次編排促使網(wǎng)絡(luò)切片快速生成，并篩選已經(jīng)生成的切片實例，以此確保網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)具有良好的穩(wěn)定性。

4? ? 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)存在的問題

隨著5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的大力推廣，該技術(shù)不但改變傳統(tǒng)移動終端設(shè)備應(yīng)用，還讓5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)成為網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中非常重要的元素之一。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是將虛擬網(wǎng)絡(luò)通過各自的網(wǎng)絡(luò)虛擬節(jié)點以及虛擬連接，使其在原有虛擬網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上形成一個物理網(wǎng)絡(luò)子集。也就是說，虛擬節(jié)點可以在特定應(yīng)用場景中設(shè)置一定的網(wǎng)絡(luò)功能，并通過5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實現(xiàn)特定網(wǎng)絡(luò)功能。目前，5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在實際應(yīng)用過程中面臨高精度、低延時、大寬帶、靈活銜接等挑戰(zhàn)。5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)想要增加標識信號傳輸數(shù)據(jù)的傳輸量，就要在固定的時間內(nèi)有效擴充傳輸資料的容量，在保證5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用質(zhì)量的同時，還要在延時方面通過5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)減少延時性，提升網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用效率，使其可以為客戶快速傳遞大量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息，促使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用水平在原有基礎(chǔ)上大幅度提高。另外，5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在靈活連接以及時間同步方面，還要根據(jù)用戶實際需求情況科學(xué)選擇應(yīng)用方法，根據(jù)不同客戶需求，在不同應(yīng)用場景中為客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用過程中，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)還要根據(jù)投放范圍，提高自身連接靈活性與精度。這需要網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)人員在應(yīng)用該技術(shù)時，根據(jù)實際需求情況不斷擴大使用范圍，將5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿舆\營商的“修補人員”，避免運營商在使用網(wǎng)絡(luò)寬帶等相關(guān)技術(shù)時存在延遲性與滯后性。

5? ? 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)發(fā)展方向

由于5G網(wǎng)絡(luò)研究探索需要廣泛應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，未來5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，將原有網(wǎng)絡(luò)切片劃分的分隔化轉(zhuǎn)變成顆?；?，促使5G網(wǎng)絡(luò)可以在應(yīng)用場景中實現(xiàn)垂直行業(yè)業(yè)務(wù)場景?；诖耍趧澐志W(wǎng)絡(luò)切片顆粒度時，相關(guān)機構(gòu)應(yīng)保證網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的靈活性，根據(jù)實際需求詳細劃分切片顆粒度，并在原有基礎(chǔ)上合理改進網(wǎng)絡(luò)切片結(jié)構(gòu)。當前網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的主要核心切片技術(shù)仍是RAN技術(shù)，該項技術(shù)在應(yīng)用過程中需要綜合考慮技術(shù)應(yīng)用場景。對此，5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在未來研究發(fā)展方面，需要研究人員注重網(wǎng)絡(luò)寬帶提升技術(shù)，減少延遲情況發(fā)生。隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，我國5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)能夠在多個核心網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域內(nèi)創(chuàng)新當前應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，并在網(wǎng)絡(luò)切片管理編排方面，通過NFV、SDN等技術(shù)進行有效協(xié)作，使其通過端口到端口的編排建設(shè)，促使網(wǎng)絡(luò)切片可以自動化有效運行，為客戶提供及時有效的數(shù)據(jù)資源信息，提高網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用效率，滿足不同用戶的網(wǎng)絡(luò)需求，并根據(jù)用戶實際需求情況為其制定特殊的網(wǎng)絡(luò)切片。

6? ? 結(jié) 語

相關(guān)單位在應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的過程中，既要了解5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的基本內(nèi)涵，又要明確5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的實際應(yīng)用功能，使該技術(shù)可以在不同應(yīng)用場景中滿足客戶需求，保持網(wǎng)絡(luò)暢通，降低網(wǎng)絡(luò)延時。另外，技術(shù)人員在研制5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)時，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)切片當前應(yīng)用存在的問題，提出科學(xué)合理的研究方案，以便網(wǎng)絡(luò)芯片技術(shù)能夠根據(jù)不同客戶需求制定具有開放性、適用于海量數(shù)據(jù)資源的大型應(yīng)用場景，促使通信運營公司全面應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)。

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