5G切片資源管理探討

張清泉

（中國(guó)電信新疆分公司企業(yè)信息化部，新疆 烏魯木齊 830011）

1 5G切片建模

（1）面向END-USER即終端用戶(hù)的基于切片的通信服務(wù)。典型場(chǎng)景：語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、AR/VR等。

（2）網(wǎng)絡(luò)切片即服務(wù)，運(yùn)營(yíng)商通過(guò)直接向大客戶(hù)售賣(mài)網(wǎng)絡(luò)切片。典型場(chǎng)景：物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、智能家居等。

（3）基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，運(yùn)營(yíng)商直接向大客戶(hù)開(kāi)放云網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。典型場(chǎng)景：智能抄表、智能農(nóng)業(yè)、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。

為支撐上述各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景，針對(duì)切片進(jìn)行建模時(shí)，就需要保障模型層面的高度靈活。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例NSI允許包含1到多個(gè)子切片實(shí)例并且子切片實(shí)例也允許在多個(gè)NSI實(shí)例間進(jìn)行共享。一個(gè)子切片實(shí)例NSSI包含1到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能NF可在多個(gè)子切片實(shí)例中共享。網(wǎng)絡(luò)功能NF可以是物理的（PNF），即對(duì)應(yīng)具體的傳統(tǒng)網(wǎng)元設(shè)備；也可以是虛擬的（NFV），通過(guò)NFV-VNFM管理全生命周期。

切片實(shí)例的生命周期可大致分為四個(gè)階段：設(shè)計(jì)態(tài)、創(chuàng)建態(tài)、運(yùn)行態(tài)和終止態(tài)。設(shè)計(jì)態(tài)負(fù)責(zé)：切片模版設(shè)計(jì)、上線(xiàn)和驗(yàn)證。創(chuàng)建態(tài)負(fù)責(zé)：按照切片容量和各種性能指標(biāo)要求分配資源。運(yùn)行態(tài)負(fù)責(zé)：采集并監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)切片的KPI/KQI，根據(jù)預(yù)定義的策略進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化、故障自愈。終止態(tài)負(fù)責(zé)：終止切片服務(wù)，回收資源。

2 5G切片資源管理應(yīng)用

對(duì)于5G切片的資源管理應(yīng)用，需要系統(tǒng)具備跨網(wǎng)管跨網(wǎng)元，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)統(tǒng)一的切片設(shè)計(jì)、編排、運(yùn)營(yíng)與監(jiān)控分析能力，為便于后續(xù)闡述方便，統(tǒng)一稱(chēng)切片管理系統(tǒng)。

圖1 5G切片的管理系統(tǒng)架構(gòu)

切片管理系統(tǒng)針對(duì)切片實(shí)例的全生命周期進(jìn)行功能拆解。典型切片應(yīng)用場(chǎng)景：切片管理系統(tǒng)接收來(lái)自BSS側(cè)提供的切片服務(wù)商品和客戶(hù)切片的特征需求，進(jìn)行切片設(shè)計(jì)，將切片服務(wù)分解成切片（可跨廠(chǎng)家）以及對(duì)應(yīng)的切片實(shí)例部署模版，根據(jù)實(shí)例模版進(jìn)行子切片分解和NF，從而形成NF依賴(lài)的集合，然后針對(duì)隔離要求和租戶(hù)的多切片關(guān)聯(lián)關(guān)系確定最終的NF共享模式，完成切片服務(wù)的部署。

通過(guò)上述典型場(chǎng)景的切片發(fā)布說(shuō)明，可以將切片管理系統(tǒng)大致分為：設(shè)計(jì)中心、編排中心、運(yùn)營(yíng)中心、監(jiān)控分析中心四大模塊。

2.1 設(shè)計(jì)中心

切片設(shè)計(jì)中心主要負(fù)責(zé)以自動(dòng)化、可視化手段，協(xié)同各DSM形成網(wǎng)絡(luò)端對(duì)端的切片模版，并實(shí)時(shí)保障這些模版在特定的時(shí)間內(nèi)的可用性。設(shè)計(jì)中心通過(guò)南向接口實(shí)時(shí)獲取各DSM能力，封裝成原子服務(wù)供模板設(shè)計(jì)器作為原材料進(jìn)行模板設(shè)計(jì)。當(dāng)DSM新能力上線(xiàn)和已有能力下線(xiàn)，可通過(guò)關(guān)聯(lián)關(guān)系更新切片模板。切片設(shè)計(jì)中心完成切片設(shè)計(jì)后，調(diào)用編排部署中心進(jìn)行切片實(shí)例化測(cè)試，確認(rèn)達(dá)到SLA要求后方可上線(xiàn)售賣(mài)。

2.2 編排中心

編排中心通過(guò)調(diào)用各域DSM的切片編排能力和各段網(wǎng)絡(luò)（包括傳統(tǒng)和SDN）的操作能力，在其他支撐系統(tǒng)和相關(guān)中心的驅(qū)動(dòng)下，切片編排部署中心主要負(fù)責(zé)切片實(shí)例的開(kāi)通編排部署、性能保障部署（擴(kuò)縮容和漂移）、切片實(shí)例功能變更等工作。

編排中心需要具備靈活的切片編排、端到端的切片資源視圖以及全面的切片能力目錄，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速加載上線(xiàn)。端到端的切片資源視圖主要是端、管、云、DC的跨域資源管理/分配。切片能力目包含DSM/SDN/NFV/EMS的能力適配和調(diào)用。

2.3 運(yùn)營(yíng)中心

切片運(yùn)營(yíng)中心對(duì)切片實(shí)例進(jìn)行全生命周期管理，從實(shí)例的初始化部署，到能力變更階段，再到故障維護(hù)階段，最后再到退服階段。同時(shí)針對(duì)切片實(shí)例，提供了一系列的維護(hù)工具和手段，既可以以界面集成方式向門(mén)戶(hù)提供集成，也可以服務(wù)向外部開(kāi)放。

支持基于策略的自動(dòng)運(yùn)維，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，自愈，自動(dòng)伸縮和簡(jiǎn)化運(yùn)維過(guò)程。自動(dòng)運(yùn)維過(guò)程，不影響客戶(hù)體驗(yàn)。運(yùn)維大腦智能分析與綜合的業(yè)務(wù)編排，實(shí)現(xiàn)端到端的業(yè)務(wù)自調(diào)整；支持多領(lǐng)域（網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、云端）擴(kuò)縮容場(chǎng)景；大數(shù)據(jù)分析，策略?xún)?yōu)化和簡(jiǎn)化策略設(shè)計(jì)；支持在線(xiàn)策略定義和策略沖突檢測(cè)。

2.4 監(jiān)控分析中心

切片監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)對(duì)各網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行基礎(chǔ)指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集，通過(guò)實(shí)時(shí)和離線(xiàn)計(jì)算技術(shù)，實(shí)時(shí)感知SNI的運(yùn)行態(tài)勢(shì)，對(duì)運(yùn)行過(guò)程KPI進(jìn)行全程記錄，并將相關(guān)分析結(jié)果數(shù)據(jù)自動(dòng)上報(bào)切片運(yùn)營(yíng)中心。

監(jiān)控中心需要具備：從切片運(yùn)營(yíng)中心獲取全量SNI信息，確認(rèn)監(jiān)控分析范圍；根據(jù)采集規(guī)則自動(dòng)適配各DSM、SDN控制器、網(wǎng)管的數(shù)據(jù)采集接口，獲取原始運(yùn)行日志文件；分布式數(shù)據(jù)計(jì)算框架，根據(jù)提取規(guī)則和KPI定義，自動(dòng)實(shí)時(shí)計(jì)算SNI運(yùn)行KPI，當(dāng)產(chǎn)生SLA預(yù)警事件自動(dòng)通知運(yùn)營(yíng)中心，同時(shí)獲取到完整的切片運(yùn)行KPI；根據(jù)計(jì)算結(jié)果提供各類(lèi)監(jiān)控界面、運(yùn)行日志數(shù)據(jù)服務(wù)和運(yùn)行分析結(jié)果。

采集網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行基礎(chǔ)指標(biāo)數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)時(shí)和離線(xiàn)計(jì)算，實(shí)時(shí)感知各切片實(shí)例KPI指標(biāo)及運(yùn)行態(tài)勢(shì)，發(fā)現(xiàn)異常，則主動(dòng)推送/呈現(xiàn)分析結(jié)果數(shù)據(jù)到切片運(yùn)營(yíng)中心，并自動(dòng)啟用切片修復(fù)功能，修復(fù)故障，若修復(fù)失敗，則轉(zhuǎn)人工處理。

3 5G切片管理的全網(wǎng)部署

前端根據(jù)客戶(hù)請(qǐng)求設(shè)計(jì)和銷(xiāo)售各種套餐、產(chǎn)品、服務(wù)和切片，并跨域跨廠(chǎng)家端到端交付。切片管理應(yīng)用實(shí)現(xiàn)各技術(shù)域（無(wú)線(xiàn)、傳輸、核心網(wǎng)、NFV和SDN）的控制和執(zhí)行，切片網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)。

切片管理應(yīng)用管理各設(shè)備廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)上線(xiàn)的基礎(chǔ)能力和軟件包，形成企業(yè)統(tǒng)一的服務(wù)目錄，提供可視化切片的服務(wù)設(shè)計(jì)，支持客戶(hù)個(gè)性化需求定制，基于智能網(wǎng)絡(luò)快速向市場(chǎng)推出新業(yè)務(wù)、新產(chǎn)品。向上層提供能力，如各個(gè)網(wǎng)元/網(wǎng)管的配置、資源、告警和性能接口能力，以及NFV生命周期管理能力和SDN連接的管理能力；協(xié)調(diào)設(shè)備廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)功能包提供各個(gè)技術(shù)域的基礎(chǔ)能力，并按ETSI相關(guān)規(guī)范提供。

圖2 全網(wǎng)部署示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

目前提出的5G切片管理需要全網(wǎng)各專(zhuān)業(yè)統(tǒng)一行動(dòng)，對(duì)于OSS側(cè)需要具備針對(duì)5G網(wǎng)元等物理實(shí)體納管的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行切片管理，對(duì)于BSS側(cè)需要滿(mǎn)足各類(lèi)切片服務(wù)的可銷(xiāo)售產(chǎn)品訂制。