5G應(yīng)用前景及網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)研究

韓志軍 魏斌

摘要：5G的應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的產(chǎn)生對人類的生產(chǎn)生活有重要影響。文章以5G為研究對象，對5G的應(yīng)用前景及網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)進(jìn)行分析。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是5G網(wǎng)絡(luò)演變進(jìn)程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)可將5G網(wǎng)絡(luò)虛擬切割為分別具有增強(qiáng)移動(dòng)帶寬、海量物聯(lián)和超可靠低時(shí)延通信等特性的若干網(wǎng)絡(luò)片層，通過不同的切片可以使網(wǎng)絡(luò)部署具有靈活性和擴(kuò)展性，映射滿足不同場景的差異化需求。相關(guān)研究人員需要不斷對5G進(jìn)行深入研究，以5G為依托，研發(fā)新的技術(shù)，從而不斷推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：5G;應(yīng)用前景;網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1009-3044（2021）14-0020-02

Abstract： The application of 5G and the generation of network slicing technology have an important impact on human production and life. This paper takes 5G as the research object and analyzes its application prospect and network slicing technology. Network chip technology is a key in the process of the evolution of 5G network technology， the technology can be 5G network virtual cutting is respectively increased mobile bandwidth reliable mass content and ultra low latency communications features such as a number of network layer， through the different section can make the network deployment flexibility and extensibility， mapping meet the demand of the difference of the different scenarios. Relevant researchers need to conduct in-depth research on 5G and develop new technologies based on 5G， so as to continuously promote the development of society.

Key words： 5G; application prospects; network slicing technology

5G技術(shù)主要指的是第五代移動(dòng)通訊技術(shù)，該技術(shù)主要融合了云計(jì)算技術(shù)、遠(yuǎn)程應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)等一系列技術(shù)，并且擁有其他網(wǎng)絡(luò)單位無法比擬的優(yōu)勢?，F(xiàn)階段移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信部門和單位正在密切地關(guān)注5G技術(shù)的發(fā)展，并且投入了大量的人力和物力對其進(jìn)行研究，想要使5G技術(shù)達(dá)到最佳使用效果，以此滿足人們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣N需求。

1 5G應(yīng)用前景

1.1 云計(jì)算技術(shù)

隨著5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，5G技術(shù)商用時(shí)代距離人們的日常生活越來越近，人們能夠通過5G技術(shù)獲取到更多的訊息，并且利用5G技術(shù)提高自己的生活質(zhì)量，5G技術(shù)的應(yīng)用前景以及應(yīng)用特性也因此受到了更多人的關(guān)注。目前在分析5G無線技術(shù)應(yīng)用前景時(shí)，主要包括兩個(gè)不同的應(yīng)用前景，云計(jì)算技術(shù)就是其中之一。從全球范圍內(nèi)的使用情況進(jìn)行分析，5G無線通信技術(shù)已經(jīng)擁有超過500億個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)，而云計(jì)算技術(shù)能夠?qū)λ袛?shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)存儲(chǔ)和分析，并且將該數(shù)據(jù)進(jìn)一步應(yīng)用，增強(qiáng)了計(jì)算機(jī)在分析數(shù)據(jù)時(shí)的效果，促使數(shù)據(jù)能夠被更多人應(yīng)用，數(shù)據(jù)中含有的信息也能在短時(shí)間內(nèi)被人們所捕捉。作為5G技術(shù)中的典型技術(shù)之一，云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用速度不斷加快，在加速優(yōu)化信息系統(tǒng)的同時(shí)提高了使用質(zhì)量，可以說云計(jì)算技術(shù)是當(dāng)前5G技術(shù)背景中最具有發(fā)展?jié)摿Σ⑶易钣欣蓤D的技術(shù)手段，將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用在各行各業(yè)中，能夠推動(dòng)行業(yè)向前發(fā)展。5G通信技術(shù)的出現(xiàn)將云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行了整合，使得離線階段的算法使用質(zhì)量不斷提高，有效地避免和克服了傳統(tǒng)計(jì)算技術(shù)中存在的缺陷[1]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

5G通信技術(shù)的另外一個(gè)應(yīng)用前景就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過移動(dòng)技術(shù)進(jìn)行連接，并且利用移動(dòng)技術(shù)連接不同的移動(dòng)終端。5G時(shí)代的出現(xiàn)，推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向前發(fā)展，其不僅可以用來連接不同的終端，還可以進(jìn)行智能家居的設(shè)計(jì)，通過移動(dòng)技術(shù)、5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)的交互功能。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在當(dāng)前階段逐步走向成熟，在5G移動(dòng)通信中也得到了大量的使用，比如說常見的光纖作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，通過增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，能夠有效地提高通信網(wǎng)絡(luò)本身的性能，通信技術(shù)的發(fā)展以及進(jìn)步也逐步打開了網(wǎng)絡(luò)通道[2]。

除了以上兩點(diǎn)之外，5G技術(shù)還可以應(yīng)用在智慧城市、智慧農(nóng)田、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程手術(shù)、機(jī)器人遠(yuǎn)程作業(yè)等各行各業(yè)之中。

2 5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

2.1 內(nèi)涵

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)主要是指對網(wǎng)絡(luò)實(shí)行分流管理。網(wǎng)絡(luò)切片是將一個(gè)獨(dú)立的物聯(lián)網(wǎng)切割成多個(gè)不同的、虛擬的、端到端的網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片都可以獲得一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)資源，并且切片之間相互絕緣，一旦某一個(gè)切片發(fā)生錯(cuò)誤或者發(fā)生故障時(shí)，該切片并不會(huì)影響到其他的切片。但是網(wǎng)絡(luò)切片本身是一個(gè)非常虛擬化的概念，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片都有自己獨(dú)特的生命周期，而切片也可以根據(jù)實(shí)際狀況得到不同的應(yīng)用和靈活的部署。修改、終止網(wǎng)絡(luò)切片就是根據(jù)其安全性和可靠性等不同的要求，將5G網(wǎng)絡(luò)切出多個(gè)端到端的虛擬網(wǎng)絡(luò)，從而幫助人們在日常生活中靈活有效地應(yīng)對各種不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景，進(jìn)而提高應(yīng)用的整體質(zhì)量。當(dāng)前，想要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片，首先要考慮到網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化，這是網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的先決條件。以核心網(wǎng)為例，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化就是從傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中逐步分離出軟硬件，硬件是由通用服務(wù)器統(tǒng)一管理，而軟件則是由NF即網(wǎng)絡(luò)功能來承擔(dān)，其能直接滿足現(xiàn)階段5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在使用時(shí)的需求。

2.2 功能

5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)從實(shí)際角度分析就是將所有的資源進(jìn)行重組然后使用，從而達(dá)到最佳的使用效果。當(dāng)前對5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的使用功能進(jìn)行分析時(shí)，可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行了解。

2.2.1 通信服務(wù)管理功能

通信服務(wù)管理功能英文全稱為Communication Service Management Function，下文簡稱CSMF功能。5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)首先含有CSMF功能，這是根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義得出的結(jié)論。CSMF功能可以將其簡要為兩個(gè)不同部分的功能，分別是面向網(wǎng)絡(luò)資源的功能，以及面向客戶的功能。分析面向客戶的功能時(shí)，其中主要的內(nèi)容包括了SLA即服務(wù)等級協(xié)議（Service Level Agreement），其中涉及CSMF功能中的參數(shù)輸入和業(yè)務(wù)分類、翻譯、計(jì)費(fèi)以及能力開放等不同的功能。在選擇SLA后，利用其中涉及的輸入和翻譯功能可以實(shí)現(xiàn)對客戶功能進(jìn)行實(shí)時(shí)地定制，以提高翻譯的質(zhì)量。在使用SLA后，也可以將SLA含有的翻譯功能作為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)配置相關(guān)的參數(shù)，以便CSMF發(fā)揮執(zhí)行功能?？紤]到SLA中所含有的業(yè)務(wù)分類功能時(shí)，其主要是根據(jù)客戶的不同需求提供不同的功能，其中最重要的就是網(wǎng)絡(luò)切片模板，這些切片模板主要是依據(jù)3GPP的定義，利用serviceProfile即服務(wù)配置文件進(jìn)行主要描述。在SLA中還含有計(jì)費(fèi)功能，計(jì)費(fèi)功能同樣是面對客戶需求的一種功能，根據(jù)用戶所選擇的不同業(yè)務(wù)模式、業(yè)務(wù)流程選擇多種不同的計(jì)費(fèi)方式。比如說在進(jìn)行計(jì)費(fèi)時(shí)，可以根據(jù)用戶所占據(jù)的資源選擇收費(fèi)情況，或者是根據(jù)流量進(jìn)行收費(fèi)，從而提高其在計(jì)費(fèi)時(shí)的整體效果[3]。5G網(wǎng)絡(luò)切片的監(jiān)控功能可以讓客戶了解不同切片資源在使用時(shí)的效果，并且監(jiān)控SLA動(dòng)態(tài)的統(tǒng)計(jì)效果，以及實(shí)現(xiàn)在線用戶數(shù)量的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)等一系列的功能，方便客戶使用并再次選擇SLA后直觀地了解到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)切片在運(yùn)行時(shí)的整體狀態(tài)和效果。面向資源管理這一功能則包括了CSI即通信服務(wù)實(shí)例（Communication Service Instance），在使用CSI時(shí)要考慮到CSI和NSI即網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例（Network Slice Instance）的對應(yīng)關(guān)系，對CSI進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，以提高5G網(wǎng)絡(luò)切片運(yùn)營管理的效果。

2.2.2 切片管理功能

切片管理功能英文全稱為Network Slice Management Function，下文簡稱NSMF功能。5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)中還含有一個(gè)非常重要的功能就是NSMF功能，該功能在使用的過程中，其主要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)以及依據(jù)就是CSMF，根據(jù)其內(nèi)容對5G網(wǎng)絡(luò)切片進(jìn)行設(shè)計(jì)、對SLA進(jìn)行按域分解、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片模板管理等。在網(wǎng)絡(luò)切片的設(shè)計(jì)過程中，核心功能之一就是NSMF功能，NSMF功能可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)切片中CSMF所提供的用戶，結(jié)合SLA的反饋以及NSSMF即子切片管理功能（Network Slice Subnet Management Function）提供的模板進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切片的實(shí)例設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)的效果能完全滿足實(shí)際使用中的要求，其中設(shè)計(jì)的流程和內(nèi)涵包括了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)容量的設(shè)計(jì)等，這些都是實(shí)際使用中的重點(diǎn)內(nèi)容。在網(wǎng)絡(luò)切片的設(shè)計(jì)過程中，其具體的使用效果和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備密切相關(guān)，不同的廠商在開展工作的過程中，由于自身的能力不同其使用的效果也不同，有的甚至無法實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化分解，因此還需要設(shè)計(jì)一系列的自動(dòng)化功能，輔助工作人員進(jìn)一步操作[4]。特別是SLA按域分解，在使用中要求按照用戶的需求實(shí)現(xiàn)端對端的分解，并且將其直接發(fā)送到無線NSSMF、核心網(wǎng)NSSMF，進(jìn)而按照指標(biāo)進(jìn)行工作，完成NSMF功能。

3 結(jié)語

綜上所述，5G技術(shù)的出現(xiàn)使得越來越多的人感受到科技給社會(huì)帶來的有利影響。隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，5G技術(shù)所展現(xiàn)出的獨(dú)特優(yōu)勢也成為現(xiàn)階段人們高度關(guān)注的話題，5G技術(shù)的應(yīng)用前景以及5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)備受矚目。當(dāng)前端到端的網(wǎng)絡(luò)切片已經(jīng)初步具備商用條件，并且隨著科技向前發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)切片在無線網(wǎng)絡(luò)中的安全性逐漸得到保障，各終端所支持的多切片功能及服務(wù)也向著標(biāo)準(zhǔn)化不斷完善，其具備基本的網(wǎng)絡(luò)切片手段，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化管理，無論是5G技術(shù)應(yīng)用還是網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)都在不斷進(jìn)步，對我國社會(huì)發(fā)展和人民日常生活產(chǎn)生了積極的影響。

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