軟體定義5G——Network slicing

作者簡介：肖宏輝，畢業於中科院研究生院，思科認證網路互連專家（CCIE），8年的工作經驗，其中6年雲計算開發經驗，關注網路，OpenStack，SDN，NFV等技術，OpenStack和ONAP開源社區活躍開發者。本文所有觀點僅代表作者個人觀點，與作者現在或者之前所在的公司無關。

Network Slicing譯為網路切片。它頻繁出現在5G相關的文檔中，對5G網路至關重要。

一、什麼是Network Slicing

Network Slicing是一種虛擬化，它允許在一個共享的物理網路基礎架構上，運行多個邏輯網路。每個邏輯網路之間是隔離的，並且能夠提供定製的網路特性，如帶寬、延時、容量等。同時每個邏輯網路里除了網路資源外，還包含了計算和存儲資源。這樣可以藉助NFV或者SFC實現一些具體的網路功能。

Network Slicing被認為是5G至關重要的一個特性。儘管Network Slicing是隨著5G提出的，但是它本身並沒有局限在5G的範圍里。在傳統網路中，也可以應用Network Slicing的概念。

需要注意的是，3rd Generation Partnership Project(3GPP)組織並沒有正式公布Network Slicing的定義，預計在18年下半年公布。因此，目前所有有關Network Slicing的信息，包括本文，可能都不是最終的確切版本。

二、為什麼5G如此重要

5G的呼聲，這幾年逐年在增加。如果不是電信領域的人員，可能對5G有點無感，認為這不過又是一種讓手機網路變得更快的技術。我們先來回顧一下電信無線網路發展歷史。

◆ 1G：語音服務，基於模擬信號傳輸；

◆2G：語音+文字+圖片服務，基於數字信號傳輸。當年的彩信就是2G產物；

◆3G：語音多媒體，互聯網服務，提供更高的速度。3G開始，視頻電話成為可能；

◆4G：為數據傳輸而設計，開始支持網路遊戲，高清視頻等，這是現在的主流網路。

從1G到2G是一次本質的改變，但是2-4G對應的都是傳輸速度的提升。在5G到來的時候，正常的想法應該也認為這又是一次速度的提升。那實際情況呢？

首先，5G的確可以提供更高的速度，其理論速率最高可以超過10Gbps。在網路延時上，4G是45ms左右，而5G理論上可以提供1ms的網路延時。雖然都是理論速度，但是5G提供的網路堪比我們日常使用的wifi。除網路速度之外，5G還有什麼不一樣的地方？

◆可編程性：無論我們在討論SDN還是NFV，底層網路都是現有的物理網路—基於有線連接的網路，電信無線網路並不在考慮範圍內。而5G從定義之初就考慮了網路可編程性，Network Slicing就是一種體現。

◆對各個垂直領域的支持：傳統的電信無線網路主要面向的是個人用戶的通信需求，而5G本身的高帶寬、低延時、大容量使其能夠應用在商業案例上。在各個行業智能化過程中，通信網路的構建是必不可少的一個部分。5G的一個目標是為這些行業提供通信網路

下圖是5G的一些用例，可以看出覆蓋了各個方面：

不同的行業對網路的需求不一樣，比如Internet Of Things(IOT)需要的是大容量網路，但是對延時和帶寬要求不高；自動駕駛要求的是低延時網路；而一些視頻終端，要求的是大帶寬。5G如何提供同時滿足這些需求的網路？一種方法是為每種需求創建一個特定的網路。另一種方法就是通過Network Slicing，將一個5G網路劃分成滿足不同需求的多個分片，每個分片對應不同的需求，分片之間相互不影響。這樣，一個5G網路可以同時滿足多個場景的不同組網需求。如下圖所示，一個5G網路被切割成多個網路分片，以滿足不同的應用需求：

三、與現有技術的聯繫與區別

Network Slicing其實並不是什麼新的技術，而是一些現有技術的集合。在Network Slicing里可以看到很多現有網路技術的影子，例如：

Quality of Service(QoS)：每個網路分片被創建用來提供不同的網路性能，這與QoS的功能相似。QoS用來保證網路傳輸的質量，但是QoS強調的是針對某一類服務的質量，例如為語音通信提供多少帶寬，而Network Slicing強調的是整個網路分片的網路質量。

VPN：每個網路分片之間是隔離的，這與VPN的功能是類似的。VPN強調的是在共享的網路上創建隔離的私有網路，network slicing在這個基礎上為每個分片還提供了計算存儲資源，並且保證了每個分片的網路質量。

SDN/NFV： Network slicing無疑是要藉助SDN和NFV來實現。例如網路分片的創建和管理，網路分片的具體網路功能的部署。開源NFV項目ONAP就有專門針對network slicing實現的討論。

四、驅動和挑戰

Network slicing使得運營商能夠更加靈活的提供網路服務，並且能夠將電信無線網的業務從個人通信拓展到其他領域。通過network slicing，一個5G網路就能滿足各種需求。同時因為network slicing的組成技術大多來自現有的一些數據中心數據，這使得傳統的數據中心服務商可以參與進來共同構建和運維5G網路。目前的電信網路，所有的功能運維都是在電信運營商這邊。

但Network slicing本身在實現上也面臨一些挑戰。例如，現有的RAN需要重新設計，以符合network slicing的需求。另外，在具體實現上，目前還缺乏一個統一的認識，例如如何與NFV和SDN等技術結合等。

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