支持個性化需求 網路切片讓5G分身有術
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來源：科技日報
本報記者 唐 婷
據報道，中興通訊近日攜手中國電信浙江公司助力中控集團開通全國首個5G獨立組網（SA）站點，並將「5G切片+邊緣計算+智能製造」在浙江成功試商用，助力企業打造5G智慧新工廠。
那麼，新聞中提到的切片是什麼？它具有哪些技術優勢？在5G時代，網路切片技術有哪些應用場景？作為業務時延和安全性的重要保障，網路切片技術在應用上還面臨哪些瓶頸？
針對上述問題，科技日報記者採訪了業內相關專家。
將5G網路切成多張虛擬網路
對多數公眾而言，網路切片的概念顯得專業而陌生。北京郵電大學信息與通信工程學院教授黃韜對科技日報記者解釋道，網路切片是指將運營商的基礎網路資源按用戶需求進行切分，並分配給用戶進行使用的技術，這些需求包括時延、帶寬等。
從技術原理角度來看，通過對各種物理或邏輯網路資源，比如頻段、時間、設備、埠、帶寬等進行虛擬化，網路切片將網路資源切分成更細的粒度或者聚合成更粗的粒度，並藉助相關軟體靈活地將網路資源按需分配給不同用戶，在滿足每個用戶個性化需求的同時，保證不同用戶間的網路資源相互隔離。
在北京理工大學計算機網路及對抗技術研究所所長閆懷志看來，所謂網路切片，其本質上是5G時代移動通信網的一種按需組網方式。
「我們可以把5G移動通信網比作一整塊麵包，運營商將這塊麵包切成很多塊，即多張端到端的虛擬網路，以支持更多業務。每張網路切片從無線接入網、承載網再到核心網都實現邏輯隔離，以適配不同的需求和應用場景。」閆懷志解釋道。
那麼，網路切片是5G時代的專屬嗎？
對此，黃韜並不認同。他指出，網路切片被大家所了解是因為5G的發展，不過從技術的角度來看，網路切片可被看作是一種通用的網路能力，這種能力並不專屬於5G。事實上，2005年學術界就提出了網路切片的概念，一些虛擬專網和4G移動通信網路也可應用該技術，並在不同用戶間進行部分隔離，但隔離的程度並不徹底，這種網路技術可被稱為軟切片。
「5G的願景是在保留軟切片能力的基礎上，在技術上實現對5G網路端到端（包括空口、回傳網、核心網）的資源強隔離。」黃韜進一步指出，從服務體驗上來看，分配給用戶多少網路資源，用戶就一定可以用多少，這種技術可被稱為硬切片，但目前實現5G網路端到端的硬切片仍面臨著比較大的技術挑戰。
可按需定製隔離度不同的切片
有專家表示，4G網路的影響範圍主要集中在消費領域，而5G網路有望為行業生產領域帶來巨大改變。5G時代，網路切片將如何大顯身手呢？
閆懷志指出，5G網路所提供的基礎網路架構及其優良性能，為近來提出的網路切片應用提供了前提條件，二者相輔相成、相得益彰。而此前的2G到4G網路僅能滿足消費領域的單一語音通信或上網需求，難以處理5G新應用場景下的海量數據。在2G到4G時代，網路切片既無強烈的應用需求，也不完全具備基本的網路支持條件。
當前，5G的大規模應用遠未普及，相關應用生態正處於培育過程之中。閆懷志認為，未來可預期的典型5G應用場景包括智能系統、傳統通信和網路服務、工業互聯網路等，這些應用可依靠構建不同的網路切片來實現。
「這些應用在服務模式、可用帶寬、傳輸速率、安全性及可靠性等應用需求上存在較大差異，因而對網路切片技術提出了很高的要求。」閆懷志說。
對此，黃韜也表達了相近的觀點。他指出，部分行業生產領域對於網路的要求比較嚴格，如果發生網路資源競爭，將會給生產環節帶來極大的風險與不確定性，而利用「軟切片+硬切片」的組合技術，5G能針對不同行業的需求定製出隔離度不同的網路切片，以滿足不同行業對網路的多樣需求。
黃韜舉例道，比如，既可以切分出低時延切片，也可以切分出高帶寬切片，還可以切分出海量連接切片。如果用戶對安全有極致的要求，還可以交付給用戶端到端的獨享切片。
因此，5G的網路切片作為一項基礎性技術可以廣泛地服務於各類行業應用。黃韜舉例道，比如VR直播、自動駕駛、遠程醫療等等，其中非常值得期待的，是5G網路切片在工業物聯網領域中的應用。
「如果結合邊緣計算、人工智慧等先進技術，5G網路切片便可為製造業提供更強壯的『四肢』與更智慧的『大腦』，對製造的工藝與流程進行全面的觀察、分析與優化，從而實現智能製造，提高社會的整體生產效率。」黃韜說。
實現端到端的硬切片並非易事
網路切片技術的優勢顯而易見，但在實際應用中也面臨諸多現實挑戰。
對此，閆懷志分析道，一方面，不同的5G網路切片應用，需要配置與應用、業務相對應的獨立網路，其接入機制、協議棧、介面等需要實現端對端耦合，目前尚無一個統一、規範的接入網路架構來支持不同的切片用戶和業務接入。另一方面，網路切片的部署和管理相對複雜，在資源共享、負載均衡、計費機制、切片啟停等方面還存在不少技術難題。
「因此，找到網路切片完整的技術解決方案，需要各網路產品供應商、網路服務運營商齊心協力，構建完整的端到端的全系列標準協同與產品體系，而且還應有效平衡好網路切片的成本和效益問題。」閆懷志指出。
事實上，從技術角度來看，最終實現5G網路切片端到端的硬切片也非易事。這需要對包括空口、回傳網、移動核心網等環節逐個進行網路資源的隔離。在各環節上還面臨一系列技術挑戰，比如，空口在高密度接入場景下的隔離、回傳網帶寬的最小隔離粒度、核心網相應的業務流程等等。
「另外，考慮到真正意義上的網路端到端，5G其實只是完成了『最後一公里』的接入，同樣不能忽視的、甚至更為關鍵的是完成長途傳送的互聯網。」黃韜指出，對於數據傳輸，傳統互聯網所採用的服務模型是「儘力而為」（Best-Effort），即網路會盡最大可能來傳輸數據，但不能對時延、可靠性等性能提供保證。這就導致了傳統的互聯網環境，難以匹配5G網路切片所提供的能力，這可能會成為行業應用發展的另一個瓶頸。
對此，黃韜打了一個形象的比方：「這就好比只保證了用戶從家門口到小區門口的路程，而無法保證其出了小區之後的路程，用戶的體驗是不完整的。」
在他看來，要解決這一問題，需要將互聯網從傳統的「儘力而為」升級為「確定可控」，這將是未來網路一個重大的研究方向，它將從根本上變革互聯網的基因，推動「消費型互聯網」向「生產型互聯網」升級。
