2020 年，相信很多小伙伴已經(jīng)用上了 5G 手機，感受到了 5G 的網(wǎng)絡(luò)帶來的飛一般的感覺。

不過，可能也有小伙伴會發(fā)出疑問：我買了 5G 手機，也體驗了 5G，好是好，但似乎也沒有外界吹得那么神乎啊。不是說好的技術(shù)革命嗎?就只是網(wǎng)速變快了而已?

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其實這背后主要有兩個原因，一個是目前 5G 切實落地的應(yīng)用還比較少，第二個就是目前 5G 的技術(shù)確實也還在演進過程中。

我們回想一下 5G 的三大核心應(yīng)用場景：

• 增強型移動寬帶(eMBB)：更大的網(wǎng)絡(luò)吞吐量、峰值速率和低延時;
• 海量機器通信(mMTC)：巨大的連接數(shù)量，以支持海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備;
• 高可靠低時延通信(uRLLC)：核心關(guān)注網(wǎng)絡(luò)的高可靠性和超低時延。

我們現(xiàn)在感受到的 “網(wǎng)速快”只是這三大應(yīng)用場景的其中之一。5G 和 4G 真正的本質(zhì)區(qū)別，在于支持海量的連接數(shù)和超低的時延。

換句話說，5G 真正強大的地方在于構(gòu)建一個萬物互聯(lián)的世界。不僅手機要聯(lián)網(wǎng)，手表也要聯(lián)網(wǎng)，電視要聯(lián)網(wǎng)，水表要聯(lián)網(wǎng)，汽車也要聯(lián)網(wǎng)…… 海量終端的使用場景，對網(wǎng)速、時延等方面的需求千變?nèi)f化，而 5G 要把它們統(tǒng)統(tǒng)納入一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中。

對 5G 來說，這才是巨大的考驗。

不過，目前這些海量的應(yīng)用還沒有廣泛落地，而且我們要給技術(shù)演進一定的時間，簡單說，就是還得等。

為了應(yīng)對這種海量的網(wǎng)絡(luò)需求，這其中有一個關(guān)鍵的技術(shù)，就是 5G 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)。

在 11 月 19 日 - 21 日舉行的中國移動全球合作伙伴大會上，中國移動聯(lián)合紫光展銳等共同完成了業(yè)界首個 5G 終端切片目標(biāo)方案的應(yīng)用演示。

這說明，5G 網(wǎng)絡(luò)切片的落地已經(jīng)走在路上，我們距離描繪中的萬物互聯(lián)的世界又前進了一步。

那么，這里關(guān)鍵的 5G 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)到底是什么呢?是像切片面包那樣切嗎?今天IT之家就和大家一起了解了解。

首先，我們需要了解一下移動通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu)。

手機 A 給手機 B 發(fā)送一個信息，手機 A 發(fā)送的信號被基站 A 接收，基站 A 將信號進行一系列處理，然后通過承載網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到運營商的核心網(wǎng)絡(luò)，核心網(wǎng)絡(luò)再將信號進行處理，發(fā)送給基站 B，然后手機 B 接收從基站 B 發(fā)送過來的信號。

手機 A 和手機 B 就完成了一次通信。

這其中，基站相當(dāng)于接入網(wǎng)，負責(zé)傳輸信息的承載網(wǎng)絡(luò)叫承載網(wǎng)，運營商的核心網(wǎng)絡(luò)叫做核心網(wǎng)。

接入網(wǎng)、承載網(wǎng)和核心網(wǎng)是移動通信的基本架構(gòu)。

打個比方，把我們使用的移動通信網(wǎng)絡(luò)比作一條路，信息就是路上的各種交通工具，通過承載網(wǎng)在我們的手機和運營商的核心網(wǎng)之間來回傳輸。

過去在 2G 時代，手機主要是用來打電話發(fā)短信，因此在這條路上車輛的種類很少，比如說只有自行車和三輪車，而這些車輛彼此通行也沒有先后順序。

到了 3G 時代，數(shù)據(jù)流量業(yè)務(wù)還是崛起，人們用手機不僅是打電話發(fā)短信，還用來上網(wǎng)、聊天等等。不同的應(yīng)用對應(yīng)不同的數(shù)據(jù)，也就是說，在路上的車輛種類變多了，不僅有自行車、三輪車，還有小轎車、救護車等等了。

這么多車一起上路，就不能像以前一樣由著大家一起隨便開了。于是運營商制定了 “交通規(guī)則”，給不同的車劃分不同類型的車道，到岔路口時，還根據(jù)用戶實際的需求規(guī)定那種類型的車有優(yōu)先通行的權(quán)利。

例如當(dāng)?shù)搅瞬砺房跁r，救護車有權(quán)利優(yōu)先通行，因為他們對時延要求很高，其它類型的車必須讓它先走。

 

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這樣以來，在 3G 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)變多的情況下，整個通信網(wǎng)絡(luò)也能保證道路的流暢。

然后到了 4G 時代，移動通信的業(yè)務(wù)種類更多了，人們不僅要上網(wǎng)、聊天，還要看高清視頻、玩手游、直播等等。這樣一來，路上的車就更多了，大卡車、面包車、公交車、小貨車、電動車之類的，都上路了。

不過不要慌，通信行業(yè)大佬們說，我們嚴(yán)格貫徹 3G 時代的交通方針，劃分更多的車道，然后將不同車型的通行優(yōu)先級進行更精細的劃分，而且，我們還把馬路拓寬了，盡可能地減少道路擁擠。

這樣一來，4G 時代應(yīng)對復(fù)雜業(yè)務(wù)的需求也這樣解決了。

不過到了 5G 時代，又不一樣了。

我們剛才說，5G 要適應(yīng)萬物互聯(lián)的需求，海量終端等著接入網(wǎng)絡(luò)，這個業(yè)務(wù)的復(fù)雜性和 4G 完全不在一個量級上。

原來這條路上來來回回跑著很多汽車，現(xiàn)在可好，不僅要通汽車，還要通火車高鐵，甚至有時候小飛機也要借這條路當(dāng)跑道起飛降落，還有，這條路有時還得承辦一些公開活動，什么馬拉松啊之類的，總之就是承接的業(yè)務(wù)種類暴漲。

這怎么辦呢?

人們從立交橋身上得到了靈感。對了，一條路不夠走，可以分層啊，分層好多層，不就變成很多條路了?

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于是運營商們就開始在 5G 這條 “通信道路”上修剪起了立交橋，這立交橋有很多層，運營商還給這些橋?qū)舆M行了分類，總共有 3 大類。

為什么有 3 類呢?因為前面我們說，5G 有 3 大應(yīng)用場景：增強型移動寬帶、海量機器通信、高可靠低時延通信。

第一大類專門負責(zé)增強型移動寬帶業(yè)務(wù)，第二大類專門負責(zé)高海量機器通信業(yè)務(wù)、第三大類專門負責(zé)高可靠低時延通信業(yè)務(wù)。

然后具體到每一層，我們再細分成更多的子樓層，供不同的交通工具使用。

這就相當(dāng)于，原來一條路，被切成了好幾層，每一層還要細切成很多子層，相當(dāng)于車道，各司其職。

這一層一層的，像切片面包一樣，其實就是所謂的 5G 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)。

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例如說，這立交橋的第一大層是負責(zé)強型移動寬帶業(yè)務(wù)的，其中被切成了很多子層，有智能手機業(yè)務(wù)層、虛擬顯示業(yè)務(wù)層等。

第二大層是專門負責(zé)海量機器通信業(yè)務(wù)的，其內(nèi)部也被切成了很多子層，有智慧水表業(yè)務(wù)層、有智能停車業(yè)務(wù)層等。

而第三大層專門負責(zé)高可靠低時延通信業(yè)務(wù)，有自動駕駛的子層，遠程醫(yī)療的子層等等。

在 5G 的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)里，這三個大層和其中的子層各自分工合作，針對 5G 海量的應(yīng)用場景分工合作，各自應(yīng)對其擅長的業(yè)務(wù)，由此讓整個網(wǎng)絡(luò)有條不紊地運行，構(gòu)成萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)。

那么，如此龐大的 “交通運輸系統(tǒng)”，這么多的 “切片”，5G 是怎么做到統(tǒng)一管理的呢?

這就要回到我們前面所說的移動通信的基本架構(gòu)了：接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)。

不論 5G 的技術(shù)細節(jié)怎么變，移動通信的這個基本架構(gòu)是變不了的，所以我們就從這三個環(huán)節(jié)來看。

首先是接入網(wǎng)，粗略的理解其實就是基站?；镜淖饔镁褪墙邮?、發(fā)射信號，并且對信號進行調(diào)制或解調(diào)，以及射頻處理等。這個過程，是需要運算的。

5G 時代，基站數(shù)量會是 4G 時代的很多倍，不僅有外面的大基站，還有室內(nèi)的微基站、皮基站、飛基站，如何對這這么多基站進行統(tǒng)一的管理而又不耗費非常高的成本呢?

這里有一個 NFV(“Network function virtualization”)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)。剛才我們說，基站的運行是計算的功能，既然是計算，那么在某個時間里，那么多的基站肯定有很多基站的計算資源并沒有用盡，甚至是空閑的。這些空閑的計算資源不用太可惜了。

所以人們就想到，把這些空閑的運算資源集中起來，用虛擬化的技術(shù)進行統(tǒng)一調(diào)配。

過去基站的運算設(shè)備是專用的，而有了上面這個想法后，人們可以把通用服務(wù)器的運算資源集中起來，加上一個虛擬化層，運行具備基站運算的軟件就行了。在此基礎(chǔ)上，人們可以把網(wǎng)絡(luò)中的計算資源劃分成很多子硬件，進行統(tǒng)一管理，按需劃分。

這個邏輯其實和云計算非常相似。

有了這個技術(shù)，加上對基站內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重新構(gòu)造，就可以在接入網(wǎng)層面支持網(wǎng)絡(luò)切片，并對子切片進行管理。

在承載網(wǎng)層面也是類似，但主要是通過 SDN 技術(shù)支持網(wǎng)絡(luò)切片。SDN 技術(shù)叫做 “Software Defined Network”，軟件定義網(wǎng)絡(luò)。

它的內(nèi)含和機理很復(fù)雜，大意是過去上層用戶發(fā)出請求時，需要通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商傳達給網(wǎng)絡(luò)上的每一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，再由設(shè)備的控制功能來控制設(shè)備進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)整個通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流通。

隨著網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)越來越多，一旦傳輸計劃有變更，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商需要傳達到每一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，效率低下。

SDN 就是在上層應(yīng)用(上層用戶和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商)和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施之間加入一個控制層，它將設(shè)備的控制功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能分離，這樣硬件廠商就不用針對每個硬件設(shè)計和安裝對應(yīng)的軟件系統(tǒng)，使得硬件可以通用化。具體的控制轉(zhuǎn)發(fā)功能由 SDN 控制層進行統(tǒng)一管理，這樣就大大提高了運行效率。

打個比方，假如現(xiàn)在有一家影視公司，接金主爸爸的要求，找旗下的演員一起拍一部短片。在過去，這個流程是金主爸爸把需求告訴影視公司的老板，然后老板找到部門主管，部門主管挨個通知各個演員的經(jīng)紀(jì)人，告訴他們需要演什么。經(jīng)紀(jì)人再將需求通告給演員。

不過呢，這個金主爸爸對短片作品的要求很嚴(yán)格，老是要改細節(jié)。每次一改動，部門主管都要再挨個給經(jīng)紀(jì)人說一遍，而不同演員的檔期不同，演員和演員之間也不了解，溝通起來非常困難，效率低下。

影視公司的老板一看，不高興了，直接對主管說，你不要管這個事了!

然后，老板找來一個叫 SDN 的人來接替主管的活。

這個 SDN 是怎么干的呢?他首先把各個演員的經(jīng)紀(jì)人給撤了，然后拉了個大群，有什么消息直接在群里對演員說。

同時，他還讓演員把自己的檔期都提報上來，他進行整理匯總之后，就可以掌握所有演員的整體安排，然后根據(jù)大家的情況和導(dǎo)演商量合理的拍攝時間。這樣一來，整個效率就上來了，不同演員也能很好的安排自己的任務(wù)，活動進行地有條不紊。

這大致就是 SDN 干的事情。

SDN 和 NFV 都是 5G 網(wǎng)絡(luò)切片需要用到的關(guān)鍵技術(shù)，而且在接入、承載、核心三個環(huán)節(jié)其實都有用到，只是各自的側(cè)重不同。

在核心網(wǎng)層面，主要通過叫做 SBA 架構(gòu)(Service-based Architecture)的技術(shù)。

SBA 的基本理念是將原來的整體的拓撲化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)打散，拆分成一個一個負責(zé)單一小業(yè)務(wù)的網(wǎng)元，這些網(wǎng)元之間使用輕量化接口通信，有利于擴展、升級、分擔(dān)負荷等，工作的時候，這些網(wǎng)元又會像拼圖一樣協(xié)作起來，以支持網(wǎng)絡(luò)切片的應(yīng)用。

這些是在縱向上的，在橫向上，5G 的接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)也會彼此之間協(xié)同工作，這也和過去不同。過去這基礎(chǔ)架構(gòu)上的三個環(huán)節(jié)都是各掃自家門前雪，彼此間幾乎沒有協(xié)同，而現(xiàn)在不同了，需要無線、承載和核心網(wǎng)之間彼此共同組成端到端的 5G 網(wǎng)絡(luò)切片功能，就必須保證三者之間的協(xié)同合作。

總結(jié)來說，為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片的功能，5G 的接入網(wǎng)、承載網(wǎng)和核心網(wǎng)不僅會改造自身的架構(gòu)，讓自己變得更加靈活、高效，以實現(xiàn)切片管理的功能，更要做到彼此間的協(xié)同合作，共同組成 5G 端到端的切片功能。

以上就是 5G 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的大致內(nèi)容。需要說明的是，這里只是從大概理念層面為大家做通俗講解，實際在具體操作和技術(shù)層面，要復(fù)雜百倍。

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最后我們再做一個歸納總結(jié)，就是 5G 真正的能量在于以一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來構(gòu)建未來萬物互聯(lián)的世界。因為萬物互聯(lián)，所以網(wǎng)絡(luò)需要承載的業(yè)務(wù)種類空前多樣，因為業(yè)務(wù)多樣，所以要對網(wǎng)絡(luò)進行切片、分割，讓不同的切片各司其職;因為網(wǎng)絡(luò)要切片，所以深入到 5G 的基礎(chǔ)架構(gòu)層面，也要做相應(yīng)的技術(shù)改造，由此形成 5G 網(wǎng)絡(luò)切片的整個體系。

而作為消費者的我們，還需要給 5G 的演進一些時間，而那個由它來變革的世界，一定在不遠的未來等待著我們。