網(wǎng)絡切片將網(wǎng)絡劃分為多個虛擬連接，這些虛擬連接可以根據(jù)不同用例的流量需求進行定制。隨著5G即將到來，5G網(wǎng)絡切片已成為重要關注點。網(wǎng)絡切片被宣傳為5G的基本能力。本文將幫助我們了解5G網(wǎng)絡切片架構和工作原理、網(wǎng)絡切片挑戰(zhàn)和機遇、在5G中使用切片的安全性以及5G網(wǎng)絡切片的示例。

什么是5G網(wǎng)絡切片?

第五代網(wǎng)絡具有前幾代網(wǎng)絡所不具備的獨特的網(wǎng)絡切片能力。它是一種允許服務提供商部署特定服務來支持不同客戶和細分市場的需求的功能。網(wǎng)絡切片利用網(wǎng)絡虛擬化，將單個網(wǎng)絡基礎設施劃分為多個虛擬連接。然后可以將這些虛擬連接提供給企業(yè)，以獲得定制的好處，同時確保符合服務法律協(xié)議(sla)。

該產(chǎn)品的主要區(qū)別在于降低成本、自動化和靈活性。網(wǎng)絡切片可以專用于一個或多個客戶的方式進行管理。切片可確保每個連接都有自己的架構、安全性和管理，以支持不同的用例。

5G網(wǎng)絡切片如何發(fā)揮作用?

5G云原生網(wǎng)絡(5GCN)是5G網(wǎng)絡切片的基本要求。5GCN配備了專門的網(wǎng)絡節(jié)點來進行網(wǎng)絡切片。這些網(wǎng)絡節(jié)點負責根據(jù)服務協(xié)議向設備分配無線資源。

5g網(wǎng)絡需要采用基于服務的架構。采用基于服務的體系結(jié)構對于根據(jù)商定的服務需求管理跨企業(yè)的設備，網(wǎng)絡資源分配是必要的。

為了允許用戶設備連接到多個切片，5G網(wǎng)絡由大量專門從事網(wǎng)絡切片的節(jié)點組成。主節(jié)點執(zhí)行網(wǎng)絡切片選擇功能(NSSF)的功能。除此之外，訪問和移動性管理功能(AMF)與NSSF協(xié)同工作，以確定每個服務協(xié)議的網(wǎng)絡切片應用。

5G網(wǎng)絡切片：架構

eMBB、URLLC和mMTC

5G網(wǎng)絡具有滿足多樣化需求的潛力。這些服務大致分為三類：

• 增強型移動寬帶(eMBB)
• 超可靠和低延遲通信(uRLLC)
• 大規(guī)模機器類型通信(mMTC)

5G中的網(wǎng)絡切片架構需要網(wǎng)絡切片軟件定義網(wǎng)絡(SDN)、網(wǎng)絡功能虛擬化(NFV)。

SDN的作用是通過中央控制平面的應用接口(API)管理流量。通過應用層，控制平面配置資源以根據(jù)需求提供定制服務。基礎設施層也是SDN的一部分，它包含基礎網(wǎng)絡服務，并負責來自控制平面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和規(guī)則處理。網(wǎng)絡切片控制器(編排器)負責跨層映射服務和監(jiān)視功能。

SDN可以創(chuàng)建由特定資源組成的切片。通過遞歸的幫助，可以創(chuàng)建多個子控制器來支持切片組合。

該架構的另一部分是網(wǎng)絡功能虛擬化。它允許在虛擬機上安裝網(wǎng)絡功能。NFV管理網(wǎng)絡切片和基礎設施資源的生命周期。

網(wǎng)絡切片的意義是什么?

雖然5G是移動網(wǎng)絡演進的下一步，但由于網(wǎng)絡切片，它不僅僅是另一種無線接入網(wǎng)絡模型。網(wǎng)絡切片通過將虛擬化原理應用于移動網(wǎng)絡來運行。雖然這可能被證明是工業(yè)革命4.0的下一個顛覆，但關于網(wǎng)絡切片的緊迫性和重要性的爭論仍在繼續(xù)。在我們深入探討利弊之前，讓我們先回顧一下基本介紹。

描述網(wǎng)絡切片的最簡單方法是水平虛擬化，其方法集中于以下方面：

• 5G新無線電(NR)網(wǎng)絡
• 軟件定義網(wǎng)絡(SDN)技術
• 網(wǎng)絡功能虛擬化(NFV)架構

這些創(chuàng)建了各種自給自足的網(wǎng)絡切片，促進通信服務提供商(csp)隔離需要不同服務質(zhì)量(QoS)的用戶、機器和用途。這些部分的應用可以擴展到提供移動網(wǎng)絡管理員的個人虛擬基礎設施，這在增強基于移動虛擬網(wǎng)絡運營商的服務方面大有幫助。

水平切片提供了跨應用和跨業(yè)務的網(wǎng)絡劃分。各個水平片擁有各自的虛擬資源，這些虛擬資源與用于不同片的虛擬資源是分離的。

這使得水平網(wǎng)絡切片不同于當代的網(wǎng)絡劃分，也稱為垂直切片。在這些情況下，資源沒有被分割得那么多，而是根據(jù)用例進行分配。

5G網(wǎng)絡切片的主要缺點是什么?

雖然網(wǎng)絡切片對于5G網(wǎng)絡具有巨大潛力，但也存在一定的障礙。雖然網(wǎng)絡切片在5G中的關鍵作用已達成共識，但其實施程序仍需弄清楚。

由于5G網(wǎng)絡提供無線連接，因此必須重新設計無線接入網(wǎng)絡(RAN)以進行網(wǎng)絡切片。網(wǎng)絡切片通常應用于5G網(wǎng)絡的中心網(wǎng)絡區(qū)域，可以通過組合資源在RAN段中執(zhí)行。然而，要使5G網(wǎng)絡切片可行，多個宏蜂窩和小蜂窩需要協(xié)同工作，以滿足各種網(wǎng)絡切片的要求。

需要了解如何通過將網(wǎng)絡切片與NFV和SDN相結(jié)合，來最好地實現(xiàn)機械控制器和無線電設備之間的點對點連接。

雖然所部署技術的獨立性可能會限制來自網(wǎng)絡切片的干擾，但在網(wǎng)絡切片過多的情況下，實現(xiàn)點對點連接是一個挑戰(zhàn)。

隨著網(wǎng)絡逐漸向5G過渡，確保網(wǎng)絡切片能夠與新興的5G技術協(xié)同工作需要廣泛的互操作性。通信服務提供商和網(wǎng)絡運營商必須廣泛測試互操作性，以確保網(wǎng)絡切片在5G網(wǎng)絡中按預期工作。

行業(yè)專家需要就最佳實施路線達成一致，這需要一些時間。雖然5G網(wǎng)絡切片利用了標準無線電資源的智能使用，但它需要先進的技術，來保證這些無線電資源的隔離。

5G網(wǎng)絡切片的安全性

網(wǎng)絡切片增加了網(wǎng)絡復雜性，從而產(chǎn)生安全隱患。每個網(wǎng)絡切片承載不同的流量，因此具有獨特的安全要求。借助切片可以實現(xiàn)的可擴展性也為潛在的網(wǎng)絡威脅打開了大門。對中央基礎設施的攻擊可能會同時阻礙多個切片。

網(wǎng)絡切片帶來的另一個安全挑戰(zhàn)是數(shù)據(jù)隔離，對于運營商來說，保護一個網(wǎng)絡片上使用的信息不被同一基礎設施上的另一個網(wǎng)絡片修改，將是運營商面臨的一個挑戰(zhàn)。

SDN和NFV也是潛在的威脅領域。攻擊者可以使用SDN的輸入緩沖區(qū)來分析數(shù)據(jù)包的處理時間。圍繞NFV的安全威脅包括對編排管理系統(tǒng)的攻擊、拒絕服務攻擊等。

運營商和企業(yè)之間的密切協(xié)調(diào)，對于維持跨切片的安全通信至關重要。這將確保在保持服務質(zhì)量的同時保護用戶的隱私。

用例

5G網(wǎng)絡切片的一些用例包括：

自動駕駛汽車：切片將允許定制網(wǎng)絡，以匹配自動駕駛汽車的基礎設施、技術和監(jiān)管要求。專用網(wǎng)絡切片將有助于通過充足的網(wǎng)絡資源確保卓越的服務質(zhì)量。

游戲：激烈的比賽和游戲需要不間斷的低延遲連接，以提供無憂的用戶體驗。網(wǎng)絡資源可以根據(jù)游戲玩家的流量需求進行定制，以確保豐富的游戲體驗。穩(wěn)定的連接將有助于保持游戲世界的競爭力。

5G手術：遠程手術是5G的突破性用例之一，醫(yī)生可以在世界任何地方控制機械臂進行高風險手術。但在生死攸關的問題上，無縫連接至關重要。5G的網(wǎng)絡切片保證了有專用的網(wǎng)絡資源進行手術。

體育：隨著新技術的引入，體育世界正在發(fā)生改變，以重新構想球迷的體驗。智能體育場正在建設中，全息圖、增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實等技術，正在被用來改變球迷在家里和體育場的體驗。新技術為不同的體育場提供了專用的切片，將把球迷的參與度提升到一個新的水平。

物聯(lián)網(wǎng)切片：物聯(lián)網(wǎng)設備正用于從智能城市、庫存管理、健康監(jiān)控到智能家居等各種應用。這些設備生成的數(shù)據(jù)量需要以最小延遲實現(xiàn)不受干擾的連接。網(wǎng)絡切片通過提供定制自由度以滿足個人需求來實現(xiàn)這一點。

常見問題解答

網(wǎng)絡切片是什么意思?

在通用物理網(wǎng)絡架構上，創(chuàng)建多個虛擬化和邏輯網(wǎng)絡稱為網(wǎng)絡切片。每個切片能夠通過提供不同數(shù)量的網(wǎng)絡資源來支持不同數(shù)量的流量。網(wǎng)絡切片開辟了大量用例。網(wǎng)絡切片通過抽象、隔離、編排和分離邏輯網(wǎng)絡組件，來修改整個網(wǎng)絡。

什么是3GPP網(wǎng)絡切片?

3GPP將網(wǎng)絡切片定義為：網(wǎng)絡切片被視為可以動態(tài)創(chuàng)建的邏輯端到端網(wǎng)絡。3GPP第16版TR21.916中重點介紹了網(wǎng)絡切片的業(yè)務模型。

為什么網(wǎng)絡切片很重要?

對于網(wǎng)絡運營商來說，網(wǎng)絡運營商的投資回報最大化。這是由于大規(guī)模網(wǎng)絡資源的有效管理和分配而發(fā)生的。另一方面，網(wǎng)絡切片允許通過定制網(wǎng)絡資源來支持特定需求，從而采用大量用例。