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5G网络切片技术三大挑战待解,关键功能实战中取得突破

C114中国通信网    2021-12-24 13:33

12月24日技术评论(李明)5G肩负着使能千行百业数字化转型的重任,5G网络之所以能够支持众多垂直行业应用场景,网络切片是其中之关键。

那么,在众多赋能行业专网的技术中,网络切片为何能脱颖而出成为重要技术选项?当前网络切片技术还面临哪些挑战?业界在推动网络切片技术创新方面有哪些进展?

较理想的5G行业专网部署方式

行业专网,是5G赋能行业数字化的重要手段。由于ToB业务对连接的性能要求是多样化的,有的对时延敏感,有的对速率敏感,有的对时延和速率都敏感。为了满足这种差异化要求,从建网方式来看,5G行业专网有物理专网、混合专网、网络切片三个选项。

物理专网是为ToB业务部署专用的端到端网络,ToB专网和ToC大网完全隔离,所有无线资源、核心网资源都是ToB专用;混合专网是为ToB业务分配不同的载波,ToB和ToC业务在频谱资源上进行隔离,基站的硬件设备、传输、核心网等资源可以进行共享;网络切片是为ToB业务分配不同的切片,ToB和ToC业务共享频谱、传输资源和核心网资源,但是在PRB级别上进行隔离。

上述三种方式各有自己的适用场景。爱立信东北亚区网络产品线部门总监吴日平在接受C114专访时指出:“物理专网和混合专网不是5G特有的技术,4G也可以实现。物理专网和混合专网的优势是隔离度好,业务保障程度高,但是问题是部署周期长、部署成本高、维护困难,适合企业规模比较大、业务隔离度要求高的场景。”

“而网络切片技术则是5G区别2G/3G/4G的主要功能之一。网络切片提供了一种比较灵活的机制,使得运营商可以充分利用公网资源来提供行业专网业务,运营商可以快速配置切片,动态分配或回收网络资源,为切片里的业务提供差异化的保障,具有快速部署、保障适中、成本较低等特点,能够降低企业使用5G行业专网的门槛,特别是适合中小企业或是在业务探索阶段。”吴日平表示,因此网络切片是一种比较理想的5G行业专网部署方式,国内运营商也把网络切片作为5G行业专网的主要推广模式,应该具有比较好的发展前景。

爱立信《5G商业潜能》报告预测,到2030年全球数字化经济市场市值约3.8万亿美金,而5G技术使能的经济收入约1.49万亿美金,其中运营商能够取得的市场价值约7000亿美金。据IHS Markit报告预测:到2035年,5G将在全球创造12.3万亿美元经济产出。其中,5G网络切片被业界公认为是运营商进入垂直行业市场、使能行业数字化转型的巨大机会和重要抓手。

为5G发展带来三大好处

从技术实现逻辑来看,作为5G SA新引入的技术,网络切片是利用虚拟化编排等技术,在逻辑上由5G SA网络的网元和网络资源组成,一起提供垂直行业所需的网络能力。通过网络切片技术,运营商可以在一张物理网络上划分出多个逻辑网络,每个逻辑网络就是一个网络切片。

网络切片技术特点鲜明:不同的切片可以提供不同的网络特性,例如速率、时延、可靠性等等;各个切片之间可以相互隔离,一个切片的过载不会影响其它切片的性能;可以设置切片的服务区域。

“网络切片将用户、业务、网络进行关联。”吴日平指出:通过网络切片技术,运营商可以在同一张5G网络上为不同用户提供差异化的服务保障,从而可以拓展5G的服务领域,丰富5G应用,而不只是为移动互联网业务提供更高的速率,这对于5G网络的变现以及5G的长远发展是至关重要的。具体来说,网络切片将为5G发展带来以下三大好处:

一是以较低的成本使能行业应用,减低企业使用5G门槛。如果没有网络切片技术,运营商需要为每个企业或者每类业务单独部署一张网络,这种模式的缺点是部署周期长、建设成本高、调整不灵活。而网络切片可以基于已有的公网来建设虚拟专网,部署快、成本低、调整灵活,为5G进入行业市场提供了一种新的选项。

二是促进业务创新。网络切片可以为不同业务提供差异化的保障,5G应用提供商可以和运营商配合,可为所有人群或特定客户推出差异化的服务,使得5G业务更加丰富多彩。这样,运营商不仅能够进入更多ToB垂直行业,如果与游戏、视频等应用提供商合作、最终由应用提供商向消费者提供差异化服务,也带来“先ToB再ToC”的2B2C商业模式创新。

三是增加运营商收入。运营商提供差异化的业务保障后,可以进行差异化的收费,对于重点保障的业务,除了正常的流量费之外,可以按保障级别收取一定的增值服务费,提高整体的ARPU。例如,运营商部署的5G正在推动基于差异化“服务”的连接包套餐创新,包括游戏、音乐、体育、社交媒体、视频会议、教育和办公软件等方面的差异化网络连接服务。

初级阶段亟待解决三大挑战

虽然网络切片具有非常好的发展前景,但3GPP在R15阶段(2017年8月)才首次提出了网络切片的概念。四年多时间,业界在网络切片技术的创新和应用方面进行了深入研究和探索,但总体而言,由于网络切片从R15才开始定义,发展时间还比较短,目前网络切片还处于发展的初级阶段。

吴日平认为:当前阶段,网络切片的普遍应用还面临期望匹配、标准完善、模式细化等挑战。

挑战1)期望匹配:业界对5G网络切片的期望很高,但是目前网络切片能提供的功能还比较有限,还需要时间来进一步演进和提升。

挑战2)标准完善:切片的自动编排非常重要,但是3GPP对于切片的编排流程和接口没有详细定义,导致目前跨厂商、跨领域的端到端切片自动化编排还有较大难度。与此同时,切片SLA的定义以及SLA和网络能力的映射还需要完善,3GPP后续的标准将持续对网络切片的相关功能进行完善。

挑战3)商业模式的细节还需要确认:网络切片可以通过QoS调度、资源预留、载波隔离等方式来提供不同类型的SLA保障,但是各种保障机制的应用场景还没有标准化、模板化,ToB和ToC如何协同也还有待探索。目前市场上有一些试点,但是主要是在验证技术的可行性,具体到如何标准化运营,如何计费等商业模式细节等都还在探索当中。

实战打磨:“单终端多切片业务并发”测试成果意义非凡

可见,处于初级阶段的网络切片发展任重道远。

如何解决期望匹配、标准完善、模式细化等挑战,尤其是在大规模部署网络切片业务之前,摸清网络能力现状、发现和解决问题、积累经验,同时通过网络切片的试点测试,推动设备、终端等产业链成熟,实现共享网络的业务、用户差异化能力,支撑运营商2C/2B业务个性化需求,成为当务之急。

为此,运营商也在联合业界合作伙伴,在实践中寻找答案。例如,爱立信与IMT-2020(5G)推进组、部分运营商完成了URSP(UE Route Selection Policy,单终端多切片业务并发)的测试,包括基于安卓12最新发布的URSP功能的对接测试。

爱立信联合IMT-2020(5G)推进组完成了端到端切片管理的异厂商互通;爱立信配合中国移动完成了端到端网络切片异厂家横向拉通的现网测试;在中国移动、中国联通、中国电信的现网上,基站上都普遍配置了至少两个切片,一个是2C公共切片,一个是2B公共切片;最近,爱立信更是配合北京联通基于网络切片技术开通了5G头等舱/商务舱业务。

尤其值得一提的是,近日山东联通携手爱立信、vivo在潍坊共同完成了基于5G SA商用网络的切片无线特性测试。测试结果符合预期,在为中国联通的切片技术部署提供宝贵经验的同时,也为未来5G行业应用创新与落地奠定了坚实的技术基础。

5G网络切片技术三大挑战待解,关键功能实战中取得突破

“此次测试的一大亮点是在商用网络上,利用商用智能手机,实现了单终端多切片业务并发,也就是URSP功能,并且测试了单终端多切片业务并发时的接入特性和移动性特性,这是业界领先的。”吴日平表示:目前,在单个终端上支持多个切片业务并发(URSP)的功能在整个业界都还不太成熟,大多数商用5G终端仅支持静态配置单切片,单终端只能使用一种切片,在多业务场景并发情况下,用户无法灵活切换以真正享受到5G切片带来的体验升级。而智能手机URSP的实现,对于扩展切片的使用场景具有非常重要的作用和意义:

首先,使ToC切片业务更加丰富。智能手机支持URSP后,ToC业务就不只限于缺省切片业务了,个人用户可以通过订购不同的网络切片来分别保障在线游戏、网络直播、网络视频等应用的接入服务质量。

其次,促进2B2C切片业务的发展。对于在线游戏、金融等行业,非常注重重点客户的业务体验,如果智能手机支持URSP,这些行业的企业就可以向运营商订购不同的切片业务,提供给自己的高端客户。例如在线游戏企业可以为VIP用户订购专线切片业务,提供有速率保障的接入服务。

再次,促进企业切片业务的发展。如果智能手机不支持URSP,用户需要使用不同的手机来使用个人业务和企业业务,非常不方便,不利于企业切片业务的发展。智能手机支持URSP后,URSP能够根据应用程序在不同的网络切片之间自动切换,一个手机既能使用个人业务,又能使用企业业务,利于企业切片业务的普及。

需要特别指出的是,由于网络切片涉及的范围比较广,完整的切片业务需要终端、无线、传输、核心网、网管的支持。因此,吴日平认为:本次测试的成功得益于运营商的协调,不同专业领域、不同厂商间的通力配合,体现了开放和合作的精神,这对于切片业务的成功以及5G网络的进一步演进非常重要。

目前,爱立信能提供端到端的网络切片解决方案,包括无线网、核心网、传输网、云基础设施和OSS/BSS。例如在无线网侧,为了支持网络切片,爱立信推出了Ericsson 5G RAN slicing整体解决方案,包括QoS framework,RAN slicing framework,Advanced RAN slicing,UE Group Framework等功能套件,可以提供基于QoS的差异化调度,基于切片的接入控制、移动性控制、RB资源预留,基于切片+5QI的差异化参数配置等功能,为实现切片的SLA提供多维度的保障手段,全面助力网络切片技术的成熟和规模化商用。

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责任编辑: 4162SKX

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