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5G切片是什么?为什么要将网络切片?

发布时间:2021-10-14 浏览次数:2979

        从5G的特征来看,其蕴含了三大原子能力——超大带宽(eMBB)、超低时延和高可靠(uRLLC)以及海量连接(mMTC),因此5G主要面向的也是“海纳百川”的物联网。不同于当下主流的消费设备,物联网领域千行百业、分门别类,对网络的移动性、安全性、时延、可靠性,乃至计费方式分别提出了不同的需求。因而更需要5G网络能因地制宜地提供差异化的解决方案。

    比如,当5G应用于现下如火如荼的自动驾驶当中,往往在极短的时间里就能决定一车人的生命安全,这需要汽车除了有着敏锐的感知和计算能力之外,还要有绝对快的传输速度和比智能手机上更低时延的通信保障,通常这一延迟时间不能超过几毫秒。

    而在其他静态物联网应用中,比如消防烟感、水表气表、测温测试等领域,则通常对数据传输速度没有太高的要求,也不需要太低的时延条件,但由于这些设备通常遍布城市每个角落,因而就需要海量的连接能力,保障它们的实时在线。

    因而业界提出利用“网络切片”来实现5G一张网感知千行百业不同业务类型的设想,原理就是将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络,每一个虚拟网络根据不同服务需求,比如时延、带宽、安全性、可靠性等来划分,可以独立为每一个应用场景提供服务。

    用通俗的比喻来讲,5G网络就好比一条很宽的公路,切片就类似于在这条公路上划分出不同的道路(网络资源),每条道路上都有自己专属的用途和规则(切片规则),承载不同的独有适合的交通工具(业务需求),比如在自行车道上可以骑自行车,在公交专用道上可以跑公交车,在慢车道上可以跑低速行驶的小汽车等等,这样就能最高效地发挥这条道路的交通属性。

    当然,上述例子仅显示了在物理层面上的划分,实际中5G网络切片则可以发挥网络功能虚拟化、软件定义网络等技术,理论上可以划分出更多虚拟网络。

5G切片“切”的是什么?

    其实像网络切片为不同数据业务进行分类,制定优先级并不是5G时代的专利,从3G时代开始,数据业务让手机上网这一业务异军突起,并在后来的4G中甚至大有替代语音业务的势头。

    数据的业务有许多种,但网络资源却是有限的,如何对不同的数据业务排定优先级?最简单的方式便是对业务进行不同的划分,并按照业务需求给出不同的资源适配,从而做到网络服务的最优解,这就是QoS(Quality of Service)。

    这种方式在4G时代可以说是大获成功,QoS等级也从3G时代的4种增加到了9种,根据业务的不同需求进行了更加细致的划分,在管理上提供更加精细化的服务。从第一等级到第四等级为保证速率类,比如会话语音业务、会话视频业务等;第五等级到第九等级为不保证速率类,比如直播流媒体、交互式游戏等等。

    但以上皆有一个共同点,无论3G还是4G皆是以服务人为主。广和通IoT产品行销总监熊波表示,网络发展一般分为三代,第一代以PC为连接点的互联网,第二代以手机为主的移动互联网,第三代则是正在快速发展中的物联网。4G处在移动互联网的阶段,主要需求还是手机、平板等手持的设备,垂直行业类的业务需求不多,因而对切片的诉求并不大。

    5G就像是一个拥有“三头六臂”的“小哪吒”,比如eMBB主要在于网络峰值速率、容量、频谱效率、移动性、网络能效等这些指标,与以往3G、4G发挥的主要功能一致;uRLLC主要在于高可靠性、低时延和移动性;mMTC则主要在于连接数量方面。

    这三种功能实际对应的业务也是千差万别,比如uRLLC就能满足自动驾驶、远程机器操控等对时延比较敏感的业务场景;mMTC对于数据下载的速度、移动性等指标没有特别要求,但却能广泛适用于智能水表、气表、烟感等应用场景中。

    于是,要实现5G物联网的宏大愿景,就需要把原来QoS只局限于一张网络内部的二维服务模式立体化,拓展到三维。比如建立三大类子网络——eMBB、mMTC和uRLLC,这些网络之间相互独立不受影响,每张子网络内部的不同业务再使用Qos来管理。并且在同一类子网络下还能再度资源划分,形成更低一层的子网络。比如对uRLLC切片再细化出自动驾驶类子网络、工业控制类子网络、远程医疗子网络……