一、5G中的网络切片是什么？

一、5G中的网络切片是什么？

可以将其定义为一种网络配置，该网络配置允许在通用物理基础结构之上创建多个网络（虚拟化和独立化）。这种配置已成为整个5G架构景观的重要组成部分。可以根据应用程序，用例或客户的特定需求分配网络的每个“切片”或部分。

尽管智能停车收费表等服务重视高可靠性和安全性，但在延迟方面却更为宽容，而其他服务（例如无人驾驶汽车）则可能需要超低延迟（URLLC）和高数据速度。 5G中的网络切片支持这些多样化的服务，并有助于将资源从一个虚拟网络切片有效地重新分配给另一个虚拟网络切片。

与前几代产品相比，由5G启用或增强的应用程序需要更大的带宽，更多的连接和更低的延迟。每个用例都有其自己独特的性能要求，从而过时地采用了一种“千篇一律”的方法来提供服务。

二、架构

5G中的网络切片架构在某种程度上类似于复杂的公共交通系统。某些交通要素（例如道路和桥梁）是通用的行车线和汽车。然而，其他模式和车辆是针对用户的速度，预算和体积要求量身定制的。 E2E网络切片（端到端）和与其他片的逻辑隔离是该体系结构的中心租户，尽管每个唯一片都跨越了许多常见的网络元素。

网络切片SDN（软件定义的网络）是用于管理通过中央控制平面的应用程序接口（API）的流量的体系结构的重要组成部分。控制平面配置资源，以通过应用程序层将定制的服务交付给客户端。 SDN还包括基础结构层，该基础结构层包含基本网络服务，并负责从控制平面进行数据转发和规则处理。网络切片控制器（协调器）映射服务并监视其他层之间的功能。

通过SDN虚拟化5g网络切片，每个客户端实例都可以解锁和编排特定资源，从而创建包含所需服务的切片。要满足这些需求，就需要一项动态功能，该功能需要对性能进行连续监控并在片之间进行隔离。递归是网络切片SDN的另一个关键功能，它允许控制平面创建多个子控制器以支持切片组合。

NFV（网络功能虚拟化）是切片的另一个先决条件。 NFV背后的策略是将网络功能安装到虚拟服务器上的虚拟机（VM）上，以提供传统上在专有硬件上运行的服务。

NFV还可以用于管理网络切片及其基础结构资源的生命周期。 SDN用于控制位于边缘或核心云中的VM的配置。这些技术协同工作可为有效利用SDN和NFV网络切片虚拟和物理资源（包括RAN）提供良好的基础。

3GPP网络切片

3GPP已将网络切片视为5G必不可少的整体组件。这已经成为工作组开发5G核心架构的一个持续关注的焦点，而网络切片是不可或缺的功能。 3GPP技术规范（TS）23.501定义了包括切片在内的第2阶段，而TS 22.261指定了网络切片的设置，设备与切片的关联以及正常和弹性切片操作期间的性能隔离。

3GPP 5G规范的版本16包括5G机会，例如低延迟工业IoT和自动驾驶。在这项研究中，3GPP版本16中包含的项目是5G核心解决方案，用于实现蜂窝物联网以及免许可NR频谱的带宽和成本影响。

三、挑战与机遇

好处是不言而喻的，因为可以根据客户需求和细分将单个网络划分为涵盖不同的用例。然后，运营商可以利用必要的速度，吞吐量和延迟来为每个切片分配资源，以覆盖5G网络切片的广度。

提供网络切片即服务的能力将运营支出（OPEX）和资本支出（CAPEX）降到最低。它可以使重要的公共实体（例如急救人员和医疗急救队）在覆盖范围，容量和连接性方面得到优先考虑。

虽然网络切片是5G的必要组成部分，但事实并非如此。与5G的其他基本要素不同，它可以部署在现有的4G / LTE上，因此可以在短期内实现收益，同时为即将到来的过渡做准备。

通过AI编排，它还为测试和部署新服务提供了安全有效的替代方案。在网络分割的情况下，不再需要实施破坏现有服务的更改来评估新服务。每个新片都需要部署更少的功能。

四、挑战

尽管存在巨大的发展空间，但运营商和开发人员仍然面临许多挑战。完整的E2E网络切片包括在无线访问网络（RAN）中的实现，但是需要重新设计这些RAN以适应网络切片。尽管标准化工作仍在继续，但业界对于在具有其他架构元素的5G网络上进行网络切片部署的完整共识仍然不明确。

在相同的物理基础架构上添加更多网络会给运营商增加压力。常见挑战包括难以为每个单独的切片维护SLA，QoS和安全保证，以及为高度动态的场景管理频谱切片和分配。

五、安全

引入的复杂性还扩展到网络安全性考虑因素。每个切片将具有与其设计要提供的用例相对应的独特安全要求，并且将需要其自己的设备身份验证来验证用户。与物联网非常相似，与网络切片相关的缩放因子会引入数十亿个潜在的新攻击媒介。来自中央5G网络管理点的成功攻击可能会同时渗透到许多片和/或网络域。

为了有效解决网络切片的安全问题，运营商和企业之间使用该切片的责任应明确建立。诸如微分段之类的安全性创新策略正在不断发展以满足这种需求。对于5G运营商来说，预防和解决安全问题将是一项持续的工作，在商用之前和之后，预计将在安全解决方案上进行大量投资。这为安全即服务（SECaaS）供应商提供了支持所有利益相关者的全面解决方案的机会。

六、用例

尽管5G应用的列表似乎是无限的，但大多数情况属于以下三类之一：

★增强型移动宽带（eMBB）

★大型机器类型通信（mMTC）

★超可靠的低延迟通信（uRRLC）

诸如车辆到一切（V2X）之类的高级应用程序结合了所有三种用例类型的元素，因为每天都集成了更多的特性和功能。

尽管有时将物联网视为具有统一要求的单个用例，但潜在的物联网应用的多样性将推动多样性涌入5G网络切片。某些物联网设备将具有灵活的延迟要求，而远程操作的手术或医疗监控设备可能会在降低延迟方面带来生死攸关的优势。诸如烟雾探测器和摄像机之类的公共安全设备将要求优先级的流量路由和更高级别的安全性，这些安全性可以在网络切片内启用。

用例的多样性凸显了对E2E测试实践的需求。基本做法包括：

★5G核心网仿真

★网络切片功能验证和节点选择

★模拟设备的种类和体积

TeraVM是用于5G安全验证和应用程序仿真的理想的基于软件的工具。 TeraVM是100％虚拟的，可以模拟一个城市的5G网络用户活动，并轻松查明流量问题和瓶颈。

TM500测试系统是应对测试挑战的另一种有效解决方案，可以验证最终用户的网络性能。 TM500可以在独立或非独立模式下支持毫米波频率和大量5G UE。 TeraVM和TM500均被公认为行业领先的5G工具，并已被选中执行5G独立（SA）基站设备的首次环绕测试。

由于5G的商业部署已成为现实，因此网络切片已成为至关重要的架构关键。 5G与过去的无线世代的区别不仅在于革命性的速度和带宽改进，还在于将推动医药，运输，制造业和许多其他行业发生全面变化的各种服务。

对于每种用例，网络切片都可以使理想条件成为网络全局的一部分。新的5G高速公路很快将充满各种形状和大小的流量，因此，使用测试工具来主动验证功能是一种谨慎的做法。

（编辑：PHP编程网 - 湛江站长网）

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