5G网络科普篇,网络切片

，网络就是一台台硬件设备，有上面飞奔的数据，这切片到底是咋回事？这就引出了下面这一连串的问号：为什么5G需要网络切片？网络切片，到底切的是什么？怎么实现网络切片？5G网络切片会带来哪些商业模式的更新？一头雾水要回答“为什么5G需要网络切片”这个问题，就首先需要明白网络切片到底是什么。

5G网络切片，到底该怎么切？

话说在5G时代，苟日新，日日新，又日新，一个个新的概念层出不穷，让人目不暇接。网络切片就是在5G引入的新概念之一。一看到切片，首先想到的必然是把一个完整的东西切成薄片。于是切面包或者切西瓜这一系列画面映入脑海。切”，汉字部件构造：七刀。例如：切片，本意是“从物品上切出的扁薄部分”。然而，网络就是一台台硬件设备，还有上面飞奔的数据，这切片到底是咋回事？这就引出了下面这一连串的问号：为什么5G需要网络切片？网络切片，到底切的是什么？怎么实现网络切片？5G网络切片会带来哪些商业模式的更新？一头雾水要回答“为什么5G需要网络切片”这个问题，就首先需要明白网络切片到底是什么。

首先我们将从5G的前辈，3G和4G说起。从3G时代开始，数据业务，也就是“手机上网”这一需求异军突起，对于运营商来说，流量就是哗哗进账的银子啊。但网络资源有限，不可能保证所有业务都能全速进行，总得捡重要的首先保障。最简单的方式就是对业务进行分类，给予不同优先级的业务不同的资源，不同的服务质量，这就是QoS（Quality of Service）的来源。

3G网络，拉开了无线互联网的序幕！于是，一帮专家们对所有用户的各种类型的业务进行了充分研究之后，根据不同业务对时延、丢包率的不同要求进行了如下的分类：会话类：语音和视频电话就是最典型的会话类业务，其特点是端到端时延小，业务量上下行对称或几乎对称。交互类：交互类业务一般指的是终端和服务器进行在线数据交互的业务，特点是请求响应模式。

最典型的交互类业务就是网页浏览、数据库检索、网络游戏等。流媒体类：流类业务也是实时性的，但是由于它是单向传输，不需要进行交互，所以实时性要求没有会话类业务那么严格，并且允许一定的丢包率和错包率。典型的流类业务是人们在网络上欣赏音频或者视频节目。后台类：背景类业务包括一些自动的后台电子邮件接收、彩信或者接收一些文件和数据库下载。

这类业务的特点是用户对传输时间没有特别的要求，但是对丢包率的要求很高。3G定义的业务类型根据这些不同的业务的需求排出个优先级，优先保证对网络要求高的业务，然后再兼顾低优先级的业务。这样所有业务都能基本满足，大家都满意。到了4G时代，更是定义了9种最基本的QoS等级，对于不同业务的服务级别的管理更加精细化。

4G标准的QoS等级定义可是到了5G时代，这一切都发生了变化。因为5G不再只用于人和人之间的通信，而是怀揣着万物互联的梦想而降生。5G网络的三大场景及其QoS需求我们来看看上图中的5G的三大场景对于网络的需求：增强型移动宽带（eMBB）：需要关注峰值速率，容量，频谱效率，移动性，网络能效等这些指标，和传统的3G和4G类似。

海量机器通信（mMTC）：主要关注连接数，对下载速率，移动性等指标不太关心。高可靠低时延通信（uRLLC）：主要关注高可靠性，移动性和超低时延，对连接数，峰值速率，容量，频谱效率，网络能效等指标都没有太大需求。所谓汝之蜜糖，彼之砒霜，这些业务对网络要求侧重点的完全不同。例如，自动驾驶需要在行驶过程中，为了应对危险，需要在1毫秒左右的超低时延内和网络进行极高可靠的通信。

与之不同的是，自来水公司拥有成千上万个智能水表需要上报数据，因此超大容量是至关重要的，至于网速慢一些，误码率高一些问题都不大，甚至连小区切换功能都不需要。这些不同业务截然不同的特点，让脱胎于3G和4G时代，仅针对智能手机的移动宽带业务的QoS方案使用起来捉襟见肘。并且，在5G时代“万物互联”的宏大构想内，除了eMBB继承自之前的手机上网业务之外，mMTC和uRLLC都是属于物联网业务。

运营商要开展物联网业务，必然涉及到和其他物联网服务提供商的合作和定制化，如何为合作伙伴提供一张按需定制，独立运维，稳定高效的网络，也就成了亟需解决的技术需求。于是，这些聪明的工程师想到了一个点子：何不布上几张独立的子网络来支持5G的几大场景？这些子网络的无线、承载和核心网等资源都完全和其他网络隔离开来，而QoS依旧只局限在某一张子网络的内部进行服务质量管理。

比如说，我们建上三大类子网络：eMBB，mMTC和uRLLC各一类，这些网络之间是独立不受影响，每张子网络内部的不同业务依旧使用QoS来管理。并且在同一类子网络之下，还可以再次进行资源的划分，形成更低一层的子网络，比如mMTC子网络还可以按需分为：智能停车子网络，自动抄表子网络，智慧农业子网络等等。相当于把QoS从二维扩展到了三维，这些相互隔离的子网络就叫做网络切片或者子切片。

5G网络切片划分示意图既然要切片，首先必须要把各个模块统一起来管理，形成一个有机整体，然后才能有切片的可能。就像制作切片面包一样，先要把面粉、鸡蛋，奶等各种原料糅合，经由发酵过程，在烤制成一大块的完整面包之后，才能进行切片，不同切片再通过协调工作，才能组成美味的三明治。那么5G是怎样实现各个模块的统一管理和资源切分呢？这就要引入NFV和SDN技术了。

NFV的全称是“Network function virtualization”，这就是大名鼎鼎的虚拟化。随着通用服务器处理能力的大幅增强，便有了余力拿出一部分资源作为虚拟化层，把网络中的计算（类似电脑的CPU，内存）、存储（类似电脑的硬盘），以及网络（类似电脑的网卡）这些资源进行统一管理，按需划分。

这样一来，一台，甚至多台物理服务器的硬件就形成了资源池，可以按照需要划分成若干逻辑服务器，供各种应用来使用。虚拟化基本架构SDN的全称是“Software Defined Network”，又叫软件定义网络。区别于传统网络中的各个路由转发节点各自为政，独立工作的现状，SDN引入了中枢控制节点：控制器，用来统一指挥下层设备的数据往哪里发，下层网络设备只需要照着执行即可。

这样一来，就像网络有了大脑一样，可以实现控制和转发分离，网络灵活性和可扩展性大为增强。SDN架构依托如今大行其道的虚拟化和软件定义网络(NFV/SDN技术，我们可以把所有的硬件抽象为计算，存储和网络这三类资源进行统一管理分配，给不同的切片不同大小的资源，且完全隔离互不干扰，实现了逻辑上的高层统一管理和灵活切割。

因此NFV/SDN成为了网络切片技术的基础。5G网络切片和寿司像极了！遥想3G和4G时代的QoS管理，虽说无线，承载跟核心网都有参与，但却是在各立山头，分别处理，都只管自己的那一亩三分地，没有任何的全局把控。跟3G和4G锦上添花的QoS管理功能不同，5G对网络切片进行了全面的设计，可以对各类资源及QoS进行端到端的管理，横贯无线，承载与核心网，并使之成为5G网络的基本特征之一。

在这样的架构之下，在负责高层网络切片管理功能之下，分为无线，承载，核心网几个子切片，分工合作，完成重任。这样一来，网络切片就划分为了纵向和横向两个维度。先在纵向的无线，承载，核心网子切片完成自身的管理功能，再在横向上组成各个功能端到端的网络切片。所谓横向协同，纵向到底。5G端到端网络切片及统一管理无线子切片：切片资源划分和隔离，切片感知，切片选择，移动性管理，每个切片的QoS保障。

承载子切片：基于SDN的统一管理，承载也可以被抽象成资源池来进行灵活分配，从而切割成网络切片。核心网子切片：核心网在5G时代可谓变得妈都不认识了，基于SBA（服务化架构 Service Based Architecture），以前所有的网元都被打散，重构为一个个实现基本功能集合的微服务，再由这些微服务像搭积木一样按需拼装成网络切片。

最后，经过无线，承载和核心网这些纵向子切片的协同工作，为端到端的横向切片：eMBB、mMTC和uRLLC提供支撑，不同的业务得以在不同的切片之上畅行。基于网络切片，运营商以此可以把业务从传统的语音和数据拓展到万物互联，也将形成新的商业模式，从传统的通信提供商蜕变为平台提供商，通过网络切片的运营，为垂直行业提供实验、部署和管理的平台，甚至提供端到端的服务。

运营商可以用B2B2C的方式来销售网络切片，并通过引入DevOps（开发和运营同步进行）的理念和模式，可以极大地提升切片运营的效率。网络切片的运营闭环DevOps工作流肇端于客户的切片订购和需求输入，然后经过切片模型定义，切片设计，切片部署，切片监控，切片保障和切片运营这样一个切片设计和运营的闭环，使5G网络切片灵活高效运转。

边缘计算和网络切片，为何成为5G的“技术网红”？

因为边缘计算和网络切片，是5G低时延传输解决方案的必要组成部分，没有边缘计算和网络切片，根本无法实现5G的低时延要求无线通信输据传输时延的构成在移动通信网络中，数据的传输时延主要由几部分组成空口时延是指无线时延，核心网时延是指设备处理时延，其余的时延都是指网络传输时延。4G网络拥塞导致时延增加4G为何实现不了低时延业务的可靠传输？首先因为4G采用的是共享管道的技术。

一个4G基站下所有的用户流量使用同相同的无线通道传输，无法区分业务和流量优先级。同样，在4G承载网中，低时延业务的流量和高时延业务的流量也是混合转发，这样很容易由于网络拥塞造成重要业务带宽不足，业务时延变大因此，4G时代就好比我们的马路，所有车混合开，公交车的优先级比较高，但是一到早晚高峰，公交车就和私家车一起被堵在路上，因此公交车单趟运行时间大大增加5G网络分片，永不拥塞，降低时延5G就不一样。

5G的分片技术，可以从无线侧开始，到承载网的路由器，再到互联网企业的应用服务器，端到端的在网络中划分一个逻辑的分片。这个逻辑的分片要求的带宽等资源是独享的，而且可以保证优先转发。也就是说，低时延业务，例如工业控制信号，在这个逻辑分片里传输时，享受的带宽是独占的，芯片的转发资源是独占的，甚至连CPU、内存等资源也是独占的。

这个分片逻辑网络的业务永远不会拥塞，永远最先处理，从而保证端到端的低时延高质量的承载。我们可以想象为5G可以类似于开了一个永久的公交专用道，公交车畅通无阻，自然运行时间大大降低例如，未来自动驾驶业务需要1G的带宽，端到端是时延必须小于10ms。那么5G的分片技术可以保证从接入5G基站到自动驾驶服务器，从无线到有线，端到端的划分一个1G带宽的分片。

这会1G的分片只能给自动驾驶使用，哪怕分片里没有任何流量，其他业务也不能抢占，同时这个分片的流量全部优先转发。这样就可以保证自动驾驶业务不会拥塞，时延最低边缘计算的必要性再聊聊边缘计算。边缘计算的好处是什么？让你的业务可以就近处理。例如我们原来通过4G网络把数据传递给阿里云上的服务器，需要把数据从4G网络，经过本地区的无线网络，经过移动回传网络，再经过本市的IP承载网，经过跨省的承载网，送到位于杭州的阿里云节点。

经过那么多网络，自然时延很大而边缘计算不一样。边缘计算可以把我们的数据通过5G无线网络，通过5G移动回传网络，直接送到阿里的城市边缘的计算节点进行处理和反馈。很明显比起前面是方式，边缘计算节约了大量的跨市、跨省的转发，时延自然降低。边缘计算有助于进一步降低数据处理的时延，实现5G网络的低时延业务的处理。

5G的网络切片技术到底是什么？为什么说4G不需要？

网络切片是5G的关键技术之一，从字面上我们可以理解为：将运营商网络划分为不同功能的子网络，以满足各种各样的设备接入，为用户提供不同带宽、不同时延等特性的定制化网络服务。5G网络切片是什么？“网络切片”概念虽然有些抽象，但我们可以形象的理解为“网络三明治”，众所周知，5G有三大应用场景：1、增强型移动宽带；2、大规模物联网应用；3、超可靠低延时连接。

网络切片就是按照这三类场景将5G划分为不同属性的子网络，为我们提供不一样的网络服务，下面我们来举例说明。一、我们当前的网络设备如手机或电视等，对网络带宽的要求较高，以满足我们看视频、看直播的使用需求，但是并不会应用到低于几毫秒的网络延时特性，运营商就可以根据需求为我们提供相应的增强型移动宽带服务。二、未来的无人驾驶或者工业控制都需要利用到超可靠低时延的网络，比如无人驾驶，为应对各种突发事件的发生，网络时延需要降低到几毫秒以内，以提高反应能力，但可能对于网络带宽的要求并不是很高，这样运营商就可以为无人驾驶车辆提供超可靠低时延属性的网络属性。

三、还有一个场景就是大规模的物联网应用，未来的智慧城市中各项基础设施都需要进行联网，对于带宽和延时的要求并不是那么高，但在于规模庞大，终端数量众多，运营商可以为其提供海量的物联网切片服务。总的来说，网络切片是5G时代最重要的技术之一，未来运营商的计费模式也将由此改变，从4G时代按流量、按语音的收费方式，更改为可以按速率、按时延、按连接时长等多种收费方式，根据消费者的不同需求提供定制化的网络服务。

中兴通讯与中国电信技术创新中心将在网络切片领域进一步合作，怎么看？

应邀回答本行业问题。中兴通讯和中国电信的网络切片领域进一步合作其实很正常，一是中兴和电信的合作关系本来就比较深，而且中兴通讯业在5G领域有比较强的实力。在2G时代，华为选择了GSM制式入手，无线通信这块和移动的合作多一些，中兴则选择了从CDMA入手，和电信的合作相对而言更多一些。早在2G时代，中国在移动通信领域比较空白，当CDMA进入中国的时候，中兴押宝CDMA,因此和当时的联通的合作更多一些，后来C网卖给了电信，联通当年做C网的人员也被划分给了电信，因此中兴和电信的无线网络方便合作是有比较悠久的历史。

而当时的华为选择了欧洲的GSM,就开始和移动的合作要更深入一些。中兴在5G领域也有比较强的实力，和电信的进一步合作网络切片领域的研究，也是比较正常的事情。5G主要是针对垂直行业应用，而行业应用的需求是千差万别的，这点和普通用户对于通话和流量的需求是有非常大的不同的，也正是这个原因，网络切片在5G时代的必要性和重要性都是前所未有的高。

就5G领域，中兴一直都有比较强的实力，就现在世界上可以提供5G设备的设备商中，中兴和华为都是可以独立的提供全部的端到端的技术解决方案的厂家，这一点也和他们全产品线的布局有关。网络切片很大程度是在核心网进行的，但是也需要无线接入网部分支持，未来的无线网络的配置也会是更加的灵活的。而也正是因此，中国电信和中兴的合作深入，就是非常正常的了。

不过，中国电信和中兴在网络切片上展开合作也只是中国电信的一部分合作，其实这种合作也同时在与华为等通信业企业之间。华为在5G网络切片领域已经和中国电信、中国联通、中国移动等多个国内外的运营商展开合作研究，华为的设备也将会在多个运营商的网络中部署，这种合作企业也一直在进行。总而言之，中国电信一直和中兴保持着良好的合作关系，在网络切片领域的合作并不出乎意料，不过就这个领域而言，中国电信也一直保持着和华为等5G设备提供商的合作，也不仅仅是和中兴合作。