5G网络切片技术和应用方案.doc

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1、5G网络切片技术和应用方案5G网络切片是5G 独立组网（SA）的标志性技术之一，也是5G赋能垂直行业的重要利器。2020年我国运营商、研究机构、设备商和产业各界全面启动了5G网络切片的系列技术规范研制、切片管理系统研发、端到端测试验证和行业应用试点工作。由于端到端网络切片涉及面向行业客户的业务运营、多专业的网络协同规划以及管理和运维等多方面工作，因此需要联合研究和解决一些关键技术和应用问题，从而推动5G+垂直行业融合业务的应用推广。5G网络切片是提供特定网络能力的端到端逻辑专用网络，由无线（AN）、承载（TN）和核心网（CN）3个专业的子网络切片实例组成，5G端到端网络切片架构如图 1所示。网

2、络切片在业务域需实现AN-TN以及TN-CN之间在数据转发面的对接标识互通和端到端服务等级协议（SLA）保障。网络切片的管理域分为3层，通信服务管理功能（CSMF）与运营商的业务支撑系统（BSS）集成在一起，负责切片业务运营；网络切片管理功能（NSMF）和运营支撑系统（OSS）一起配合实现端到端网络切片的规划、部署和运维功能；各专业的网络子切片管理功能（NSSMF）分别与各自的管控系统配合实现子网络切片的管理和运维。为了支撑5G端到端网络切片面向广大垂直行业的规模应用，业界需重点推动两方面工作：一是在业务域实现各子域的网络切片对接标识和优先级等信息互通，并支撑管理域实现端到端SLA性能指标的分

3、解和保障；二是在管理域实现网络切片的协同规划和管控运维，需重点推动NSMF功能规范和系统研发，以及NSMF与各专业NSSMF之间的标准北向接口（NBI）及其信息模型的统一，从而实现切片全生命周期的管理运维并推动AN-TN-CN的异厂家互通。为推动相关标准化工作，2019年12月，CCSA成立了5G网络端到端切片特设项目组，目前已召开五次工作组会议，审议通过了5G网络切片 端到端总体技术要求、5G网络切片 基于切片分组网络（SPN）承载的端到端切片对接技术要求、5G网络切片 基于IP承载的端到端切片对接技术要求三项行标送审稿和5G网络切片 服务等级协议（SLA）保障技术要求的征求意见稿，并正在开

4、展5G网络端到端切片标识研究和5G网络切片SLA控制技术研究两项课题。图1 5G端到端网络切片架构通过分析近期开展的5G端到端网络切片测试验证情况，各厂家的网络切片协同管控功能还处于初级阶段，需重点解决以下三大关键问题，才能提升切片业务快速开通和端到端SLA保障等业务运营能力，全力支撑5G+垂直行业的应用推广。第一，推动开发网络切片的动态资源规划和自动编排能力。目前支持情况是根据业务的SLA需求，采用在NSMF上人工选择事先规划好的切片模板方式实现静态规划和编排，或者手工输入切片业务的最大并发连接数、带宽、时延、隔离需求和可靠性等性能指标参数，并且这些参数配置并不能与承载网络资源的相关带宽配置

5、和真实的时延性能匹配。后续应推动开发支持网络沙箱仿真系统和SLA性能监测数据的智能分析功能，来支撑各类切片模板的动态规划和自动编排能力。第二，推动统一规范NSMF和TN-NSSMF之间标准北向接口功能要求和信息模型。目前该接口没有可参考的国际标准规范，主要是各运营商协同设备商来规范NSMF和TN-NSSMF功能规范以及之间的北向接口信息模型，CCSA的相关TC和5G网络切片特设组已在今年陆续推动相关行标研制，后续需加强协调，统一规范共性功能要求和接口规范，有利于产业协同发展。第三，支持端到端时延等SLA指标科学分解和网络切片性能的智能化运维能力。对于工业控制和车联网等要求确定性低时延和高可靠性

6、的垂直行业客户，需要结合业务的源宿节点涉及的承载网络规模，利用网络层和业务层OAM实现高精度的单向时延等性能监测，来评估承载子网络切片的时延实际满足业务情况，从而实现端到端时延指标的科学有效分解。目前端到端网络切片的测试主要依赖5G手机终端和核心网之间FTP下载等数据业务来验证带宽和时延性能，测量结果受无线空口环境影响较大，并且缺乏跨域无线、承载和核心网的端到端OAM机制实现性能监测。因此需提升端到端切片性能监测和智能化运维能力，推动开发端到端高精度的OAM机制和性能测试工具来验证不同隔离特性、优先级和保护方案配置的网络切片配置对各类5G业务性能的影响，更好支撑端到端SLA保障。支撑5G+垂直

7、行业的承载网络切片技术和服务类型为了支撑面向5G+垂直行业的网络切片服务，基于SPN的5G承载网络正在推动开发和增强的关键技术包括以下4个方面。一是支持不同资源隔离特性。5G承载网络切片资源分为预配置的网络接口资源和按需配置的VPN业务资源。FlexE/MTN接口和MTN通道具备硬隔离特性，分组隧道、VPN和QoS调度属于软隔离，两种资源可以一对一专用，也可以一对多复用。二是支持灵活带宽调整能力。根据业务需求提供支持不同颗粒度的网络带宽配置，并支持在线带宽调整以及高精度的时延、丢包等性能监测能力；针对垂直行业中10Mbit/s100Mbit/s带宽需求的工业控制等高隔离和高可靠性业务需求，需要

8、推动承载网络统一开发支持N10Mbit/s100Mbit/s的小颗粒技术方案，并支撑现网平滑升级演进。三是具备确定性低时延特性。对于采用MTN接口和MTN通道的TDM时隙隔离的网络切片，在入口不拥塞情况下，接入汇聚和核心的SPN设备分别具有小于3us或10us转发时延和小于1us的抖动性能。对于采用分组隧道的VPN+QoS软颗粒的网络切片，可增强QoS队列调度机制和IEEE 802.1的TSN技术方案，提升分组转发的确定性时延性能。四是按需提供高可靠性。承载网络支持多种小于50ms的电信级网络保护技术和抗多点故障的秒级动态路由恢复技术，对于提出99.9999%超高可靠性要求的智能电网、工业控制

9、和车联网等业务，需要综合配置多种网络保护、设备和关键板卡的冗余保护方案来实现超高可靠性保障。承载网络应重点提升切片资源的按需动态配置和智能化运维能力，为行业客户提供与其SLA相匹配的优享、专享和尊享级别SPN承载网络切片服务类型，具体如表1所示。表1 基于SPN的5G承载网络切片服务类型、特性和典型应用场景5G+智能电网的SPN网络切片技术应用方案5G+智能电网主要分为电力生产控制类区、生产非控制类区、生产信息类区和信息管理类区共四大类业务，具体业务包括配电网差动保护、同步相量测量（PMU）、智能化的配电自动化、用电负荷需求侧响应、智能巡检和设施运行状态监测等。按照其四大类业务的承载需求特性和

10、典型组网，图2给出了5G+智能电网的SPN承载网络切片组网应用方案。图 2 5G+智能电网的SPN承载网络切片组网应用方案5G+智能电网的SPN网络切片应用方案建议如表2所示。一方面，按照电网的分区隔离要求，电网I、II区和、区业务分别采用两个FlexE/MTN通道实现硬切片隔离，为5G终端、继电保护设备到5GC-U（电力专用）提供高安全隔离、确定性低时延和低抖动等SLA性能保障；另一方面，电力视频监控和信息采集是电网的重要信息管理类业务，通过专享切片中不同的专用VPN承载，实现不同业务之间的软隔离，不同VPN业务间可通过优先级实现QoS调度，保障高优先级业务的带宽和时延性能。表2 5G+智能

11、电网的SPN网络切片应用方案建议5G网络切片重点推动工作建议5G网络端到端切片服务能力需持续提升，重点推动各专业协同拉通自动化配置流程、SLA指标分解、SLA监测保障和智能化运维能力，并与垂直行业应用需求密切结合，提出功能易用、性能可靠和运维方便的网络切片服务业务。5G承载网络需重点推动网络切片资源的动态规划和差异化SLA配置模板设计，特别是面向确定性低时延和超高可靠要求的生产控制类业务，要推进研发支持小颗粒硬管道技术、高精准时延和丢包性能监测、业务无损保护和智能化运维保障等重点工作，协同推动技术方案的统一标准化、芯片和设备的产业化及规模商用进程，支撑5G网络切片服务成为赋能垂直行业发展的重要利器。（李芳 赵俊峰 李振文）6