新华网■支持个性化需求网络切片让5G分身有术 5g网络|5g通信|5g|移动互联网|科

来源:科技日报

据报道，中兴通讯近日携手中国电信浙江公司助力中控集团开通全国首个5G独立组网（SA）站点，并将“5G切片+边缘计算+智能制造”在浙江成功试商用，助力企业打造5G智慧新工厂。

那么，新闻中提到的切片是什么？它具有哪些技术优势？在5G时代，网络切片技术有哪些应用场景？作为业务时延和安全性的重要保障，网络切片技术在应用上还面临哪些瓶颈？

新华网■支持个性化需求网络切片让5G分身有术。针对上述问题，科技日报采访人员采访了业内相关专家。

将5G网络切成多张虚拟网络

对多数公众而言，网络切片的概念显得专业而陌生。北京邮电大学信息与通信工程学院教授黄韬对科技日报采访人员解释道，网络切片是指将运营商的基础网络资源按用户需求进行切分，并分配给用户进行使用的技术，这些需求包括时延、带宽等。

从技术原理角度来看，通过对各种物理或逻辑网络资源，比如频段、时间、设备、端口、带宽等进行虚拟化，网络切片将网络资源切分成更细的粒度或者聚合成更粗的粒度，并借助相关软件灵活地将网络资源按需分配给不同用户，在满足每个用户个性化需求的同时，保证不同用户间的网络资源相互隔离。

在北京理工大学计算机网络及对抗技术研究所所长闫怀志看来，所谓网络切片，其本质上是5G时代移动通信网的一种按需组网方式。

“我们可以把5G移动通信网比作一整块面包，运营商将这块面包切成很多块，即多张端到端的虚拟网络，以支持更多业务。每张网络切片从无线接入网、承载网再到核心网都实现逻辑隔离，以适配不同的需求和应用场景。 ”闫怀志解释道。

那么，网络切片是5G时代的专属吗？

对此，黄韬并不认同。他指出，网络切片被大家所了解是因为5G的发展，不过从技术的角度来看，网络切片可被看作是一种通用的网络能力，这种能力并不专属于5G 。事实上， 2005年学术界就提出了网络切片的概念，一些虚拟专网和4G移动通信网络也可应用该技术，并在不同用户间进行部分隔离，但隔离的程度并不彻底，这种网络技术可被称为软切片。

“5G的愿景是在保留软切片能力的基础上，在技术上实现对5G网络端到端（包括空口、回传网、核心网）的资源强隔离。 ”黄韬进一步指出，从服务体验上来看，分配给用户多少网络资源，用户就一定可以用多少，这种技术可被称为硬切片，但目前实现5G网络端到端的硬切片仍面临着比较大的技术挑战。

可按需定制隔离度不同的切片

有专家表示， 4G网络的影响范围主要集中在消费领域，而5G网络有望为行业生产领域带来巨大改变。 5G时代，网络切片将如何大显身手呢？

闫怀志指出， 5G网络所提供的基础网络架构及其优良性能，为近来提出的网络切片应用提供了前提条件，二者相辅相成、相得益彰。而此前的2G到4G网络仅能满足消费领域的单一语音通信或上网需求，难以处理5G新应用场景下的海量数据。在2G到4G时代，网络切片既无强烈的应用需求，也不完全具备基本的网络支持条件。

当前， 5G的大规模应用远未普及，相关应用生态正处于培育过程之中。闫怀志认为，未来可预期的典型5G应用场景包括智能系统、传统通信和网络服务、工业互联网络等，这些应用可依靠构建不同的网络切片来实现。

“这些应用在服务模式、可用带宽、传输速率、安全性及可靠性等应用需求上存在较大差异，因而对网络切片技术提出了很高的要求。 ”闫怀志说。

对此，黄韬也表达了相近的观点。他指出，部分行业生产领域对于网络的要求比较严格，如果发生网络资源竞争，将会给生产环节带来极大的风险与不确定性，而利用“软切片+硬切片”的组合技术， 5G能针对不同行业的需求定制出隔离度不同的网络切片，以满足不同行业对网络的多样需求。

黄韬举例道，比如，既可以切分出低时延切片，也可以切分出高带宽切片，还可以切分出海量连接切片。如果用户对安全有极致的要求，还可以交付给用户端到端的独享切片。

因此， 5G的网络切片作为一项基础性技术可以广泛地服务于各类行业应用。黄韬举例道，比如VR直播、自动驾驶、远程医疗等等，其中非常值得期待的，是5G网络切片在工业物联网领域中的应用。

“如果结合边缘计算、人工智能等先进技术， 5G网络切片便可为制造业提供更强壮的‘四肢’与更智慧的‘大脑’ ，对制造的工艺与流程进行全面的观察、分析与优化，从而实现智能制造，提高社会的整体生产效率。 ”黄韬说。

实现端到端的硬切片并非易事

新华网■支持个性化需求网络切片让5G分身有术。网络切片技术的优势显而易见，但在实际应用中也面临诸多现实挑战。

对此，闫怀志分析道，一方面，不同的5G网络切片应用，需要配置与应用、业务相对应的独立网络，其接入机制、协议栈、接口等需要实现端对端耦合，目前尚无一个统一、规范的接入网络架构来支持不同的切片用户和业务接入。另一方面，网络切片的部署和管理相对复杂，在资源共享、负载均衡、计费机制、切片启停等方面还存在不少技术难题。

“因此，找到网络切片完整的技术解决方案，需要各网络产品供应商、网络服务运营商齐心协力，构建完整的端到端的全系列标准协同与产品体系，而且还应有效平衡好网络切片的成本和效益问题。 ”闫怀志指出。

事实上，从技术角度来看，最终实现5G网络切片端到端的硬切片也非易事。这需要对包括空口、回传网、移动核心网等环节逐个进行网络资源的隔离。在各环节上还面临一系列技术挑战，比如，空口在高密度接入场景下的隔离、回传网带宽的最小隔离粒度、核心网相应的业务流程等等。

“另外，考虑到真正意义上的网络端到端， 5G其实只是完成了‘最后一公里’的接入，同样不能忽视的、甚至更为关键的是完成长途传送的互联网。 ”黄韬指出，对于数据传输，传统互联网所采用的服务模型是“尽力而为”（Best-Effort），即网络会尽最大可能来传输数据，但不能对时延、可靠性等性能提供保证。这就导致了传统的互联网环境，难以匹配5G网络切片所提供的能力，这可能会成为行业应用发展的另一个瓶颈。

对此，黄韬打了一个形象的比方：“这就好比只保证了用户从家门口到小区门口的路程，而无法保证其出了小区之后的路程，用户的体验是不完整的。 ”

在他看来，要解决这一问题，需要将互联网从传统的“尽力而为”升级为“确定可控” ，这将是未来网络一个重大的研究方向，它将从根本上变革互联网的基因，推动“消费型互联网”向“生产型互联网”升级。 (采访人员唐婷)