5G NR 网络切片是什么意思

2023-11-07

网络切片可以理解为支持特定使用场景或商业模式的通信服务要求的一组逻辑网络功能的集合,是基于物理基础设施对服务的实现,这些逻辑网络功能可以看作是由EPC下的网络功能(NetworkFuncTIon)分解而来的一系列子功能(Networksub-FuncTIon)。可以看出网络切片是一种端到端的解决方案,这种端到端的解决方案不仅可以应用于核心网,还可以应用于无线接入网RAN。

网络切片从服务层(servicelayer)和基础设施层(infrastructurelayer)的角度来考虑问题。服务层从逻辑层面来描述系统架构,由网络功能和功能间的联系组成,这些网络功能通常以软件包的方式被定义,其中会提供定义部署和操作要求(连接、接口、KPI要求等)的模板。基础设施层从物理层面描述维持一个网络切片运行所需要的网络元素和资源,其中包括计算资源(例如数据中心中的IT服务器)和网络资源(例如聚合交换机、边缘路由器、电缆等)。

5G系统包括接入网、核心网和终端,5G系统应能为各种不同的通信业务、不同的业务负荷和不同的终端用户群体提供优质的服务支持,例如,使用网络切片的通信服务可以包括:

V2X服务:5G系统旨在增强该服务满足新兴V2X应用所需KPI的能力。对于这些高级应用,数据速率、可靠性、时延、通信范围和速度等要求更加严格。
带FMC(fixed mobile convergence)的5G无缝eMBB服务:固定移动融合(FMC)作为实现网络切片的关键技术之一,包括无线到一切(WTTx:wireless-to-the-everything)和光纤到一切(FTTx:fibre-to-the-everything),可以为网络切片提供本地支持。为了优化和资源效率,5G系统将为通信服务选择最合适的3GPP或非3GPP接入技术,也就是允许多个接入技术同时服务于UE,比如现在的手机可以同时使用WIFI和蜂窝网络上网。
海量物联网连接:对大规模物联网(mIoT)的支持除MBB增强之外,还带来了许多新的要求。具有大规模物联网连接的通信服务,如智能家庭、智能电网、智能农业和智能电表,将需要大量高密度物联网设备的支持,以实现高效和经济效益。运营商可以使用一个或多个网络切片向不同的垂直行业提供这些需要相似网络特性的通信服务。
通信服务类型

通信服务提供商(CSP:Communication Service Provider)向通信服务客户(CSC:Communication Service Customer)提供的通信服务种类繁多,有:

企业对消费者(B2C:Business to consumer)服务,例如移动网络浏览、5G语音、丰富的通信服务等。
企业对企业(B2B:Business to business)服务,例如互联网接入、局域网互联等。
企业对家庭(B2H:Business to household)服务,例如互联网接入、MBMS、VOIP、VPN等。
企业对企业对所有(B2B2X:Business to business to everything)服务:例如服务提供商向其他CSP提供的服务:国际漫游、RAN共享等。
顾客服务提供商提供的通信服务可以包括一系列特定的B2C、B2B、B2H或B2B2X类型的服务。以B2C类型的服务为例,捆绑包可以包括:数据、语音和消息(通过丰富的通信服务)。在这种情况下,各个B2C中的每一个可以由相应PDU会话提供的不同PDU连接性服务来实现。

使用网络切片的通信服务

例如,图1说明了由多个网络切片提供的各种通信服务。图1仅用于说明目的,以强调通信服务与网络切片的组合关系,而不描述任何UE。向UE提供通信服务的实际网络切片部署需要符合协议定义的5G系统架构。
在这里插入图片描述

图1说明了通信服务、网络切片和网络切片子网之间的关系:

网络切片子网AN-1和网络片子网AN-2各自包含不同的NF集。网络切片子网CN-1、网络切片子网CN-2和网络切片子网CN-3各自包含不同的CN-NF集。支持TN的连接有助于CN和NF之间的通信。网络切片子网A将网络切片子网AN-1与网络切片子网CN-1及相应的TN连通性相结合。
NOP(Network Operator)将网络切片子网A提供为网络切片A,在这种关系中,网络切片A表示具有相关服务级别规范(SLS:Service Level Specification)的网络切片子网A。
通信服务1由网络切片A支持。通信服务2可以由网络切片A或网络切片B支持。通信服务3由网络切片C支持。
通信服务要求

eMBB服务类型由表1要求。
在这里插入图片描述

根据服务类型(eMBB、URLLC、mIoT),不同的服务类型可能包含不同的网络切片相关要求,例如:

区域业务能力要求
计费要求
覆盖面积要求
隔离度要求
端到端时延要求
移动性要求
总体用户密度要求
优先级要求
服务可用性要求
服务可靠性要求
UE速度要求
网络切片实例生命周期和与服务实例的关系

一个网络切片实例可以支持多个服务实例,如果满足它们的服务级别要求,或者经过修改以支持这些需求。当需要支持某个服务实例时,它可以触发网络切片实例生命周期的操作阶段来激活或修改现有NetworkSlice实例,也可以触发NetworkSlice实例生命周期的调试阶段来创建新的NetworkSlice实例。当某个服务实例不再需要NetworkSlice实例支持时,它可能会触发NetworkSlice实例生命周期的一个操作阶段,以取消激活或修改现有的NetworkSlice实例,或者它可能会触发NetworkSlice实例生命周期的一个退役阶段,以终止现有NetworkSlice实例。

作为服务的网络切片

网络切片即服务(NSaaS:Network Slice as a Service)可以由CSP以服务的形式提供给CSC。此服务允许CSC使用网络切片作为最终用户。例如,网络切片客户也可以扮演NOP的角色,并且可以构建自己的网络,其中包含从CSP获得的网络切片作为“building block”。在该模型中,提供NSaaS的CSP和使用NSaaS的CSC都知道网络切片的存在。提供NSaaS的CSP可能会对CSC暴露的NSaaS管理能力施加限制,CSC可以根据CSP公开和同意的有限管理级别来管理网络切片。

CSP提供的NSAA可以具有某些特性(满足服务水平要求的能力),例如:。

无线接入技术,
带宽
端到端时延,
可靠性,
保证/非保证QoS,
安全等级等。
图2举例说明了如何利用网络切片来提供通信服务,包括网络切片作为服务。为了简单起见,此图省略了如何管理NF的详细信息,并且没有显示它们对网络切片子网的分组:

a) 网络切片即服务(NSaaS)是由CSP-a向CSC-a提供的。与向终端用户提供的通信服务不同,在NSaaS中,所提供的服务是实际的网络切片。

b) CSC-A可以使用从CSP-A获得的网络切片来支持自己的通信服务,或者可以向获得的NSaaS添加额外的网络功能,并将得到的组合作为一个新的网络切片提供给CSP-b。在这种情况下,CSC-A扮演NOP-b的角色并构建自己的网络。CSC-A从CSP-A获得的网络切片成为CSC-A的“building block”或网络切片子网,扮演NOP-B的角色。NOP-B(又称CSC-A)将该网络切片子网与其他网络切片子网结合,并将新的切片子网作为网络切片提供给CSP-B。

c) CSP-B可以使用从CSC-A/NOP-B获得的网络切片向其终端客户(如CSC-B)提供通信服务。
在这里插入图片描述

切片即NOP组件

在“network slices as NOP internals”模型中,网络切片不是NOP服务的一部分,因此它的客户看不到。然而,为了支持通信服务,NOP可以决定部署网络切片,例如为了内部网络优化目的。该模型允许CSC将网络用作最终用户,或者允许CSC监视服务状态(保证与内部提供的网络片相关联的SLA)。

图3举例说明了如何利用网络切片提供通信服务:

网络切片用作NOP内部,CSP向终端客户(CSC)提供通信服务。
CSC应能够监控CSP提供的网络和服务状态信息(例如服务性能、故障信息、流量数据等)。
在这里插入图片描述

网络切片交付概念

网络切片以不同的组合提供给客户,这可能包括对客户不同管理功能的访问和网络切片配置过程。例如,可以传送网络切片

a) 在不暴露内部切片结构的情况下满足客户的通信服务要求(适用于个人用户和NSAA);

b) 为了满足网络切片的要求,对内部网络切片结构(例如NF、拓扑等)进行了一些公开,并具有提供商启用的一些网络监控功能;

c) 为了满足网络切片的要求,提供程序启用了一些内部网络切片结构(如NF)和一些管理功能。

租户信息概念

租户信息的目的是支持5G网络管理中的多租户环境(multiple tenant environment)。3GPP管理系统可将租户信息用于以下用途:

将3GPP系统提供的服务(如网络切片)与租户关联。
控制租户的管理功能访问。

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