話題導火線：

什么是網絡切片?這個新概念早已隨著5G的各類報道頻頻見于媒體。準確地說，網絡切片技術可以讓運營商在一個硬件基礎設施中切分出多個虛擬的端到端網絡，每個網絡切片在設備、接入網、傳輸網以及核心網方面實現邏輯隔離，適配各種類型服務并滿足用戶的不同需求。

但日前國際上一位業內專家提出，5G切片技術實現起來遠沒有那么容易，“比想象的要更復雜，更凌亂”，需要根據服務等級或網絡拓撲、垂直領域、虛擬運營商業務、不同的網絡技術等切片，但“這些切片是相互綜合交錯的”，運營商終將會變成一個“縫補匠”，想盡辦法將這些“切片”縫合起來，這樣一來，運營商不再像個運營商，而更像一個“系統集成商”。

基于此，通信世界全媒體近日邀請了各大運營商和設備商來解讀關于5G切片的技術與商業，試圖為讀者摸清這個新技術的發展脈絡。

關于5G切片技術的架構和商業前景，中國電信和中國移動的專家，分別從專業角度做了如下解讀。

中國電信：網絡切片是5G理想架構，但商用仍有諸多挑戰

中國電信股份有限公司技術創新中心

李金艷 楊峰義 梅承力

5G時代即將到來，基于移動網絡的應用也越來越豐富，為滿足眾多應用的差異化需求，在5G技術的研究過程中，網絡切片是討論最多的技術。網絡切片概念允許在每個網絡切片中容易地配置和重用網絡元件及功能以滿足特定的應用要求，因此眾多業界人士均認為網絡切片是5G時代的理想網絡架構。

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網絡切片技術可以讓運營商在一個硬件基礎設施中切分出多個虛擬的端到端網絡，每個網絡切片在設備、接入網、傳輸網以及核心網方面實現邏輯隔離，適配各種類型服務并滿足用戶的不同需求。

對每一個網絡切片而言，網絡帶寬、服務質量、安全性等專屬資源都可以得到充分保證。由于切片之間相互隔離，一個切片的錯誤或故障不會影響到其他切片的通信。網絡切片技術的優勢使其在5G網絡中占有重要位置。

3GPP、NGMN、GSMA的網絡切片標準進展

在5G大框架下滿足網絡對不同業務靈活支持的需求，不同標準組織如3GPP、NGMN、GSMA均對網絡切片展開了相關研究。

3GPP網絡切片標準進展

從2015年開始，3GPP啟動了5G相關的標準研究和制定工作，并計劃在R14~R16 3個大版本中完成相關標準的制定，網絡切片作為5G的重要技術，得到了3GPP的高度重視。SA1的場景研究、SA2的框架制定和SA5的網絡管理均對網絡切片制定了專門的課題。

SA1在TS22.261中把網絡切片作為5G的基礎能力進行了需求分析，認為網絡切片可以為運營商提供定制化的網絡，可以通過網絡切片這種方式滿足用戶在優先級、計費、策略控制、安全、移動性等功能方面的差異化需求，以及在時延、可靠性、速率等性能方面的差異化的需求。

5G切片還可以服務于公共安全和MVNO等群組用戶，使網絡變得更為靈活。此外SA1工作組還要求后續制定的5G系統標準必須滿足上述切片的要求。

SA2工作組在TR23.799下一代網絡架構研究中提出了三大備選網絡切片場景。

• 方案A：核心網的所有功能均切片，在一個核心網的切片實例中既包括用戶面部分，也包括控制面部分。
• 方案B：核心網的控制面部分共享功能不切片，作為各切片的共享部分，用戶面及不適合共享的控制面功能切片。
• 方案C：核心網控制面不切片而且功能共享，僅用戶面切片。

經討論決定，在R15之前僅考慮方案B(方案C做為方案B的特殊場景)的切片方案，即僅考慮用戶面和控制面的部分功能切片，如圖1所示。

圖1 方案B的網絡切片示意

此外，SA2工作組圍繞切片的選擇和實現等功能達成如下結論(詳見TS23.501規范的5.15章)。

• 網絡切片是包含接入網和核心網的邏輯網絡，通過切片的形式提供相關的通信業務和網絡能力。網絡切片可以按照提供特性的不同來劃分，在提供相同特性的前提下，也可以通過切片來實現用戶分組。
• 終端通過提供網絡切片選擇輔助信息(NSSAI)來選擇和組建切片相關的實例，每一條網絡切片選擇輔助信息對應一個網絡切片，包含業務的類型及業務類型的差異因子。這個網絡切片選擇輔助信息可以是預配置的也可以是終端附著后從網絡獲取的。具備切片功能的網絡可以依據終端提供的網絡切片選擇輔助信息來為終端選擇切片。
• 用戶可以通過一個無線網絡同時接入多個核心網切片，這種場景下，所有這些切片由一個公共的接入和移動性管理模塊(AMF)來管理。
• 每個PDU會話只能由一個網絡切片管理。
• 由核心網而不是無線側來選擇為用戶服務的核心網切片實例，用戶被允許接入哪些網絡切片要寫入簽約數據中。
• 用戶的切片選擇功能可以通過網絡運營商提供網絡切片選擇策略(NSSP)來實現，這個策略包含切片選擇相關的規則，協助用戶完成切片的選擇功能。

目前SA2工作組針對切片選擇模塊是聯合已有模塊(如AMF)部署還是單獨部署，正在做進一步的討論和研究，對網絡切片的管理以及與傳輸的關聯等問題也在做進一步的確認和研究。

在網絡切片的管理方面，基于SA1/SA2/NGMN等標準組織對切片在管理和配置方面的需求，SA5工作組研究了對切片的管理和調度方法，以及跨多合作方、跨多域的切片管理，自動化地實現并管理不同切片之間資源的隔離。

為迎合更靈活的切片網絡，SA5已經明確SON也將在5G中發揮重要的作用。目前針對網絡切片調度和管理的研究報告TR28.801即將完成。

NGMN網絡切片標準進展

NGMN在5G白皮書里介紹了網絡切片的概念，認為該技術可以基于業務的需求來靈活地選擇用戶面、控制面以及無線側的模塊和資源，可以優化網絡資源分配，實現最大成本效率，滿足多元5G新業務的需求。

如圖2所示，將網絡切片定義為包含業務實例層、網絡切片實例層和資源層的綜合概念。業務實例層標識這個切片支持的業務，可以由網絡運營商或第三方提供;網絡切片實例層供運營商創建切片實例，資源層提供共享的資源供各切片實例使用。

圖2 NGMN定義的網絡切片概念

白皮書指出，為實現上述靈活的架構性，必須將用戶面和控制面完全分開，并在各模塊之間建立開放的連接。白皮書同時指出，模塊以及切片的粒度如何劃分是一個復雜的問題，細的粒度能帶來更好的靈活性，但是也會極大地提升管理和部署的復雜度。

GSMA網絡切片標準進展

GSMA作為移動運營商廣泛參與的組織，也非常重視網絡切片的相關研究及工業化應用。2017年GSMA專門成立了NEST項目組從事支持車輛應用的網絡切片相關研究，該工作組從2017年3月開始相關的研究工作，預計一年時間內深化完成5G移動網絡如何更好地服務于車輛工業相關應用的研究并形成可供汽車工業參考的切片文檔。

為完成這一目標，目前GSMA已經開展了汽車工業的需求收集以及針對性的網絡切片參數定義等工作。

國內網絡切片測試已進入二階段

2016年上半年，IMT-2020推進組聯合各單位制定了網絡切片測試規范，測試采取自愿原則，測試地點為各廠商實驗室，華為、中興、愛立信、上海諾基亞貝爾、大唐電信、英特爾等單位均參與了相應的測試，測試在2016年第三季度完成。

第一階段各廠商設備基本還處于原型機階段，測試主要注重功能性，圍繞切片模板、切片的生命周期管理、切片選擇、切片共享、切片的多接入、切片的維護、切片的業務指標等特性共20多個用例展開測試。

目前正在討論第二階段的測試規范，計劃測試切片選擇、切片的編排能力、聯動擴展以及典型切片的業務能力驗證等內容，預計2017年6月底凍結測試規范。第二階段的測試進一步增加了功能項并注重可用性，測試統一在中國信通院進行。

部署、管理和應用面臨重重挑戰

從前面的分析中可以看出，目前有關網絡切片的標準還在制定及完善過程中，業界可進行的測試也還停留在實驗室階段。作為移動運營商，除了關心技術研究的進展，更關心切片的部署、管理和應用。網絡切片在達到商業部署的要求之前，有如下問題要重點關注和解決。

切片劃分的粒度和靈活性

切片之所以被大家關注，因為可以通過網絡細分的方式滿足多種業務以及不同用戶組的需求。劃分多少切片以及切片的粒度如何是部署過程中不能回避的復雜問題。切片粒度過大容易導致靈活性不夠，不能很好地滿足差異化服務的要求;切片粒度過細會極大地提升管理和部署復雜度。另外，由于切片之間的資源不能動態共享，過細的切片粒度也會降低網絡資源的利用率。

切片的最大優勢在于業務的靈活發布和部署，針對切片部署上的靈活性不同運營商也有不同的看法，有些運營商希望切片能非常靈活地部署，如同4G的策略控制架構一樣具有一定的實時性。還有一些運營商認為過于靈活的切片可能會提升網絡管理方面的成本與風險，畢竟穩定性與可靠性也是網絡重要的考量指標，并且新業務的發布也不是一蹴而就的，需要大量的商業準備和分析。

端到端的切片實現

NGMN在5G白皮書中提到的5G切片愿景是端到端的網絡切片的實現，不僅包含核心網用戶面與控制面的切片，也包含無線側的切片，只有端到端的切片和網絡細化才能滿足特殊場景在時延、安全性等方面的特殊要求。

目前無線側的切片研究停留在對核心網切片功能的支持上，還沒有單獨考慮無線切片的場景。基于現有的核心網切片功能并不能很好地滿足典型業務場景的差異化需求，缺失了無線側的網絡切片不能很好地體現切片的價值和優勢，不可能得到很好地商業推動。無線側切片功能什么時候完成給端到端切片應用帶來了技術上的不確定性。

切片虛擬化管理

SDN/NFV是切片技術實現的基石，切片功能要納入虛擬化的管理與調度系統中，3GPP SA5已經開展了相關的研究工作。受限于SA2及RAN架構研究的進展，目前SA5在切片管理方面還沒有給出明確的結論。另外，虛擬化的管理如何提高響應速度來保證切片的靈活可靠實現也需要繼續進行深入研究。

切片的后向兼容問題

在TS23.501的切片場景分析中，針對5G的三大典型應用，目前明確提出的有eMBB、uRLLC和mMTC三大業務場景。考慮到對現有網絡的兼容性，能不能把4G網絡作為5G的一個特殊切片來管理和接納?

如果技術上可行，將可以避免考慮4G與5G之間復雜的互操作問題，保護現有投資，并可極大方便現網用戶。

切片的應用

5G從誕生之初就被大家寄予厚望，希望5G能滿足eMBB、uRLLC和mMTC等多種復雜應用場景的需求。基于不同應用對網絡需求的不同，網絡切片在5G的架構下應運而生，好的應用和好的商業模式是網絡發展的原動力。

希望在5G部署時，網絡不再是管道和數據搬運工，而是在部署之初就粘合了應用和用戶的豐富網絡。為此，切片在誕生之初要更好地關注應用需求，在技術規范制定時要聯合行業內的典型應用，在部署時更要和應用聯合部署。

目前，GSMA已經開展了相應的工作，針對汽車行業的切片需求和組網成立了專門的項目組進行了研究，目前在需求的討論中并沒有汽車生產或者運營企業活躍地參與。要想把切片真正用好，從技術制定到網絡試驗再到運營都少不了應用企業的參與，只有這樣才能開發好切片應用的市場。

中國移動：切片技術使網絡靈活高效，國內已開展試點

通信世界全媒體記者 程琳琳

為滿足5G網絡的需求，中國移動作為國內領先的運營商一直在積極開展網絡切片方面的研究工作。在2017年MWC展會上，中國移動聯合華為、德國電信、大眾集團發布了《服務可保證的5G網絡切片白皮書》。

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中國移動在網絡切片白皮書中肯定了網絡切片在5G中承擔的重要角色，同時指出為保證5G網絡能夠應對多變的業務需求，尤其是對垂直行業的業務需求，網絡切片將提供服務可保證的端到端網絡解決方案。

網絡切片的切法多樣化

網絡切片技術可以通過將網絡進行分割，充分提高網絡資源的利用率，使網絡更加靈活、高效地適應5G的業務需求。切片技術也是未來5G網絡應當具備的能力，可以使CT系統像IT系統一樣進行虛擬化管理和維護。

如果要實現CT系統的IT化，那么網絡的SDN/NFV化是實現端到端網絡切片的基礎。運營商可以通過SDN/NFV平臺把網絡資源進行虛擬匹配、映射，生成不同的邏輯功能，再通過編排器提供相應的服務以滿足各個應用場景對網絡能力的需求，從而實現網絡的切片。

在第一屆全球5G大會上，IMT-2020(5G)推進組發布的《5G網絡架構設計》白皮書指出，與4G移動互聯網相對單一的應用模式不同，5G網絡的服務對象是海量豐富類型的終端和應用，其報文結構、會話類型、移動規律和安全性需求都不盡相同，網絡必須針對不同應用場景的服務需求引入不同的功能設計。

具體的網絡切片方法有很多種，例如可以按照業務場景、服務等級、網絡制式以及企業不同來進行切片。按業務場景切片，可以按5G的三大業務場景進行切片;按服務等級切片，例如中國移動可以將具有特殊安全需求的用戶劃分出一個切片，并采用特殊的計費方式;還可以按照企業不同進行切片，將同一類型的企業劃分為一個切片，可以提供一些定制化服務。

雖然切片的優勢顯而易見，但是切片并不是越多越好。在靈活性增加的同時，切片過多會造成不同切片之間的動態管理和資源共享難度增加，對平臺、編排、管理等都是比較大的挑戰。

切片不一定越多越好，重要的是如何充分地把相似需求歸為一類，從而減少切片數量對平臺的挑戰。對網絡進行切片后，還需要使用網絡編排器對切片進行統籌管理，實現資源合理安排，高效地針對業務需求進行調度。

網絡切片部署面臨的挑戰

網絡切片的理念是希望用IT的方式改造CT系統，這在CT系統還沒有成功的案例，雖然中國移動也在探索，但是目前還沒有大規模的商業案例來佐證這種方式一定可行。從目前發展狀況來看，將切片理念應用到現網，將面臨以下挑戰。

一方面，SDN/NFV是否適合電信級的大規模網絡，特別對傳統運營商來說，如何保證幾億用戶以及大量的數據在現網可靠地運行。

另一方面，如果要做到網絡切片，不僅切片的動態實時生成、管理和維護方式需要探索，而且生成多少切片，切片之間怎樣共享、隔離資源，以及安全性問題都需要進行探索。

未來核心網和無線網邊界會變得模糊

網絡切片技術不僅帶來業務部署方面的改變，還會帶來網絡結構方面的變化。未來低時延應用要求本地化部署，相互之間直接交互信息，在這種情況下核心網有些功能就要下沉，甚至會非常靠近基站，這樣才能真正保證業務直接下發到用戶，保證較短的時延。

低時延、高可靠業務是未來5G的重要業務，要求網絡端到端的延遲僅有幾毫秒，如果按傳統的方式部署網絡，從無線網到和核心網經歷的網元太多時延就會增大，這會造成時延很難滿足業務的需求。因此將核心網的功能下沉到邊緣以減少傳輸經過的網元數量從而降低時延，將是未來網絡發展的重要趨勢。

網絡切片技術可能會導致核心網和無線網的邊界變得模糊。切片技術可以靈活地根據用戶需求來調動網絡資源，從而構成虛擬網絡。這些切片之間邏輯上是獨立的，但物理上是共享的。

4G網絡采用核心網集中式部署、無線網邊界部署的方式，而在未來5G網絡中，無線網和核心網的邊界將會變得模糊。不僅核心網下沉到邊緣，無線網將來也會有集中式部署的趨勢，如果將協議中非實時的處理從基站里分解出來，基站就可以更好地進行協作，同時MEC的部署也可以更深入。

核心網功能的下沉會帶來很多問題，如計費問題。傳統核心網采用集中式的經營方式計費，未來核心網功能下沉則計費方式也要改變，如計費的代理可能下放到基站，基站在數據傳輸過程中把計費信息收集起來上傳給集中式的單元。

安全問題是重要的研究方向

將網絡進行切片后，如何保證安全性也是非常重要的。安全問題分為兩個方面，一方面是用戶數據安全，另一方面是網絡安全。

在用戶數據的安全方面，不同的用戶對安全性的需求不同，可以采用物理隔離等方式為不同用戶制定不同的解決方案。

在網絡安全方面，重要的是防止網絡自身被攻擊。核心網一直以來都采用集中式部署，比較易于管理，安全性容易得到保證。未來如果核心網下沉到邊緣甚至是基站，而基站周圍環境的安全性難以保證，一旦網絡被攻擊，數據的安全性就面臨極大威脅。因此網絡進行切片后，如何保證網絡自身安全是一個極大的挑戰。

為了保證網絡切片后的安全性，需要進行多方面的考慮，但不能因噎廢食，既要兼顧靈活性又要保證安全性，兩方面兼顧將是未來重要的研究方向。

國內外積極推進5G技術落地

5G網絡以用戶為中心、功能模塊化、網絡可編排為核心理念，重構網絡控制和轉發機制，改變單一管道和固化的服務模式，基于通用共享的基礎設施為不同用戶和行業提供按需定制的網絡架構，而且要構建資源全共享、功能易編排、業務緊耦合的社會化信息服務使能平臺，從而滿足極致體驗、效率和性能要求，以及“萬物互聯”的愿景。

國內外運營商都在密切關注5G切片技術的進展。AT&T、德國電信等國外運營商正積極研究5G切片技術并展開了業務試驗，試圖通過試驗帶動研發體系、運維體系進行調整以適應未來平臺的變化。AT&T提出，希望未來網絡完全實現軟件化、虛擬化，開發和應用緊密結合。而保守的運營商則考慮使用現有的EPC通過虛擬化的形式來實現部分功能。

“面向新的需求和技術挑戰，全球運營商、設備商和垂直行業應該共同考慮如何進一步提升網絡切片的可用性，需要接入網、核心網、傳輸和承載網、網絡功能、網絡平臺和業務層等多領域的跨層與協同，并以更開放的方式進行創新設計。”中國移動技術部王曉云總經理表示。

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中國移動爭取在2020年5G全面商用時實現網絡的切片化，并實現端到端的網絡能力。中國移動正在嘗試用SDN/NFV技術改造EPC或IMS系統，目前在做5G切片方面的試點，取得了很好的進展。希望這些實踐可以給未來5G應用做鋪墊，推動5G核心網端到端切片的實現。

中國移動還將與華為、中興等設備廠商進行合作測試，配合正在進行的5G測試，逐步將5G切片技術推向成熟。