物联网 ， 无物不联的时代 ， 将有大量的设备接入网络 ， 这些设备分属不同的工业领域 ， 它们具有不同的特点和需求 。 换句话说 ， 它们对于网络的移动性、安全性、时延、可靠性 ， 甚至是计费方式有了更高的要求 。
为满足这些需求 ， 5G 网络通过对实际网络的资源和功能进行划分 ， 形成了不同的网络切片 。 每个切片可以被看作是一个逻辑网络 ， 是实现网络灵活性和可扩展性的关键技术之一 ， 在提高网络安全性的同时 ，降低了网络运营投资成本 。
当全世界都在谈5G的时候 ， 通信业界里谈论得最多的是—— 5G网络切片技术（Network Slicing） 。 网络切片 ， 已成为中国移动 ， 韩国KT、SK电信 ， 日本KDDI 和NTT ， 以及爱立信、诺基亚、华为等设备商公认的最理想的5G网络构架 。
网络切片技术的定义
网络切片是将一个物理网络切割成多个虚拟的端到端网络 ， 每个虚拟网络之间（包括网络内的设备、接入、传输和核心网）是逻辑独立的 ， 任何一个虚拟网络发生故障都不会影响其他虚拟网络 。
依据应用场景可将 5G网络分为 3 类：移动宽带、海量物联网和任务关键性物联网 。 由于 5G 网络的3 类应用场景的服务需求不同 ， 且不同领域的不同设备大量接入网络 ， 这时网络切片就可以将一个物理网络分成多个虚拟的逻辑网络 ， 每一个虚拟网络对应不同的应用场景 ， 从而满足不同的需求 。
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如上表所示 ， 5G网络的三类应用场景的服务需求是不一样的：
1）移动宽带
5G时代将面向4K/8K超高清视频、全息技术、增强现实/虚拟现实等应用 ， 移动宽带的主要需求是更高的数据容量 。
【5g网络|5G网络，切片才好用！】2）海量物联网
海量传感器部署于测量、建筑、农业、物流、智慧城市、家庭等领域 ， 这些传感器设备是非常密集的 ， 大部分是静止的 。
3）任务关键性物联网
任务关键性物联网主要应用于无人驾驶、自动工厂、智能电网等领域 ， 主要需求是超低时延和高可靠性 。
网络切片要做的就是将一个物理网络分成多个虚拟的逻辑网络 ， 每一个虚拟网络对应不同的应用场景 。
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网络切片是怎么个切法
实际上 ， 从2G到4G网络只是实现了单一的电话或上网需求 ， 却无法满足随着海量数据而来的新业务需求 ， 且传统网络改造起来非常麻烦；而5G可以说是为了应用而生 ， 需要面向多连接与多样化业务 ， 需要部署更灵活 ， 还要分类管理 ， 而网络切片正是这样一种按需组网的方式 。
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就像上面这张图展示的那样 ， 运营商在同一的基础设施上“切”出多个虚拟网络 ， 每个网络切片从无线接入网到承载网再到核心网 ， 都是逻辑上隔离 ， 且每个网络切片至少包括无线子切片、承载子切片和核心网子切片 ， 以适配各类业务与应用 。 可以说 ， 网络切片做到了端到端的按需定制并保证隔离性 。
那么 ， 如何实现端到端的网络切片呢？NFV是先决条件 。 比如核心网 ， NFV先从传统网络设备中分离软硬件 ， 硬件由通用服务器统一管理 ， 软件则由不同的NF承担 ， 以实现灵活满足业务需求 。 这样看来 ， “切”这个动作实际上就是在进行资源重组 。
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重组的依据是什么呢？其实 ， 是根据SLA（服务等级协议）为指定的通信服务类型 ， 选择它需要的虚拟和物理资源 。 这里 ， SLA包括了用户数 ， QoS ， 带宽等多项参数 ， 且不同的SLA将定义不同的通信服务类型 。
当然 ， 这并不是说我们需要为每一个服务都建一个专用网络 ， 因为网络切片技术在一个独立的物理网络上 ， 可以切分出多个逻辑网络 ， 所以说它真的非常节省成本！因此 ， 我们说在一个网络中 ， 切片越多加载的应用越多 ， 意味着其网络价值越大 ， 性价比也就越高 。
目前 ， 5G几个主流的应用场景 ， 包括eMBB、uRLLC、mMTC三个通信服务类型 ， 当然还有公认的5G未来杀手级应用之一的VR、AR ， 自动驾驶 ， 无人机 ， 智能电网 ， 无线医疗 ， 5G将提供适配不同领域需求的网络连接特性 ， 推动各行业的能力提升与转型 。
例如在自动驾驶中 ， 其所依赖的V2X通信 ， 需要的是低延迟却不一定需要高吞吐量 ， 在汽车行驶时观看的媒体服务需要高吞吐量且容易受到延迟影响 ， 两者都可以通过虚拟网络切片上的相同公共物理网络传送 ， 以优化物理网络的使用 。
又或者在智能电网 ， 用5G网络切片承载电网业务是一种全新的尝试 ， 将运营商的网络资源以相互隔离的逻辑网络切片 ， 按需提供给电网公司 ， 可以应用在智能电网用电信息采集、分布式电源、电动汽车充电桩控制精准负荷控制等关键业务中 ， 满足电网不同业务对通信网络能力的差异化需求 。
网络切片的分类及应用
不同的场景对网络有不同的要求 ， 如果使用单个网络为不同的应用场景提供服务 ， 可能会导致复杂的网络架构、低效的网络管理和低效的资源利用 。 5G 网络切片技术为不同的应用场景提供隔离的网络环境 ， 使不同的应用场景可以根据自身要求定制功能与特性 。 5G 网络切片的目标是结合终端设备、接入网资源、核心网资源、网络运营和维护管理系统 ， 为不同的业务场景或业务类型提供独立、隔离和集成的网络 。
1、网络切片的 2 种形式
（1）独立切片
拥有独立功能的切片 ， 包括控制面、用户面及各种业务功能模块 ， 为特定用户群提供独立的端到端专网服务或者部分特定功能服务 。
（2）共享切片
共享切片即资源可供各种独立切片共同使用的切片 。 共享切片提供的功能可以是端到端的 ， 也可以提供部分共享功能 。
2、端到端网络切片
（1）空中接口的网络切片
空中接口的网络切片概念是指对物理无线电资源进行适当划分 ， 将其映射到逻辑资源 ， 并且基于逻辑物理资源创造媒体访问控制和更高层的操作 。
（2）无线接入网的网络切片
考虑到切片的特殊性 ， 无线接入网中的网络切片描述了控制平面和用户平面的优化配置 。 此外 ，还需要研究两个方面 。
a、无线接入类型 。 它支持由切片提供的服务 。
b、无线接入网功能的正确配置 。 它适用于基于需求的每个切片中的合适的单元部署 。
基于QoS 需求、通信负载或通信类型等因素 ， RAN 体系结构对于每个切片应做出适当的调整 。 例如 ， 由于RAN 配置 ， 每个切片使用不同类型的单元：切片 1只使用宏单元；切片 2 只使用小单元；切片 3 使用宏单元和小单元 。 在其他场景中 ， 切片 1 可以使用宏单元和小单元 ， 而切片 3 只使用小单元 。
（3）核心网中的网络切片
由于网络功能虚拟化和软件定义网络两种技术 ， 核心网络中的网络切片是可能的 。 软件定义网络的目的是将控制平面和数据平面分离 。 此外 ， 控制平面应该通过 API 来编程 ， 以引入管理的灵活性 。 支持 SDN 类平面分离是 5G 核心网络体系结构的主要原则之一 ， 因为它允许：
a、数据和控制资源的独立调整；
b、数据平面更接近用户设备；
c、适当选择不同切片所需的数据平面功能 。
3、网络切片的 3 种部署场景
（1）共享切片与独立切片纵向分离 。 端到端的控制面切片作为共享切片 ， 在用户面形成不同的端到端独立切片 。 控制面共享切片为所有用户服务 ， 对不同的个性化独立切片进行统一管理 ， 包括鉴权、移动性管理和数据存储等 。
（2）独立部署各种端到端切片 ， 每个独立切片包含完整的控制面和用户面功能 ， 形成服务于不同用户群的专有网络 ， 如 CIoT、eMBB 和企业网等 。
（3）共享切片与独立切片横向分离 ， 共享切片实现一部分非端到端功能 ， 后接各种不同的个性化独立切片 。 典型应用场景包括共享的vEPC+GiLAN 业务链网络 。
5G 技术作为面向未来新需求的新一代通信技术 ， 已经获得了全球范围的广泛关注 ， 并得到了几乎所有电信运营商 。 电信设备制造商和研究机构的支持 ， 其技术发展获得了全产业链的支持 ， 为未来商用做好了充分准备 。
在网络切片的推动下 ， 未来万物互联的场景将会得到实现 。 自动工厂、远程医疗、无人驾驶、车联网等以超高速率、超低时延、高可靠性的通信为基础的新技术日益普及 ， 这给人们的生活带来了更大便利 ， 极大地改变了人们的生活方式 。
来源：传感器技术
编辑：荔枝
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