5G网络切片技术解析

### 5G 网络切片技术解析 #### 1. 网络切片与服务功能链概述 SDN 和 NFV 的结合实现了网络功能（NF）的动态、灵活部署和按需扩展，这对 5G 分组核心网络的发展至关重要。这种特性也推动了网络切片和服务功能链的发展。 从用户设备（UE）角度看，网络切片是将具有相似性能要求（如传输速率、延迟、吞吐量等）的设备分组到一个切片中。从网络角度看，网络切片是将底层物理网络基础设施划分为一组逻辑隔离的虚拟网络。这一概念是 5G 网络的重要特征。 服务功能链（SFC）允许流量通过一系列有序的 NF（如防火墙、负载均衡器等）进行路由。SFC 的最佳实践用例是将位于分组数据网络网关（PGW）与外部网络接口之间的 NF 进行链式连接。 #### 2. 网络切片架构 网络切片架构包含三个层次： - **服务实例层**：代表网络支持的服务（终端用户或企业服务），每个服务由一个服务实例表示，服务通常由网络运营商或第三方提供。 - **网络切片实例（NSI）层**：网络运营商使用网络切片蓝图创建 NSI，NSI 提供服务实例所需的网络特性，一个 NSI 可由零个或多个子网实例组成，且可能被多个服务实例共享。 - **资源层**：提供物理和逻辑资源，子网实例运行在这些资源上。 以下是网络切片架构的表格总结： | 层次 | 描述 | | ---- | ---- | | 服务实例层 | 代表网络支持的服务，由服务实例表示 | | 网络切片实例层 | 由网络切片蓝图创建，提供服务实例所需网络特性，可包含子网实例 | | 资源层 | 提供物理和逻辑资源，子网实例运行其上 | #### 3. 无线接入网中的网络切片逻辑架构 在无线接入网（RAN）中，不同的 NSI 可以共享相同功能或拥有专用功能。新的无线接入技术（RAT）具有灵活的空中接口设计和统一的媒体接入控制（MAC）调度，以支持不同类型的网络切片。这种组合允许在不影响资源效率的情况下实现时域和频域资源隔离。 协议栈可以根据不同 NSI 的多样化服务需求进行定制。例如，在网络切片设计阶段可以定制第 3 层的无线资源控制（RRC）功能，第 2 层可以针对不同 NSI 进行各种配置以满足无线承载的特定要求，第 1 层使用灵活的参数集来支持不同类型的网络切片。 #### 4. 网络切片的相关标准与标识 根据 3GPP 规范，网络切片始终由接入网和核心网部分组成。网络切片的支持依赖于不同切片的流量由不同的协议数据单元（PDU）会话处理的原则。 网络切片由单网络切片选择辅助信息（S - NSSAI）标识，S - NSSAI 由切片/服务类型（SST）和可选的切片区分符（SD）组成。SST 表示网络切片在功能和服务方面的预期行为，SD 用于区分具有相同 SST 的多个网络切片。 公共陆地移动网络（PLMN）无需支持所有标准化的 SST 值。S - NSSAI 可以有标准值或 PLMN 特定值，PLMN 特定值的 S - NSSAI 与分配它们的 PLMN 的 ID 相关联。 网络切片选择辅助信息（NSSAI）是 S - NSSAI 的集合，在 UE 与网络之间的信令消息中发送的 NSSAI 最多包含八个 S - NSSAI，每个 S - NSSAI 协助网络选择特定的 NSI。 以下是相关标识的总结表格： | 标识 | 组成 | 作用 | | ---- | ---- | ---- | | S - NSSAI | SST（切片/服务类型）和可选 SD（切片区分符） | 唯一标识网络切片 | | NSSAI | 一个或多个 S - NSSAI 的集合 | 协助网络选择 NSI | #### 5. NG - RAN 对网络切片的支持 NG - RAN 支持对不同预配置网络切片的流量进行差异化处理，其对切片功能的支持取决于具体实现。 - **切片选择**：NG - RAN 可根据 UE 或 5G 核心网（5GC）提供的辅助信息选择网络切片的