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5g网络切片需要关键技术是,5g网络切片在什么架构上实现

时间:2023-05-05 04:00:44 阅读:190289 作者:461

参考文档:中国联通5G网络切片白皮书

1 .引言业务需求多元化——网片应运而生。

通过网络分片,运营商可以在公共物理平台上构建多个专用、虚拟、隔离的逻辑网络,满足不同客户对网络能力的不同要求。

网络分片是SDN/NFV技术应用于5G网络的重要服务。 网络片构成端到端的逻辑网络,根据片的用户需求灵活提供一个或多个网络服务。

2 .整个网络片的架构5G端到端网络片是指灵活分配网络资源,根据需要组合网络能力,基于一个5G网络虚拟具有不同特性的多个逻辑子网。 每个端到端片都由核心网、无线网、传输网子切片组合而成,由端到端片管理系统进行统一管理。 网络片的整体体系结构如下图所示。

基于服务化架构的核心网支撑切片按需构建

传统的基于专用硬件的核心网无法满足5G网络片的灵活性和服务级别协议(SLA )的需求。 5G核心网络基于全新的服务化架构用来将网络功能解耦在服务组件之间并且使用轻量级的开放接口在组件之间通信。 这种高凝聚低耦合的结构具有敏捷性、易扩展性、灵活性、开放性的特性,满足了网络片按需构建、动态配置弹性、高可靠性的要求。

灵活无线切片和统一空口架构设计适配多样化切片场景

5G无线网络支持AAU (有源天线单元)/CU (中央单元)/DU )分布式单元)的灵活隔离和部署,满足不同场景下片互联网的需求将CU云化部署后,可以更轻松地集中管理无线资源。 此外,与DU一体化部署还可以降低延迟,满足低延迟场景的需求。 同时,统一的空帧、灵活的帧结构设计支持片无线资源的灵活分配,实现不同片场景下对天空的差异化需求。

SDN化传输网配合多层次切片技术灵活构建传输切片

传送网片采用虚拟化技术,对网络拓扑资源进行虚拟化,根据需要构成虚拟网络。 网络片面向网络拓扑资源的虚拟化,构筑虚拟网络(vNet )。 支持FlexE、LDP LSP、RSVP-TE隧道、VLAN等多层片隔离技术,满足不同隔离要求下的片需求。 SDN架构的分层控制器实现物理网络和片网络的端到端统一控制和管理,满足不同类型片业务传输的要求。

端到端切片编排管理实现模型驱动的切片运营

切片在给网络带来灵活性的同时,也增加了管理的复杂度,为了实现切片的端到端组织管理,需要统一的智能系统。

3 .核心网切片技术包括5G核心网建立灵活的切片网络、基于微服务的网络切片,以及切片智能选择、切片能力释放、4/5G切片互操作、切片多层安全隔离等

)1)片的柔性组网

根据SLA、成本、安全隔离等需求,核心网络片支持GROUPA、b、c等多种共享类型以构建灵活的网络。 其中GROUP A为媒体面与控制面网元不共享,其安全隔离度高,成本不敏感,适用于远程医疗、工业自动化等场景;GROUP B是部分控制网格元的共享,媒体面与其他控制网格元不共享,其隔离要求相对较低,终端可同时接入多片,应用辅助驾驶、车载娱乐等场景; 3358www.Sina.com/适用控制面网元共享、无媒体面网元共享、隔离要求低、成本敏感、GROUP C等场景。

典型的组网是以5G核心网的公共服务,即PLMN (公共陆地移动网络)为单位引入网络片选功能(NSSF )和NRF (网络存储库功能);接入和移动管理功能会话管理功能(SMF )或UPF (用户平面功能)可以基于时间延迟、带宽、安全性等的需要来单独地部署每个片的不同NF。

)2)通过微服务快速构建切片

5G核心网支持3GPP定义的标准NF服务和公共服务的灵活组合。 在可视界面中,拖动各种服务&; 通过放弃可以灵活地组织NF,将NF组合到eMBB、U RLLC、mMTC等所需的网络切片中。 每项服务都支持单独的注册、发现和升级,从而更容易满足各种行业的定制需求。 要基于微服务器快速构建网络片,请参见下图。

)3)切片智能选择

5G核心网的片主要采用NSSF实现片的选择。 网络切片选择辅助功能(NSSF )是网络切片选择辅助信息(nssai ) 可以基于位置信息实现全国、省、市等大切片布局,也可以实现工业园区、奥体中心、智慧园区等大切片布局。 同时,5G核心网络是网络数据分析(NW daf )

tion,网络数据分析功能) 实时采集网络切片的性能指标,如用户数、当前吞吐量、平均速率等, NSSF从NWDAF获取相关的数据并结合AI执行智能化的切片选择策略。
(4)切片的能力开放
通过服务化架构, 5G 核心网能力开放功能 NEF(Network Exposure Function) 可直接或者通过能力开放平台向外部应用提供网络服务,支持定制化的网络功能参数、基于动态DPI 的灵活 Qos 策略、个性化切片和流量路径管理和个性化切片和流量路径管理 等能力开 放功能 ,从而更加精细化和智能化的满足外部对网络服务的要求。

(5)切片的漫游
NSSF 和 AMF 通过对 VPLMN 和 HPLMN 的 NSSAI 进行映射,支持用户跨运营商,甚 至跨国际的漫游。

4.无线网子切片技术要求

无线网子切片,作为端到端网络切片中的一个关键组成部分,需要根据端到端切片编排管理系统下发的不同业务的不同 SLA 需求,进行灵活的子切片定制。无线网如果要支持灵 活的切片,在架构层面需要支持 如下关键功能:
(1)统一空口,支持切片
无线网基于统一的空口框架,采用灵活的帧结构设计。针对不同的切片需求,首先无线 网为每个切片进行专用无线资源 RB 的分配和映射,形成切片间资源的隔离, 再进行帧格式、 调度优先级等参数的配置,从而保证切片空口侧的性能需求。
(2)灵活切分和部署
根据不同的业务场景以及资源情况,可以对无线网进行 AAU/DU/CU 功能的灵活切分和部署。
通常来说, mMTC场景对时延和带宽都无要求的,可以尽量进行集中部署,获取集中 化处理的优势; eMBB场景对带宽要求都比较高,对于时延要求,差异比较大, CU 集中 部署的位置根据时延要求来确定;而 URLLC 场景对时延要求极其苛刻,一般都会采用共部 署的方式,来降低传输时延的损耗。

不同的业务,对无线网子切片的隔离性要求也不一样,主要存在如下两种场景:

场景一:切片间完全隔离,不同切片在不同的小区上,如eMBB 切片和NB-IoT 切片 。
场景二:CU-C 共享,CU-U 隔离,不同的切片可以在相同的小区上,共享CU-C,终 端要求同时接入多个切片,如:不同的eMBB 切片。

(3)支持和核心网的对接
无线网需要支持和核心网的对接,实现AMF 的选择流程:

如果UE 携带有效的Temp ID(5GC分配的),则RAN 基于Temp ID 选择AMF;

如果UE 携带有效的NSSAI,则RAN 基于NSSAI 选择AMF;

如果UE没有携带有效的 Temp ID 和 NSSAI ,则 RAN 选择缺省的 AMF 。

(4)传输网子切片技术要求
传输网子切片,是在网元切片和链路切片形成的资源切片基础上 包含数据面、控制面、 业务管理 编排面的资源子集、网络功能、网络虚拟功能的集合。

网元切片是基于网元内部的转发、计算、存储等资源进行切片 虚拟化,构建虚拟设备 虚拟网元( vNE ),是设备的虚拟化,虚拟网元 ( 具有类似物理网元的特征;链路切片是 通过对链路进行切片,形成满足 QoS 要求的 vLink vLink 可以是 LSP Tunnel ,也可以是 FlexE Tunnel 或 ODUk 管道等。

传输网切片后,上层的业务与物理资源解耦,同时切片网络与业务解耦,即切片划分的 时候无需感知业务。下图为传输网子切片的技术架构,底层的物理网络被切分为多个子切片,

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