網絡切片從某種意義上可以認為是輕量級的5G專網,如果說垂直行業獨立5G專網需要大規模投資、技術研發和長時間商業驗證才能進入成熟發展期,那么網絡切片相對更容易落地。

5G自打誕生起就被賦予了有別于此前移動通信的更宏大的使命,即面向萬千垂直行業進行數字化賦能,這也是“5G改變社會”之說的來由?；谇邪贅I行業差異化的需求,5G專網成為了布局這一領域行之有效的手段。

從實現手段來講,5G專網主要有兩種實現方式,一種為基于獨立的網絡資源建設的5G行業網絡;另一種為基于公網按照業務需求定義的邏輯子網,也就是網絡切片。以目前來看,我國大陸運營商更偏向于“公網專用”為優先的方案,并且從實際進展來看,后者的進度顯然要更快。

物聯網智庫專家趙小飛曾指出,“網絡切片從某種意義上可以認為是輕量級的5G專網,如果說垂直行業獨立5G專網需要大規模投資、技術研發和長時間商業驗證才能進入成熟發展期,那么網絡切片相對更容易落地。”

 談及5G切片,或許大多數非業內人士并不能理解為什么5G可以被“切片”。切片,意為從物體上切出一個扁薄的片狀,多用于生物、醫學當中。那么5G中的“切片”到底是如何切?切的是什么?能切出怎樣的價值?以及與專網相比為什么“它”更容易實現?這就是今天本文所要講述的。

5G切片是什么?為什么需要它?

面向5G,業界有一個著名的比喻,相比4G高帶寬的網絡像一把吹毛可斷、削鐵如泥的利刃,5G則更像一把靈活多變、功能十全的瑞士軍刀。

因為從5G的特征來看,其蘊含了三大原子能力——超大帶寬(eMBB)、超低時延和高可靠(uRLLC)以及海量連接(mMTC),因此5G主要面向的也是“海納百川”的物聯網。不同于當下主流的消費設備,物聯網領域千行百業、分門別類,對網絡的移動性、安全性、時延、可靠性,乃至計費方式分別提出了不同的需求。因而更需要5G網絡能因地制宜地提供差異化的解決方案。

比如,當5G應用于現下如火如荼的自動駕駛當中,往往在極短的時間里就能決定一車人的生命安全,這需要汽車除了有著敏銳的感知和計算能力之外,還要有絕對快的傳輸速度和比智能手機上更低時延的通信保障,通常這一延遲時間不能超過幾毫秒。

而在其他靜態物聯網應用中,比如消防煙感、水表氣表、測溫測試等領域,則通常對數據傳輸速度沒有太高的要求,也不需要太低的時延條件,但由于這些設備通常遍布城市每個角落,因而就需要海量的連接能力,保障它們的實時在線。

因而業界提出利用“網絡切片”來實現5G一張網感知千行百業不同業務類型的設想,原理就是將運營商的物理網絡劃分為多個虛擬網絡,每一個虛擬網絡根據不同服務需求,比如時延、帶寬、安全性、可靠性等來劃分,可以獨立為每一個應用場景提供服務。

用通俗的比喻來講,5G網絡就好比一條很寬的公路,切片就類似于在這條公路上劃分出不同的道路(網絡資源),每條道路上都有自己專屬的用途和規則(切片規則),承載不同的獨有適合的交通工具(業務需求),比如在自行車道上可以騎自行車,在公交專用道上可以跑公交車,在慢車道上可以跑低速行駛的小汽車等等,這樣就能最高效地發揮這條道路的交通屬性。

當然,上述例子僅顯示了在物理層面上的劃分,實際中5G網絡切片則可以發揮網絡功能虛擬化、軟件定義網絡等技術,理論上可以劃分出更多虛擬網絡。

5G切片“切”的是什么?

其實像網絡切片為不同數據業務進行分類,制定優先級并不是5G時代的專利,從3G時代開始,數據業務讓手機上網這一業務異軍突起,并在后來的4G中甚至大有替代語音業務的勢頭。

數據的業務有許多種,但網絡資源卻是有限的,如何對不同的數據業務排定優先級?最簡單的方式便是對業務進行不同的劃分,并按照業務需求給出不同的資源適配,從而做到網絡服務的最優解,這就是QoS(Quality of Service)。

這種方式在4G時代可以說是大獲成功,QoS等級也從3G時代的4種增加到了9種,根據業務的不同需求進行了更加細致的劃分,在管理上提供更加精細化的服務。從第一等級到第四等級為保證速率類,比如會話語音業務、會話視頻業務等;第五等級到第九等級為不保證速率類,比如直播流媒體、交互式游戲等等。

但以上皆有一個共同點,無論3G還是4G皆是以服務人為主。廣和通IoT產品行銷總監熊波表示,網絡發展一般分為三代,第一代以PC為連接點的互聯網,第二代以手機為主的移動互聯網,第三代則是正在快速發展中的物聯網。4G處在移動互聯網的階段,主要需求還是手機、平板等手持的設備,垂直行業類的業務需求不多,因而對切片的訴求并不大。

5G就像是一個擁有“三頭六臂”的“小哪吒”,比如eMBB主要在于網絡峰值速率、容量、頻譜效率、移動性、網絡能效等這些指標,與以往3G、4G發揮的主要功能一致;uRLLC主要在于高可靠性、低時延和移動性;mMTC則主要在于連接數量方面。

這三種功能實際對應的業務也是千差萬別,比如uRLLC就能滿足自動駕駛、遠程機器操控等對時延比較敏感的業務場景;mMTC對于數據下載的速度、移動性等指標沒有特別要求,但卻能廣泛適用于智能水表、氣表、煙感等應用場景中。

于是,要實現5G物聯網的宏大愿景,就需要把原來QoS只局限于一張網絡內部的二維服務模式立體化,拓展到三維。比如建立三大類子網絡——eMBB、mMTC和uRLLC,這些網絡之間相互獨立不受影響,每張子網絡內部的不同業務再使用Qos來管理。并且在同一類子網絡下還能再度資源劃分,形成更低一層的子網絡。比如對uRLLC切片再細化出自動駕駛類子網絡、工業控制類子網絡、遠程醫療子網絡……

總而言之,切片越多,就意味著應用越多,應用越多,也就意味著網絡的價值越大,進而得到的投資回報也就越大。

5G切片還是行業專網?

觸及到利益的爭論,一定有不同的意見,就如同文章開頭提到。其實在業界也一直存在兩種態度,一種力挺基于公網的模式,比如用切片技術來實現;另一種則力挺基于獨立頻段的專網網絡。

熊波認為,按照業務需求定義邏輯子網,在一個物理網絡下切片運營,一般不需獨立網絡資源,有助于高效的讓垂直行業在一個5G物理網絡中運作。而獨立專網方式則需要申請獨立的網絡資源,建設運維成本都會比較高,對行業客戶的使用門檻會很高,不利于垂直行業的鋪開。

另外從標準方面來看,5G網絡切片經歷了R15版本的基本架構定義,R16版本的功能增強,具備了可使用的基礎能力,即將在明年凍結的R17中,也會對切片能力進行更細粒度上的增強。

并且,切片在5G Advanced也是一個技術發展重點,屬于使能的一部分,會在原來的基礎上進行技術增強:一是當前的網絡切片配置主要是通過手工配置,在5G-Advanced會實現智能化配置,比如配置參數的自動化的閉環控制;二是SLA(服務等級協議)保障,更好地保障SLA服務,同時讓切片用戶也能看見切片資源的使用情況;三是更好地結合垂直行業,將切片業務和垂直行業自身的一些特點結合得更緊密,比如行業對切片網絡的查詢、跟蹤、預警需求。

當然,這也并不意味著基于獨立網絡資源的專網就無法發揮。不久前,工信部聯合發改委等十部門聯合印發的《5G應用“揚帆”行動計劃(2021—2023年)》中就提到,“開展5G工業專用頻率需求以及其他無線電系統兼容性研究,研究制定適合我國的5G工業專用頻率使用許可模式和管理規則?！?/span>

可以說,在將來很長的時間里,公專網可能會處于一個長期共存、互為補充的局面,在發揮基于公網的切片優勢的同時,也將會探索出基于獨立頻段在特殊領域中為特殊行業用戶提供服務的可能。然而,總的來說我國獨立的5G專網的進度還是較為緩慢的。

而就切片來說,其進度并非一帆風順,但卻快速落地于物流、能源、電力等對切片需求更緊迫的行業中。5G應用最終落地取決于終端、芯片、系統集成等生態全方位的努力,而其中最關鍵的環節之一非模組行業莫屬了。

模組是垂直行業的5G入口,也是業務應用、操作系統、通信芯片的匯聚點,因而模組廠商要積極地投身到切片業務的研究探索中,和行業客戶、運營商、行業生態伙伴一起推動去解決:切片特性如何能方便地落地、切片如何和垂直行業應用結合地更緊密等問題。

前不久,廣和通加入到了5GSA聯盟,作為模組廠商,廣和通將與聯盟內的生態伙伴一同探討端到端切片治理系統建設,與生態伙伴共同推動垂直領域切片商用方案落地,在未來5G切片同盟的工作中創新商業模式和網絡切片治理方法,與同盟成員一起將切片應用到各個垂直行業,助力數字化轉型,為社會締造更大價值。

結語

一句話,無切片,不To B有絕對的道理可言,切片也是以往代際移動通信區別于5G的關鍵差異,基于網絡切片,也讓5G真正有了賦能千行百業的技術支撐。

關于5GSA

5G切片產業聯盟(5G Slicing Association,5G SA)旨在聯合行業伙伴,運用5G網絡切片技術使能商業轉型,推動社會變革。面向千行百業,打造按需定制差異化的5G網絡切片,通過5G切片技術為全行業、全社會創造更大價值。作為技術橋梁,5G SA將持續匯總各項目及組織在網絡切片領域的工作成果,并將成功案例傳遞給垂直行業。5G SA將不遺余力地探索5G切片商業模型,研究技術實現方式,促進行業高效運營,激活數字化業務創新。

本文特別鳴謝:深圳市廣和通無線股份有限公司IoT產品行銷總監熊波提供采訪機會并給予支持。

參考資料:

1．《5G網絡切片賦予千行百業新機遇,商品化才能實現共贏?》物聯網智庫

2．《5G網絡切片,到底是什么?》．無線深海

3．《讀懂5G切片,這篇文章不可錯過!》．中興文檔

4．《通俗科普:什么叫5G網絡切片?》,網優雇傭軍

5．《2000億美元的市場機遇: 5G切片, 切什么?怎么切?有何用?【物女心經】》物聯網智庫