網絡切片，是 5G 引入的一個全新概念。
即根據不同行業應用對網絡帶寬、時延、安全性、可靠性、地理覆蓋範圍等 SLA 需求，從端到端網絡基礎設施上按需 「切」出多個相互隔離的、安全的、SLA可保障的邏輯網絡。
網絡切片改變了過去「一刀切」和「盡力而為」的網絡模式，通過專用、隔離和 SLA 可保障的「切片」為各行各業提供差異化服務，從而推動車聯網、智能工廠、無人機等海量垂直行業應用，使能全社會數位化轉型。
然而，我們的網絡，就是一臺臺硬體設備。網絡上，是飛奔的比特數據流。這切片，到底是咋回事呢？硬體設備能切嗎？數據能切嗎？怎麼切？
關於 5G 網絡切片，我們有太多疑問了。
近日，中國信通院發布了《5G端到端切片SLA 行業需求研究》報告（以下簡稱《報告》）。《報告》基於 5G 端到端切片的典型網絡架構，結合業界常用的 SLA 相關標準，定義了行業聯接 SLA需求的馬斯洛模型，從業務可用、安全可信、自主可控三個維度描繪了行業 SLA 需求的分級體系，並形成了 5G 切片 SLA 分級調色板，並給出了相應建議。
文檔來源：中國信通院
一、研究背景和意義
1、發展現狀及存在問題
5G 不僅是移動通信技術的一次代際躍遷，更將成為行業應用創新的「主陣地」。
與歷屆移動通信技術主要滿足「人人互聯」通信需求相比，5G 更重視人與物、物與物的通信需求，更多聚焦於為垂直行業賦能賦智，加速開啟「萬物互聯」新時代。5G 網絡切片將共享的物理基礎設施切割成了多個獨立的虛擬網絡，為不同業務提供獨立運行、相互隔離的定製化專用網絡服務，是 5G 服務垂直行業的關鍵切入點。工業、醫療、能源等行業應用方對 5G 切片技術表現出極大的熱情，希望藉此推動業務模式創新，促進產業轉型升級。
5G 網絡切片的技術標準和網絡基礎基本就緒。
5G 網絡切片作為一個按需定製的端到端的邏輯網絡涉及無線、傳輸、核心網和管理域，在今年 7 月凍結的 3GPP R16 版本中，5G 網絡切片已經初步實現 eMBB 和 uRLLC 類切片的基本功能和基本流程的定義，為第一波 5G 部署和網絡切片業務商用奠定了堅實基礎。與此同時，5G SA 網絡初步商用，為端到端網絡切片技術的應用創造了基礎條件。今年我國四大運營商 5G 網絡建設均以 SA 獨立組網方式為主，全面推進 5G SA 網絡商用步伐。中國電信預計於今年 9 月開展 5G SA 商用，經過一年時間測試調整後可開展規模化商用；中國聯通也於今年第三季度啟動 5G SA 公測計劃，當前正在招募公測用戶；中國移動計劃今年第四季度實現 SA 成熟。深圳全面完成了 5G SA 組網，累計建成超過 4.6 萬個 5G 基站，網絡建設步入了第二個階段，各種各樣的 5G 行業應用落地將成為當前的重點。
5G 網絡切片 SLA 等級劃分對規模商用至關重要，而目前還沒有清晰的定義。
由於網絡切片面向不同行業及場景提供不同網絡能力的組合，如何定義和劃分不同等級的 SLA（服務等級協議）對網絡切片服務的提供者以及消費者都至關重要，然而目前對切片進行 SLA 等級劃分還面臨多方面的問題。
首先，在行業用戶方面，雖然部分行業應用場景已經基於SA 網絡開展了一些試驗，但大多數行業客戶對網絡切片能力並沒有清晰的認識，不清楚網絡切片如何與自身的行業應用場景相匹配、切片所能夠帶來的商業價值以及如何選購切片。
其次，在運營商方面，5G 切片 SLA 等級劃分涉及行業應用場景眾多且各行業專業性強，需要通信企業與行業客戶進行大量的共同探索研究，需要行業龍頭企業深度參與切片 SLA 等級標準的定義和劃分。
最後，在切片管理方面，切片的劃分並非越多越好，如何達到運營管理複雜度與客戶需求多樣性之間的平衡是一個很大挑戰，能夠同時滿足服務雙方的清晰的 SLA 規範和服務質量管理流程需要通過市場的多次驗證和更新迭代才可以完成。
2、研究意義
5G 行業融合應用已經進入到關鍵探索期，研究如何對 5G 網絡切片 SLA 等級劃分是加快 5G 網絡切片在各行業落地應用和規模推廣的重要前提，對行業用戶、運營商、政府（行業主管部門）都有積極而深遠的意義。
5G 網絡切片 SLA 等級劃分幫助行業用戶了解切片並利用好切片。
用戶對網絡切片的了解需要一定的認知過程，清晰的 SLA 指標有助於行業用戶直觀感受到網絡切片所能提供的服務類別及其差別，並參考 SLA 標準所定義的服務等級，選擇適合自己行業業務特性的網絡切片服務，從而降低了行業間溝通的壁壘，推進 5G 融合應用的落地，讓行業用戶早日享受 5G 技術所帶來的紅利。
5G 網絡切片 SLA 等級劃分能有效提高運營商服務行業用戶的能力。
首先，運營商在參與 SLA 標準制定過程中可以更深入的了解行業對 5G 的應用需求，制定出符合大部分行業需求的網絡切片服務。
其次，SLA 標準有助於降低運營商的運營成本。運營商基於不同的 SLA 標準制定靈活的差別化定價服務，提供可協商服務價格和保障等級的溝通平臺，有助於在滿足行業客戶多樣化定製網絡需求和降低 5G運維成本之間達到有效的平衡。
最後，SLA 標準可提升運營商切片的服務質量。運營商藉助切片 SLA 管理平臺，可以為大量行業應用提供 5G 網絡切片服務，同時能夠精準地控制單個切片的服務質量。
5G 網絡切片 SLA 等級劃分為行業主管部門提供決策參考。
一是為政策監管的研究提供判斷標準和參考依據。各行業對安全要求較高，5G 應用於各行業需要從行業管理頂層制定 5G 網絡、終端、數據方面的安全技術指標，需要建立通信行業與各行業的安全認證對接機制。若要將 5G 作為行業用網的可選技術之一，在技術指標制定過程中，政府需要參考 5G 網絡能力的量化指標和行業標準，清晰的 SLA 等級指標將是一個重要參考。
二是為構建產業網際網路"聯接力"的評估體系奠定基礎。通過 SLA 分級，可以量化行業數位化的聯接能力，用於國家評估行業數位化的實際效果，分析存在的短板和調整投資方向。
綜上，清晰的 SLA 等級劃分是千行百業和 5G 技術之間的溝通橋，是 5G 端到端切片滿足各行業多樣化差異化通信能力要求並且邁向規模化商業運營的第一步。充分了解各行業的 5G 業務需求及其對 5G 網絡切片的確定性 SLA 要求，並支撐客戶確定性的聯接體驗，是現階段的重要工作。
二、5G 端到端切片的典型網絡架構
5G 網絡切片在 3GPP TS23.501 中已經定義，通過將物理網絡切分為多個邏輯網絡實現一網多用，使運營商能夠在一個物理網絡之上構建多個專用的、虛擬的、隔離的、按需定製的邏輯網絡，來滿足不同行業用戶對網絡能力的不同需求（如時延，帶寬，連接數等）。
5G 網絡切片需要基於 SA網絡架構實現。3GPP R15 協議基於 5G SA 架構定義了切片標識和 E2E 標識用戶群，說明了切片如何使能差異化。通常只有複雜的網絡和終端配置才能實現對某類用戶群的差異化，而2G/3G/4G/5G NSA 等協議缺少 E2E 統一標識某類用戶群的手段。
5G 網絡切片是端到端的架構設計，包含多個子域，且涉及管理面、控制面和用戶面等三個層面。
1、端到端切片管理架構
主要包含以下幾個關鍵部件∶
CSMF(Communication Service Management Function）是切片設計的入口。將承接業務系統的需求轉化為端到端網絡切片需求，並傳遞到 NSMF 進行網絡設計。CSMF 功能一般由運營商 BSS 改造提供。
NSMF(Network Slice ManagementFunction)負責端到端的切片管理與設計。得到端到端網絡切片需求後，NSMF 產生一個切片的實例，根據各子域/子網的能力，進行分解和組合，將對子域/子網的部署需求傳遞到NSSMF。NSMF 功能一般由跨域切片管理器提供。
NSSMF(Network Slice Subnet Management Function）負責子域/子網的切片管理與設計。核心網、傳輸網和無線網均有各自的 NSSMF。
NSSMF 將子域/子網的能力上報到 NSMF，當獲得 NSMF 的分解部署需求後，實現子域/子網內的自治部署和使能，並在運行過程中，對子域/子網的切片網絡進行管理和監控。
通過CSMF、NSMF 和 NSSMF 的分解與協同，完成端到端切片網絡的設計和實例化部署。端到端切片的全生命周期管理，包括切片實例創建、監控、釋放，如分解網絡需求到無線網、承載網、核心網各單域，完成切片 E2E 配置收集各單域信息，匯總形成切片級統計指標，隨後進行可視化呈現；與 BSS 系統集成支持行業切片模板設計和上線。
2、5G 切片端到端網絡技術典型實現方案
端到端 5G 網絡切片包含無線網切片、核心網切片和傳輸網切片三部分∶
無線網切片
無線的切片資源包括空口資源（頻譜、小區），設備資源（AAU、BBU資源）;切分方式包括硬切（資源隔離）、軟切（資源搶佔）。
例如∶在空口資源調度時，能做資源預留（某段空口時頻資源給某切片專用，資源隔離）、基於優先級的資源搶佔（高優先切片搶佔低優先級切片的空口資源）、基於切片業務容量的空口資源保障和限額等。在設備資源調度時，設備資源如CPU、內存、隊列等資源被某切片專用或基於切片優先級搶佔式的共享使用。
無線網絡切片技術實現節奏上分為兩個階段。
第一階段主要完成無線網絡對切片的感知，打通終端接入切片網絡的端到端流程，支持切片級優先級（即對切片內用戶群設定的群優先級），如對高優先級切片內用戶設定最低保障速率，對低優先級切片內用戶設定最大速率；在網絡擁塞時，高優先級切片內用戶可搶佔低優先級切片內用戶的資源。
第二階段不同的切片可根據業務需求選擇各自最適合的 PHY/MAC/RLC/PDCP 無線協議棧。對於 uRLLC切片，為保證業務低時延及高可靠，PHY 層採用低時延優化的編碼方式，MAC 層採用 HARQ 盲重傳，RLC 層不採用確認模式；對於 eMBB 切片，為保證大帶寬，PHY 層採用大負荷優化的編碼方式，MAC 層採用 HARQ 重傳，RLC 層採用確認模式;對於 mMTC 切片，為保證深度覆蓋及低功耗，PHY 層採用覆蓋增加及能耗優化的編碼方式，MAC 層採用多次 HARQ 重傳來提供深度覆蓋，數據面採用 Data over NAS 信令面傳輸方式。無線切片第一階段技術已經成熟，第二階段還在探索中。
核心網切片
SA網絡架構下，核心網的各網絡功能被化整為零，拆分成眾多細顆粒的模塊化組件，微服務就是 5GC 核心網網絡功能的最小模塊化組件。核心網切片實現如下∶
微服務按業務需求不同，進行靈活編排，形成不同的切片。如 FWA 切片，固定終端不需要部署移動性管理，需要部署 CPE 接入管理，另外考慮到 FWA 上承載的 IPTV 業務，需要部署 IPTV 組播功能;如 uRLLC 類切片，因為低時延高可靠性的要求，會話管理中需要增加 1+1 熱備份功能，用戶面功能增加低時延轉發/時延監控等功能。
根據時延或帶寬等需求不同，切片的微服務可以靈活部署在網絡的不同位置。如FWA切片，因為對於時延不敏感，FWA 切片對應的核心網微服務都可以部署在核心數據中心；而對於uRLLC類切片，因為低時延的要求，切片的用戶面微服務必須就近部署在邊緣數據中心。對於時延不敏感的信令面微服務，如接入移動性管理以及會話管理功能可按要求部署在核心數據中心或區域數據中心。
各微服務可被不同切片獨佔或共享。獨佔模式相當於每個切片各有一套核心網，彼此之間互不影響;或者部分共享部分獨佔，如某些微服務可以被多個切片共享（如統一的用戶接入鑑權管理、統一的用戶數據管理、統一的用戶策略管理），而其他微服務（移動性管理、會話管理、用戶面功能等）每個切片獨自各有一套。
傳輸網切片
傳輸網切片的實現分為轉發麵和控制面兩個層面，轉發麵有光層/IP層硬管道（物理隔離），IP層軟管道（層次化 QOS調度）；控制面實現各切片間不同的邏輯拓撲以及智能選路。
轉發麵軟硬管道隔離∶
光層硬管道∶通過為不同的業務分配不同的波長（A或者單波長內不同的ODUk（光通道數據單元，即一個波長內不同的時隙單元），實現各切片的光傳輸資源獨佔和業務隔離;；
IP 層硬管道∶採用 FlexE（靈活以太）技術實現不同切片分配獨享的接口資源，實現基於硬管道的業務隔離（FlexE技術∶Ethernet接口的物理層劃分時隙，MAC層靈活選擇一個或多個時隙組成可變帶寬的接口，例如在5*40G的接口上提供20個10G 的帶寬）；
IP 層軟管道∶通過 TE 隧道技術（TE∶Traffic Engineering，通過在每個路由器節點上配置控制協議協商鏈路帶寬，實現邏輯隧道上各個節點的帶寬預留）構建軟管道為不同的業務切片分配鏈路帶寬資源，通過 HQos（層次化QOS∶採用多級調度的方式，精細區分不同用戶和不同業務的流量，提供區分的帶寬管理）實現不同用戶不同業務流量的優先級調度。
3、5G切片的產業節奏
由於切片基於5G SA 架構實現，因此切片的商用落地需要運營商、設備商和垂直行業進行緊密的聯合技術驗證和商業創新，商用落地節奏預計如下∶
1）2020 年-2022年，隨著 2020 年 5GSA 商用，未來 1-2 年將逐步成熟，少數對 SLA 有強烈需求的行業將率先在切片領域進行創新探索，如工業網際網路、智慧醫療、智能電網、AR/VR/遊戲、遠程教育等。
2）2023 年及以後，隨著 5G 切片技術的進一步成熟，將會有更多的行業選擇切片服務。我國在 5G 切片目前處於領先位置，2018 年巴塞隆納世界移動通信大會上，中國移動、華為、德國電信、Fraunhofer FOKUS、國家電網、中國電力科學研究院、騰訊、義大利電信、大眾以及數字王國宣布成立 5G 切片聯盟。經過兩年的探索，中國運營商在 VR 直播切片、遊戲切片、智能電網切片和智能油田切片等多領域都已經進行了大量實踐，5G 切片技術已經逐步走向成熟。
三、5G 端到端 SLA 分級建議
1、SLA 指標參考
SLA：雙方正式協商達成的協議，有時也稱為服務水平保證。它是服務提供商和客戶之間的合同（或合同的一部分），旨在建立對服務、優先級、責任等的共同理解。
規範（SLS）:可以看做是SLA的技術組件和指標，用來定義納入SLA 指標參數以及相關門限值。
目前，業界提出了一些 SLA相關標準，結合 GSMA 與 3GPP 標準，5G切片的SLA指標主要包括"用戶帶寬、時延、包可靠、吞吐率、定位精度、隔離度等"。
2、行業SLA需求的馬斯洛模型
通過對現有標準的梳理和行業用戶需求的調研，我們進行歸納總結後，認為企業對於網絡的需求存在"馬斯洛模型"，基本層級是從基礎的業務可用，到安全可信，再到自主可控。
3、5G切片SLA分級建議
4、SLA 調色板具體分級建議
單用戶帶寬等級
該指標可以通過在 UE 側或server 側進行灌包測試進行驗收，也可以統計規定時間內切片業務成功傳輸數據進行計算驗收。
時延等級
該指標可以通過在 UE 側或server 側進行ping 包測試進行驗收，統計數據包的 RTT 時延。
隔離等級
該指標需要測試某業務切片在背景切片的影響。如視頻監控切片在背景切片影響下，用戶速率無影響，則為物理隔離，否則為邏輯隔離。
管理等級
該指標通過在 UE 側或server 側操作管理界面驗收，根據是否提供對應功能進行判斷。
四、SLA 調色板在典型行業的需求分析
1、醫療行業
目前 5G+醫療健康領域主要開展的應用包括三大類：
一是基於圖像與視頻實時交互的診斷指導類應用，比如實時遠程會診，無線手術示教等；
二是基於力反饋總下可的遠程操控類應用，比如遠程機器人手術等；
三是基於無線採集類的監測與護理類應用，比如無線輸液、移動護理、患者實時位置監測等。
另一方面，從醫療機構的使用場景來看，可將5G 智慧醫療應用分院前、院內、院間三大主要場景，全方位賦能醫療行業。
醫療行業 SLA 標準分級可分為三大類∶基於圖像與視頻實時交互的診斷指導類切片、基於力反饋的遠程操控類切片、基於無線採集的監測與護理類切片。
2、製造行業
5G在工業製造行業的深入應用已成為產業界探索的重要方向。5G融合雲計算、大數據、人工智慧等技術。賦能離散型和流程型等工業行業，在設計、製造、質檢、運維、安全等關鍵環節，形成了協同設計、仿真驗證、輔助裝配、精準操控、柔性加工、視覺檢測、遠程維護、無人巡檢等典型應用場景，降本、提質、增效作用初步顯現。
製造行業 SLA 標準分級可分為三大類∶基於上行高帶寬的外圍輔助類切片、基於海量信息採集的輔助生產類切片、基於高可靠精準控制的核心生產類切片。
3、電力行業
電力系統包括發電、輸電、變電、配電、用電五大環節，5G憑藉其技術優勢已應用於電力系統的各個環節，助力清潔友好的發電、安全高效的輸變電、靈活可靠的配電、多樣互動的用電，加速電網數位化轉型升級進程。
對於發電、輸電、變電這三大環節，5G技術主要以移動巡檢、視頻監控、環境監測等新型業務方式增強電力系統管理能力。在配電環節，5G技術將有效推動配電自動化、柔性化轉型。
一方面，通過提升配電設備數位化、網絡化、智能化水平，實現配電網設備可管可控，並提升控制的精細化水平；
另一方面，通過5G 實現分布式能源泛在接入和智能化管理，保障配網穩定。在用電環節，5G助力用電端向服務化、智能化方向發展，例如通過支持階梯電價、實時電價等業務實現精準預測用電需求，並提升供需協同。從目前的應用業務的發展情況看，5G技術對配電和用電環節業務影響較大，變革趨勢較為明顯。
電力行業SLA標準分級可分為三大類∶基於高清視頻的巡檢類切片、基於低時延的電網控制類切片、基於無線採集的監測類切片。
五、發展建議
SLA 作為切片服務提供商和切片用戶之間的業務保障協議，將在 5G 行業應用拓展和商業化中發揮關鍵作用。為了推動 5G 產業的發展和 5G 切片 SLA 分級進一步落地，我們提出以下幾方面的建議。
一是呼籲各方積極參與SLA研究。
目前的SLA 研究工作主要以通信運營商和設備商為主，而5G融合應用涉及行業眾多，各行業專業性強，需要垂直行業的龍頭企業加大參與力度，通過深入溝通了解切片對行業的商業價值，共同探討下一步研究工作。
二是加快基於SLA 網絡切片的測試驗證。
目前 SLA 定義網絡切片還處於理論性探索階段，SLA等級劃分離某些行業的真正落地還有一定的距離，需要結合行業大量反覆的5G 應用試驗去判斷和調整，並進一步優化 SLA的參數指標，推動標準化相關工作。
三是加速5G 切片SLA商業落地。
通過SLA產業各方的參與，共同探索5G切片的商業模式，加快產品研發，降低行業間溝通的壁壘，推進5G 融合應用的落地，讓行業用戶早日享受5G技術所帶來的紅利。
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