2020-2021年5G网络切片技术及应用展望分析报告.pptx

,2020-2021年5G网络切片技术及应用展望分析报告,目录,什么是“切片”,在同一个物理网络上构建端到端、按需定制和隔离的逻辑网络，提供不同的功能、性能、 成本、连接关系的组合，支持独立运维，为不同的业务和用户群体提供差异化的网络服务。,5G时代业务需求多样化,业务需求的多样性为运营商带来了巨大的挑战，无法通过一张网络来满足彼此之间差异巨大的业务需求。 通过网络切片满足网络服务与成本效益的平衡，灵活支撑多元化应用的SLA需求。,业务多样性,能力开放,快速热上线,网络隔离,自动扩/缩容,行业客户通信网络的三种选择,传统互联网模式轻资产与网络解耦，无差异化保障,合作模式寻求运营商差异化服务，提升自身竞争力,切片即服务：专网企业、互联网企业都希望其部分业务获得运营商网络的差异化服务，这就是合作模式,开始引入运营商网络承载部分企业业务,开始在游戏、视频领域引入差异化,免费频谱方式：质量难以保证,郑大一附院Wi-Fi视频监控卡顿Wi-Fi多用户性能降价明显,按需定制逻辑子网，切片运营,切片通过产商品方式为租户提供差异化服务,B2B,B2C,网络能力基础设施,切片商品业务切片模板,租户使用业务切片实例,4K直播,游戏加速,远程控制,智能电网,xx云游戏加速,xx建设的远程控制挖掘机,南方电网广州分公司,央视4K直播咪咕年会4K直播,大带宽,多连接,时延,语音,5G套餐-VIP,VIP用户,5G套餐-普通,普通用户,B2H,FWA套餐,家庭宽带用户,视频/IPTV,流量,目录,7,各部分协同构建E2E 5G网络切片系统,核心网切片实现,l按需部署在多级DC的5GC网络功能， 构成CN切片l用户面UPF根据场景时延需求，可以 灵活下沉部署l控制面NFs可跨切片共享,承载切片实现,l5G承载SDN化，虚拟为多张虚拟网络， 区分转发性能需求。l根据场景QoS、时延等需求，在相应 虚拟网络上建立面向业务的连接隧道， 构成BN切片。,无线切片实现,l共享式无线切片，用户会话根据切片 标识，选择配置参数包进行配置，实 现不同空口特性。l独占式无线切片，通过划分不同频段， 构成物理隔离的切片。,终端感知切片,l5G终端预置/获取切片标识，并与具 体应用APP关联。l应用会话建立时，上传切片标识，5GC根据用户签约切片信息，选择相 应切片建立会话。,5G终端选择网络切片机制,UE会话建立时NSSP的应用,S-NSSAI(e.g. eMMB_微信),AMF,NSSF,S-NSSAInon-roaming/LBO roaming/HR roaming indicationTAI, PLMN ID(of SUPI)NRF, NSI ID,NSSP,Allowed NSSAI,NRF,APP1,APP2,SMF Service NAMES-NSSAI, NSI ID,PLMN ID , DNNSMF FQDN or IP,SMF,UPF,Slice1,u UE: 会话建立时，根据APP1（微信）的信息在NSSP中选择合适的S-NSSAI1，并且在Allowed NSSAI中检测是否存在。u AMF: 通过NSSF/NRF选择服务S-NSSAI的切片实例ID（NSI ID )，以及切片中选择合适的SMF实例（FQDN or IP)。u SMF: 结合S-NSSAI/NSI,DNN等选择UPF。,UE,切片经营示例-B2B2C,终端用户,游戏厂商,运营商,订购游戏 加速切片,订购 游戏加速,增加 切片成员,订购手机（NSSP）MBB套餐所有应用-MBB缺省切片,手机游戏APP-游戏加速切片 其他应用-MBB缺省切片,付 费,付 费,应用,切片标识,Default,S- NSSAI0,更新用户签约信息 发送NSSP,游戏APP（APP ID),切片实例化 分配切片标识APP ID/S-NSSAI-1,更新用户签约信息 发送NSSPAPP ID:S-NSSAI-1Default:S-NSSAI-0,3GPP对无线侧切片的要求,0506,01,02,03,04,RAN资源管理单个RAN节点可以支持多个切片，对 于每个支持的切片，RAN应该可以自 由的应用最佳的RRM策略,切片资源独立RAN应支持切片之间的资源隔离，RAN如何支持切片资源独立依赖于实 现,UE同时关联多个切片在UE同时与多个切片相关联的情况下， 仅应保持一个信令连接，网络侧可以支持上百个切片，UE最多同时支持不 超过8个切片,RAN感知切片RAN应支持对预先配置的不同网络切 片下的流量进行差异化处理，RAN如何支持切片依赖于实现,RAN选择CN实体初始接入时，RAN根据UE提供的 Slice ID选择CN，后续接入时，RAN 根据UE提供的Temp ID选择CN,切片可用性某些切片可能仅在部分网络中可用，gNB能够感知相邻gNB支持的切片有利于频间移动性,无线侧切片处理机制,AMF,SMF,UPF,UPF,RAN,NSSF,Initial AMF, AMF 选 择和重选,UDM,PCF,传 输网 络映 射,SMF,SLA监 控和保 障,Slice1 Slice2 Slice3,VLAN1 VLAN2 VLAN3, 资源管理,u 无线：每个DU/CU的切片对应一个VLANu 传输：不同的VLAN ID，传输的PE设备接收到后， 映射到不同的VPN隧道,RAN支持对预先配置的不同网络 切片下的流量进行差异化处理， 不同的切片有不同的优先级,RAN感知切片,RAN选择CN实体,初始接入时，RAN根据UE提供的 预配置NSSAI选择CN，后续接入 时，RAN根据UE提供的可用NSSAI选择CN,RAN资源管理,单个RAN节点可以支持多个切片，对于每个支持 的切片，RAN可以自由的应用最佳的RRM策略， 可以按策略预占资源(RB)或者多个切片按照优先 级抢占资源（RB）,承载支持不同程度的通道隔离,HQoS:队列内调度，没有隔离,FlexE: 物理时隙级隔离,50Gbps,FlexE A： 5GbpsFlexE B：15Gbps FlexE C：30Gbps,FlexE本质是不同的时频资源,50Gbps,各种业务混合使用，基于IP包交换，彼此可以 有优先级，敏感业务易受突发拥塞影响,严格按带宽分配、隔离；不同硬管道可以有不同的复用比， 扩容策略；硬通道内不同用户仍可使用优先级体现差异,灵活的切片NF部署方案,AM FSM F,UPF,UPF,UPF,SM F,UPF,AM,F,UD M,SM F,UPF,AM F,SM F,AUS F,GROUP A:u 控制面和用户面网 元都不共享。,GROUP B:u部分控制面网元共享。u用户面和其他控制面网元不共享。,GROUP C,u所有控制面网元共享u用户面网元不共享,视频监控,移动宽带,驾驶助手,地图下载,PC F,远程医疗,应用场景,GROUP A：安全 隔离要求高、成本 敏感度低，如远程 医疗、电力监控。,GROUP B: 隔离要 求相对低，节约成 本，终端要求同时 接入多个切片，如 辅助驾驶的同时下 载地图、音乐等。,GROUP C: 隔离要 求低，成本低、终 端要求同时接入多 个切片，如同时上 网、看视频等。,Slice1,Slice2,Slice3,Slice4,Slice5,Slice6,Common CPUDM,NSS FNR F,Common CPPCF,AUS F,NSS FUD M,PC FNR FUPF,按需定制满足不同场景的需求,RAN NSSMF,TN NSSMF,CN NSSMF,NSMF(分配 NSI、S-NSSAI),CSMF(Portal),切片隔离度需求（Isolation Level）,TN,UE,AN,CN,隔离要求,高,中,低,创建物理隔离 切片，专用S- NSSAI,分配逻辑隔离 切片，专用S- NSSAI,分配共享切片， 专用S-NSSAI,隔离要求（高/中/低）直接影响资源消耗与资费标准，需要根据企业需求定制,备注：1 个NSI对应多个S-NSSAI,TN,UE,AN,CN,TN,UE,AN,CN,统一的E2E切片管理系统,p 切片经营关键字：灵活性、多场景、实时、自动化、智能化p 构建运营商切片业务管理平台，对各专业子切片实现统一编排管理，构建面向客户的E2E切片服务,CSMF（网络切片运营）,受理Portal,客户经理,运营人员,能力开放（API）,第三方系统（大型企业自有系统/APP）,自有系统（OSS 2.0、BSS等）,自服务Portal,企业用户,运营Portal,切片开通,NSMF（网络切片管理）,切片编排管理,切片网络设计网络资源评估,切片模板管理切片模板管理切片模板目录,切片实例监控切片性能监控切片告警监控,切片资源管理,切片编排与开通,无线网NSSMF,传输网NSSMF,核心网NSSMF,切片模板设计,商品管理商品创建商品删除,订单管理,商品开通,商品订购,计费系统切片计费账单管理,成员管理成员开通成员删除,业务监控切片监控成员监控,#1,切片全生命周期管理和业务流程,创建,监控,优化,统计,释放,切片关键SLA参数,可根据表中切片SLA参数，组合设计和部署不同的网络切片，满足各行业的需求,切片SLA监控,E2E切片呈现,每个切片SLA指标,每个切片 统计分析,单域切片呈现,在线 用户数,E2E上下行吞吐率,单域上下行吞吐率,吞吐率分布占比,在线用户分布,分布统计,.,均值 &TopN,上下行平均速率,平均在线用户数,无线,小区切片级 吞吐率,承载,云核,VPN业务 上下行吞吐量,丢包率,抖动,用户数,上下行 吞吐率,下 钻,多切片整体统计,总实例数,总在线人数,总上下行吞吐率,.,.,签约 用户数,E2E时延,时延分比占比,时延TopN用户列表,总签约用户数,来源于腾讯/电网等测试项目交流,目录,21,典型场景：新媒体赛事直播切片需求,5G 上 行 ，50Mbps 4K信号,直播云,现场直播信号优先利用切片上行,5G切片,CPE 1,CPE 2,5G下行 20Mbps 4K信号,机顶盒和4K显示 屏,现场观众使用下行带宽资源,p现场专网保障多机位、移动摄像 机，实现多 视角个性化直播p替代昂贵的卫星和专线上行转播信号（传统卫 星价格昂贵）p现场工作人员指挥调度网络切片隔离（指挥、 安全、监控、医 疗、后勤等）p现场密集用户的网络服务进行区分,小算盘中国一年：马拉松1100场每场保障(VIP、管理三大球赛1000场专网）收入按50万计演唱会2000场算，运营商可拓展收入为20亿,转播媒体切片1：赛场地点范围、时间、摄像 头个数，转播车、本地带宽需求、时延需求、 上传带宽需求工作人员切片2：人员数量、设备类型（对讲、 监控摄像头）和数量、带宽需求VIP观众切片3：VIP数量、带宽需求,赛事服务需求,切片设计方案,典型场景：工业园区小微型切片专网,工厂/园区5G基站,园区数据报文,公网数据报文,控制箱,摄像头,AGV,传感器,RFID终端机,机械臂,预测性维护,质量智能分析预测,智能排产/产能预测,实时控制/决策支持,工厂/园区的终端设备,UPFSMF,UPFSMF,5GC,SMF,eMBB,mMTC,SMF,UPF,工业园区小微切片,5GC,eMBB,URLLC,运营商公共切片,互联网,UPF,典型场景：车联网需要多种类型的5G切片,车联网5G网络需求,2025年车辆全部联网，全球市场规模8300亿美元,更高效5G车车/车路协同，交通流量大增,更安全5G+自动驾驶+行人警告，安全性 更高,埃森哲,5G促进车联网行业发展,车车通信,碰撞告警，车辆编队等，安全刹车距离厘 米级，时延 5ms，可靠性99.999%,车路协同,交通信息广播，信号灯预警，提高交通效 率，预防拥堵。时延10ms,行人告警减少交通事故，时延10ms,车上娱乐,高清视频，游戏，地图导航，带宽 100M1Gbps,车联网切片方案示例,自动驾驶网络切片,车联网企业，租用电信运营商1G带宽，5ms时 延，5个MEC-DC切片，覆盖广州-深圳高速公 路沿途87个TA,广州-天河,深圳-罗湖,娱乐网络切片,租用电信运营商5G带宽，100ms时延切片,核 心DC 100T存储算力，覆盖高速公路沿途87个 TA,车辆辅助驾驶切片,租用电信运营商1G带宽，100ms时延，具备防 攻击篡改高安全等级切片，覆盖高速公路沿途 87个TA,S1,S2,S3,自动驾驶切片,高速娱乐网切片,ININ,进入车联网范围,中途故障发生,车辆辅助驾驶切片,IN,离开车联网范围,自动驾驶切片,高速娱乐网切片,OUTOUT车辆辅助驾驶切片OUT,车联网 企业,高速娱乐网切片,计费,自动驾驶切片监控车流量增多，2C用户增多高速娱乐网切片扩容车流量减少，2C用户回落高速娱乐网切片收缩,典型场景：智能电网多样化5G业务需求,生产控 制区 ,生产非 控区 II,生产管 理区 III,信息管 理区 ,互联网+ 业务电力用户,可靠性要求 时延要求,电,力信,息 通 信 安 全 分 区,外 部,谢谢！,