网络切片从某种意义上可以认为是轻量级的5G专网,如果说垂直行业独立5G专网需要大规模投资、技术研发和长时间商业验证才能进入成熟发展期,那么网络切片相对更容易落地。
5G自打诞生起就被赋予了有别于此前移动通信的更宏大的使命,即面向万千垂直行业进行数字化赋能,这也是“5G改变社会”之说的来由。基于千行百业行业差异化的需求,5G专网成为了布局这一领域行之有效的手段。
从实现手段来讲,5G专网主要有两种实现方式,一种为基于独立的网络资源建设的5G行业网络;另一种为基于公网按照业务需求定义的逻辑子网,也就是网络切片。以目前来看,我国大陆运营商更偏向于“公网专用”为优先的方案,并且从实际进展来看,后者的进度显然要更快。
物联网智库专家赵小飞曾指出,“网络切片从某种意义上可以认为是轻量级的5G专网,如果说垂直行业独立5G专网需要大规模投资、技术研发和长时间商业验证才能进入成熟发展期,那么网络切片相对更容易落地。”
谈及5G切片,或许大多数非业内人士并不能理解为什么5G可以被“切片”。切片,意为从物体上切出一个扁薄的片状,多用于生物、医学当中。那么5G中的“切片”到底是如何切?切的是什么?能切出怎样的价值?以及与专网相比为什么“它”更容易实现?这就是今天本文所要讲述的。
5G切片是什么?为什么需要它?
面向5G,业界有一个著名的比喻,相比4G高带宽的网络像一把吹毛可断、削铁如泥的利刃,5G则更像一把灵活多变、功能十全的瑞士军刀。
因为从5G的特征来看,其蕴含了三大原子能力——超大带宽(eMBB)、超低时延和高可靠(uRLLC)以及海量连接(mMTC),因此5G主要面向的也是“海纳百川”的物联网。不同于当下主流的消费设备,物联网领域千行百业、分门别类,对网络的移动性、安全性、时延、可靠性,乃至计费方式分别提出了不同的需求。因而更需要5G网络能因地制宜地提供差异化的解决方案。
比如,当5G应用于现下如火如荼的自动驾驶当中,往往在极短的时间里就能决定一车人的生命安全,这需要汽车除了有着敏锐的感知和计算能力之外,还要有绝对快的传输速度和比智能手机上更低时延的通信保障,通常这一延迟时间不能超过几毫秒。
而在其他静态物联网应用中,比如消防烟感、水表气表、测温测试等领域,则通常对数据传输速度没有太高的要求,也不需要太低的时延条件,但由于这些设备通常遍布城市每个角落,因而就需要海量的连接能力,保障它们的实时在线。
因而业界提出利用“网络切片”来实现5G一张网感知千行百业不同业务类型的设想,原理就是将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络,每一个虚拟网络根据不同服务需求,比如时延、带宽、安全性、可靠性等来划分,可以独立为每一个应用场景提供服务。
用通俗的比喻来讲,5G网络就好比一条很宽的公路,切片就类似于在这条公路上划分出不同的道路(网络资源),每条道路上都有自己专属的用途和规则(切片规则),承载不同的独有适合的交通工具(业务需求),比如在自行车道上可以骑自行车,在公交专用道上可以跑公交车,在慢车道上可以跑低速行驶的小汽车等等,这样就能最高效地发挥这条道路的交通属性。
当然,上述例子仅显示了在物理层面上的划分,实际中5G网络切片则可以发挥网络功能虚拟化、软件定义网络等技术,理论上可以划分出更多虚拟网络。
5G切片“切”的是什么?
其实像网络切片为不同数据业务进行分类,制定优先级并不是5G时代的专利,从3G时代开始,数据业务让手机上网这一业务异军突起,并在后来的4G中甚至大有替代语音业务的势头。
数据的业务有许多种,但网络资源却是有限的,如何对不同的数据业务排定优先级?最简单的方式便是对业务进行不同的划分,并按照业务需求给出不同的资源适配,从而做到网络服务的最优解,这就是QoS(Quality of Service)。
这种方式在4G时代可以说是大获成功,QoS等级也从3G时代的4种增加到了9种,根据业务的不同需求进行了更加细致的划分,在管理上提供更加精细化的服务。从第一等级到第四等级为保证速率类,比如会话语音业务、会话视频业务等;第五等级到第九等级为不保证速率类,比如直播流媒体、交互式游戏等等。
但以上皆有一个共同点,无论3G还是4G皆是以服务人为主。广和通IoT产品行销总监熊波表示,网络发展一般分为三代,第一代以PC为连接点的互联网,第二代以手机为主的移动互联网,第三代则是正在快速发展中的物联网。4G处在移动互联网的阶段,主要需求还是手机、平板等手持的设备,垂直行业类的业务需求不多,因而对切片的诉求并不大。
5G就像是一个拥有“三头六臂”的“小哪吒”,比如eMBB主要在于网络峰值速率、容量、频谱效率、移动性、网络能效等这些指标,与以往3G、4G发挥的主要功能一致;uRLLC主要在于高可靠性、低时延和移动性;mMTC则主要在于连接数量方面。
这三种功能实际对应的业务也是千差万别,比如uRLLC就能满足自动驾驶、远程机器操控等对时延比较敏感的业务场景;mMTC对于数据下载的速度、移动性等指标没有特别要求,但却能广泛适用于智能水表、气表、烟感等应用场景中。
于是,要实现5G物联网的宏大愿景,就需要把原来QoS只局限于一张网络内部的二维服务模式立体化,拓展到三维。比如建立三大类子网络——eMBB、mMTC和uRLLC,这些网络之间相互独立不受影响,每张子网络内部的不同业务再使用Qos来管理。并且在同一类子网络下还能再度资源划分,形成更低一层的子网络。比如对uRLLC切片再细化出自动驾驶类子网络、工业控制类子网络、远程医疗子网络……
总而言之,切片越多,就意味着应用越多,应用越多,也就意味着网络的价值越大,进而得到的投资回报也就越大。
5G切片还是行业专网?
触及到利益的争论,一定有不同的意见,就如同文章开头提到。其实在业界也一直存在两种态度,一种力挺基于公网的模式,比如用切片技术来实现;另一种则力挺基于独立频段的专网网络。
熊波认为,按照业务需求定义逻辑子网,在一个物理网络下切片运营,一般不需独立网络资源,有助于高效的让垂直行业在一个5G物理网络中运作。而独立专网方式则需要申请独立的网络资源,建设运维成本都会比较高,对行业客户的使用门槛会很高,不利于垂直行业的铺开。
另外从标准方面来看,5G网络切片经历了R15版本的基本架构定义,R16版本的功能增强,具备了可使用的基础能力,即将在明年冻结的R17中,也会对切片能力进行更细粒度上的增强。
并且,切片在5G Advanced也是一个技术发展重点,属于使能的一部分,会在原来的基础上进行技术增强:一是当前的网络切片配置主要是通过手工配置,在5G-Advanced会实现智能化配置,比如配置参数的自动化的闭环控制;二是SLA(服务等级协议)保障,更好地保障SLA服务,同时让切片用户也能看见切片资源的使用情况;三是更好地结合垂直行业,将切片业务和垂直行业自身的一些特点结合得更紧密,比如行业对切片网络的查询、跟踪、预警需求。
当然,这也并不意味着基于独立网络资源的专网就无法发挥。不久前,工信部联合发改委等十部门联合印发的《5G应用“扬帆”行动计划(2021—2023年)》中就提到,“开展5G工业专用频率需求以及其他无线电系统兼容性研究,研究制定适合我国的5G工业专用频率使用许可模式和管理规则。”
可以说,在将来很长的时间里,公专网可能会处于一个长期共存、互为补充的局面,在发挥基于公网的切片优势的同时,也将会探索出基于独立频段在特殊领域中为特殊行业用户提供服务的可能。然而,总的来说我国独立的5G专网的进度还是较为缓慢的。
而就切片来说,其进度并非一帆风顺,但却快速落地于物流、能源、电力等对切片需求更紧迫的行业中。5G应用最终落地取决于终端、芯片、系统集成等生态全方位的努力,而其中最关键的环节之一非模组行业莫属了。
模组是垂直行业的5G入口,也是业务应用、操作系统、通信芯片的汇聚点,因而模组厂商要积极地投身到切片业务的研究探索中,和行业客户、运营商、行业生态伙伴一起推动去解决:切片特性如何能方便地落地、切片如何和垂直行业应用结合地更紧密等问题。
前不久,广和通加入到了5GSA联盟,作为模组厂商,广和通将与联盟内的生态伙伴一同探讨端到端切片治理系统建设,与生态伙伴共同推动垂直领域切片商用方案落地,在未来5G切片同盟的工作中创新商业模式和网络切片治理方法,与同盟成员一起将切片应用到各个垂直行业,助力数字化转型,为社会缔造更大价值。
结语
一句话,无切片,不To B有绝对的道理可言,切片也是以往代际移动通信区别于5G的关键差异,基于网络切片,也让5G真正有了赋能千行百业的技术支撑。
关于5GSA
5G切片产业联盟(5G Slicing Association,5G SA)旨在联合行业伙伴,运用5G网络切片技术使能商业转型,推动社会变革。面向千行百业,打造按需定制差异化的5G网络切片,通过5G切片技术为全行业、全社会创造更大价值。作为技术桥梁,5G SA将持续汇总各项目及组织在网络切片领域的工作成果,并将成功案例传递给垂直行业。5G SA将不遗余力地探索5G切片商业模型,研究技术实现方式,促进行业高效运营,激活数字化业务创新。
本文特别鸣谢:深圳市广和通无线股份有限公司IoT产品行销总监熊波提供采访机会并给予支持。
参考资料:
1．《5G网络切片赋予千行百业新机遇,商品化才能实现共赢?》物联网智库
2．《5G网络切片,到底是什么?》．无线深海
3．《读懂5G切片,这篇文章不可错过!》．中兴文档
4．《通俗科普:什么叫5G网络切片?》,网优雇佣军
5．《2000亿美元的市场机遇: 5G切片, 切什么?怎么切?有何用?【物女心经】》物联网智库
(审核编辑: 智汇小新)