1 需求概述
5G業(yè)務將呈現(xiàn)出多場景、差異化的特點，如移動上網(wǎng)業(yè)務聚焦帶寬，自動駕駛業(yè)務需要低延時和高可靠性保障，物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務要支持巨大的連接數(shù)量。對此，5G的無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)都進行了功能重構，根據(jù)業(yè)務類型改變設備處理單元的物理部署位置，并通過切片在同一張物理網(wǎng)絡上對不同類型業(yè)務構建獨立的端到端邏輯網(wǎng)絡。
同時5G是一個開放網(wǎng)絡，可以提供面向垂直行業(yè)和租賃業(yè)務的應用需求，5G承載網(wǎng)是5G端到端業(yè)務路徑的一部分，因而要求承載網(wǎng)絡支持5G切片的業(yè)務隔離和獨立運維需求，為不同類型的業(yè)務分配不同的承載網(wǎng)切片。
2 Flex-Slicing靈活切片
中興通訊在業(yè)界首個向ITU-T提出了承載網(wǎng)網(wǎng)絡切片的創(chuàng)新提案，全面地闡述了承載網(wǎng)網(wǎng)絡切片的分層架構模型與控制面架構。
2.1 基于SDN的網(wǎng)絡切片架構
承載網(wǎng)網(wǎng)絡切片是通過對網(wǎng)絡的拓撲資源（如鏈路、節(jié)點、端口等）進行虛擬化，按需組織形成多個虛擬網(wǎng)絡vNet（即切片網(wǎng)絡）。從整體架構上分為業(yè)務層、切片網(wǎng)絡層、物理網(wǎng)絡層，如圖1所示。虛擬網(wǎng)絡vNet具有類似物理網(wǎng)絡的特征，包括獨立的管理面、控制面和轉發(fā)面，各虛擬網(wǎng)絡之上可以獨立支持各種業(yè)務，如 L2VPN、L3VPN等。
圖1 基于SDN的承載網(wǎng)絡切片架構
SDN實現(xiàn)了控制面和轉發(fā)面的解耦，使得物理網(wǎng)絡具有了開放、可編程特征，支持未來網(wǎng)絡體系結構和業(yè)務的創(chuàng)新。借助SDN，控制面可將物理轉發(fā)資源抽象成虛擬的設備節(jié)點、邏輯連接，并根據(jù)策略將這些虛擬資源進行分組管理，形成獨立的邏輯切片vNet。
圖1中的切片控制器vNet Hypervisor，是實現(xiàn)網(wǎng)絡切片的一種特殊的SDN Controller，負責vNet虛擬資源到物理資源的映射、vNet創(chuàng)建管理。業(yè)務層的控制器vNet Controller是vNet資源的使用者，只能看到分配給自己的vNet資源，可以在自己的vNet上創(chuàng)建各種業(yè)務（如L2VPN、L3VPN），并負責業(yè)務生命周期控制。每個vNet對應一個獨立的vNet Controller，支持vNet間控制面和管理面的隔離。Common Control Function是通用SDN控制器的主要組件，當不需要網(wǎng)絡虛擬化時，此組件可直接控制物理網(wǎng)絡。而SDNO負責 vNet Hypervisor上的切片編排策略、vNet的生命周期控制。
2.2 設備轉發(fā)面切片技術
轉發(fā)面可根據(jù)業(yè)務需求確定切片方式，可以采用軟切片方案，如基于MPLS、SR、VxLAN的隧道技術，基于VPN、VLAN等的虛擬化技術；也可以采用硬切片方案，如FlexE、OTN、WDM技術等；也可以混合采用硬切片、軟切片的方案，硬切片方式保證業(yè)務的隔離安全、低時延等需求，軟切片方式支持業(yè)務的帶寬復用。
除了轉發(fā)面，同時對網(wǎng)元內(nèi)部的計算、存儲等資源進行切片，就形成了虛擬網(wǎng)元，我們稱之為設備切片。虛擬網(wǎng)元具有類似物理網(wǎng)元的特征，包括獨立的轉發(fā)面、控制面、管理面。虛擬網(wǎng)元間支持獨立的拓樸連接，支持CPU和內(nèi)存資源的隔離、控制和配置通道的隔離，支持切片的獨立部署和升級。
2.3 基于FlexE的硬切片技術
Flexible Ethernet （靈活以太網(wǎng)）可以實現(xiàn)基于PHY層的切片轉發(fā)，提供剛性管道隔離，實現(xiàn)帶寬靈活分配。而基于FlexE Cross-connection的FlexE Channel則將業(yè)務隔離從端口級擴展到網(wǎng)絡級，可對不同業(yè)務實現(xiàn)端到端子信道隔離，為5G承載網(wǎng)絡切片提供最佳轉發(fā)面支撐。同時，基于FlexE Channel技術的保護倒換能做到1ms以內(nèi)，把電信級保護提升到了工業(yè)控制級。針對uRLLC業(yè)務，采用基于FlexE Channel的硬切片技術，解決了波長穿通方案業(yè)務顆粒度過大、承載效率偏低的問題，以及軟切片技術時延偏大、無法物理隔離的問題。
2.4 承載網(wǎng)與無線、核心網(wǎng)切片的協(xié)同
圖2 承載網(wǎng)與無線、核心網(wǎng)切片的協(xié)同
對于5G業(yè)務端到端的網(wǎng)絡分片，需要無線網(wǎng)絡、核心網(wǎng)和承載網(wǎng)共同配合完成。可根據(jù)無線業(yè)務的隔離、時延等屬性對承載網(wǎng)的切片進行定義；并根據(jù)實際情況，靈活選擇業(yè)務端口、VLAN、IP的DSCP等進行RAN的業(yè)務和承載網(wǎng)的切片之間的映射。
RAN、核心網(wǎng)、承載網(wǎng)三者之間的協(xié)同通過基于SDN/NFV架構的切片編排器完成，如圖2所示。其中，SDNO負責承載切片編排，并通過SDNC完成承載切片布署。而Global Orchestrator（GSO)完成無線和承載之間跨域的業(yè)務協(xié)調(diào)和編排， 可同時協(xié)調(diào)CN子切片管理（CN NSSMF）、RAN子切片管理（RAN NSSMF） 和承載網(wǎng)子切片管理（BN NSSMF）, 從而實現(xiàn)5G業(yè)務的端到端切片，并通過各切片的不同功能屬性滿足5G業(yè)務的差異化需求。
3 中興通訊率先發(fā)布支持5G端到端網(wǎng)絡切片的實時編排器
中興通訊推出業(yè)界首個電信級端到端5G網(wǎng)絡切片，實現(xiàn)無線、固網(wǎng)、承載、核心網(wǎng)、大視頻的端到端分鐘級部署，實現(xiàn)虛擬資源和物理資源的統(tǒng)一編排，秒級彈性以及基于AI的智能運維。
在MWC 2018世界移動大會，中興通訊發(fā)布并演示了業(yè)界首個實時編排的5G端到端網(wǎng)絡切片。中興通訊電信級DevOps Builder是全球首個可商用的電信級DevOps環(huán)境，可提供端到端的自動化網(wǎng)絡切片運維。此次發(fā)布的電信級全產(chǎn)品端到端編排的網(wǎng)絡切片，現(xiàn)場分別演示了eMBB大視頻切片和uRLLC低時延切片，覆蓋接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)全領域，如圖3所示。
圖3 端到端網(wǎng)絡切片的組網(wǎng)
3.1 可定制端到端的切片時延場景
圖4為8個機器人模擬工業(yè)控制的場景，機器人是以串行方式控制的。 第一個機器人接收到命令后，開始跳舞，并通過網(wǎng)絡切片將此命令發(fā)送給第二個機器人，以此類推，因此最后的一個機器人的跳舞動作要比第一個機器人慢7倍的網(wǎng)絡切片時延時間。 如圖4左側所示。
圖4 可定制時延場景：機器人跳舞(千手觀音)
控制器UI界面上的調(diào)音臺分為整體時延控制Toolbar，和各NF詳細參數(shù)調(diào)節(jié)Toolbar，分別適應不同層級客戶的需求。先設置切片時延為100ms，此時能看機器人之間動作不同步，不整齊。 接著通過調(diào)音臺設置切片時延為1ms，可以看到機器人間動作同步，整齊劃一。 是因為接收到時延調(diào)整命令后，RAN、核心網(wǎng)和承載網(wǎng)對網(wǎng)絡進行優(yōu)化和重構。 RAN進行深度優(yōu)化，以提供低時延保證；核心網(wǎng)將UPF功能下移到邊緣DC，以盡量減少時延；承載網(wǎng)對傳輸路由進行調(diào)整，實現(xiàn)低時延業(yè)務的一跳直達。
通過調(diào)節(jié)整體Toolbar，不斷縮小時延要求，機器人動作從不整齊向整齊過渡；或不斷調(diào)大時延要求，機器人動作從整齊向千手觀音效果過渡。
3.2 eMBB大視頻端到端切片
在iPAD樹上面的6個iPAD采用5G CPE方式接入，通過Front Haul接入到邊緣DC，下面的6個iPAD采用PON方式接入，這兩種都通過Back haul接入到中心DC，如圖5所示。
圖5 eMBB大視頻切片組網(wǎng)
當有4個用戶觀看視頻時，此時在DevOps Builder Screen能看到數(shù)據(jù)流量，業(yè)務正常。 當用戶數(shù)量增加，系統(tǒng)自動檢測并通過彈性切片安排更多的資源，如MANO發(fā)送增加帶寬的命令給控制器，使得承載網(wǎng)絡提供更大的帶寬，來滿足業(yè)務的需求。因而視頻會有幾秒顯示馬賽克，隨后恢復正常。
在峰值時段，用戶數(shù)量持續(xù)增加，達到網(wǎng)絡的極限帶寬，并且有4個iPAD觀看相同視頻源。系統(tǒng)檢測到帶寬不足，并產(chǎn)生告警。同時系統(tǒng)通過智能分析，觸發(fā)CDN從中心DC下沉到edge DC。此時業(yè)務帶寬降低，并且告警消失。視頻會有幾秒顯示馬賽克，隨后恢復正常。
通過電信級DevOps Builder可進行切片的智能運維運營，根據(jù)網(wǎng)絡現(xiàn)狀和定制化KPI指標，可實現(xiàn)網(wǎng)絡的智能調(diào)整和全面優(yōu)化，實現(xiàn)端到端的資源協(xié)同，可為運營商提供快速、敏捷、精準的SLA網(wǎng)絡服務，極大優(yōu)化網(wǎng)絡資源并提升資源利用率，滿足5G時代復雜多樣的網(wǎng)絡需求。
作為全球領先的綜合通信解決方案提供商，中興通訊與各行業(yè)廣泛開展合作，對5G核心技術進行測試評估，依托5G網(wǎng)絡切片，推進5G創(chuàng)新，助力數(shù)字化轉型。
