5GC基础自学系列 | 5GC基础之网络切片

Posted 2022-03-25 COCOgsta

视频来源：51学通信《5G核心网基础、协议与信令流程》

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主要内容

介绍5GC中的网络切片

• 什么是网络切片
• 网络切片的相关标识符
• 网络切片的基本选择原则
• 网络切片怎么切？（切片的生命周期管理）
• 网络切片和网络服务模板的概念与基本设计流程

什么是网络切片？

TS23.501中的定义：

Network Slice（网络切片）：A logical network that provides specific network capabilities and network characteristics.

• 逻辑网络，不是物理网络。即物理资源是共用的。
• 这个逻辑网络提供了不同的网络能力及特征（Qos、网元、业务等）

Network Slice instance（网络切片实例）：A set of Network Function instances and the required resources (e.g. Compute, storage and networking resources) which from a deployed Network Slice.

• 一堆活的网元功能（AMF、SMF等）以及它们所需要的资源（CPU、硬盘、网卡等）构成了一个活的（已部署的）网络切片。
• 通过NSI ID区分不同的网络切片实例。

说白一点，网络切片就是为5G各类业务所按需定制的逻辑专网。

网络切片是端到端的概念，包括：5G接入网+传输网/承载网+5G核心网。

网络切片的背景

5G主打的3种不同应用场景：eMBB、mMTC、uRLLC对网络的需求差异极大，主要有以下几个方面。

需求差异大，为了满足需求，就要给不同应用建专网。

但物理专网？？不存在的。。。

那就只好逻辑专网了。

网络切片的基本特点

物理资源共享复用，节约建网成本。对用户来说，价格比专网便宜。

切片之间隔离，切片之间彼此不可见，安全有保障。

• 依赖切片选择流程、虚拟化和容器技术、VPN等技术来实现隔离性。

按需定制，快速部署，缩短TTM。

• 例如某初创客户可以先买支持500用户的切片，先买1年。1年后可续约并扩容到1000用户。扩容过程还可以在线完成，TTM（商用周期）大大缩短。例如切片中单个网元的扩容或部署可以达到分钟级别。
• 1年之后万一客户不想租了，还可以把切片删除，资源释放与回收。

新的生态系统和商业模式

• 传统模式是线下销售（营业厅）、手工开户。切片可以通过在线方式订购，实时开通。并给客户提供自管理入口。并且可以结合NEF给客户开放很多API接口，将客户感兴趣的一些内容（如某TA下的UE总数、是否连接态等信息）暴露给客户。

网络切片逻辑拓扑举例

网络切片物理拓扑举例

网络切片的相关标识

S-NSSAI（Single Network Slice Selection Assistance Information）：唯一标识一个网络切片。

NSSAI则是多个S-NSSAI的集合，标识一组切片。

网络切片的选择简述

为帮助UE完成切片的选择，5G引入了NSSF（网络切片选择功能）网元，用于为UE选择切片实例、选择切片的入口AMF、确定Allowed-NSSAI。

UE的切片选择包括两个部分：

1）初始注册流程中，选择属于该切片的AMF，并确定Allowed-NSSAI。

2）建立该切片的PDU会话（选择合适的SMF、UPF等）

网络切片实例（NSI）的生命周期管理

生命周期管理是一个通用的概念，和人类似（出生、成长、衰老、死亡）。

网元、网络切片都有生命周期，对应四阶段（创建/入网、扩容、缩容、释放/退网）

网络切片实例的生命周期管理（LCM）在TR28.801中提出：

切片模板及切片模板的设计

切片模板（或者叫网络服务模板。对外即北向切片模板，对内要转换成MANO所识别的网络服务模板）描述了所需要的网元类型及规格、需要的资源、连接等信息。

有了切片模板，就可以通过NFV架构中的MANO（编排器+VNFM+VIM+EMS）完成切片的生命周期管理。

网络服务模板说白了就是一个文本文件，有HOT、OVF、TOSCA几种格式。

理想化的网络切片售卖

也许有一天，我们可以像空间商售卖云主机一样来售卖网络切片。也就是网络切片即服务（NSaaS：Network Slice As a Service）

补充：切片管理器+MANO创建切片举例

切片管理器：

• CSMF：（Communication Service Management Function）是通信服务管理功能。租户或企业可以通过CSMF向运营商订购切片，并提交相关的需求，比如在线用户数、平均用户速率、时延需求等。
• NSMF：（Network Slice Management Function）负责切片的编排和部署。将CSMF的需求自动转化为切片需要的SLA，并把端到端切片需求分解为子切片需求。
• NSSMF：（Network Slice Subnet Management Function）负责子切片的编排和部署。最后切片模板转化为网络服务的模板，再通过MANO进行切片的部署。

MANO：

三个维度的LCM：

• Orchestrator：编排器，负责网络服务（如5GC、IMS）的LCM
• VNFM：VNF的LCM
• VIM：VM的LCM

EMS负责网元的FCAPS