5GC基础自学系列 | 5GC基础之网络切片

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

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