8.1、5G网络切片认识篇

首先，3G上网时代来临，流量高速增长，但是网络资源有限，不可能保证所有业务都能全速进行，总得捡重要的首先保障，因此就对业务进行分类，给予不同优先级的业务不同的资源，不同的服务质量，这就是QoS（Quality of Service）。

后来，对所有用户的各种类型的业务根据不同业务对时延、丢包率的不同要求进行了如下的分类：

会话类：语音和视频电话就是最典型的会话类业务，其特点是端到端时延小，业务量上下行对称或几乎对称。

交互类：交互类业务一般指的是终端和服务器进行在线数据交互的业务，特点是请求响应模式。最典型的交互类业务就是网页浏览、数据库检索、网络游戏等。

流媒体类：流类业务也是实时性的，但是由于它是单向传输，不需要进行交互，所以实时性要求没有会话类业务那么严格，并且允许一定的丢包率和错包率。典型的流类业务是人们在网络上欣赏音频或者视频节目。

后台类：背景类业务包括一些自动的后台电子邮件接收、彩信或者接收一些文件和数据库下载。这类业务的特点是用户对传输时间没有特别的要求，但是对丢包率的要求很高。

根据这些不同的业务的需求罗列优先级，优先保证对网络要求高的业务，然后再兼顾低优先级的业务，这样所有业务都能基本满足。

进入4G时代，定义了9种最基本的QoS等级，对于不同业务的服务级别的管理更加精细化，如下图：

随后，进入5G时代，5G不再只用于人和人之间的通信，而是万物互联：

增强型移动宽带（eMBB）：需要关注峰值速率，容量，频谱效率，移动性，网络能效等这些指标，和传统的3G和4G类似。

海量机器通信（mMTC）：主要关注连接数，对下载速率，移动性等指标不太关心。

高可靠低时延通信（uRLLC）：主要关注高可靠性，移动性和超低时延，对连接数，峰值速率，容量，频谱效率，网络能效等指标都没有太大需求。

例如，自动驾驶需要在行驶过程中，为了应对危险，需要在1毫秒左右的超低时延内和网络进行极高可靠的通信。与之不同的是，自来水公司拥有成千上万个智能水表需要上报数据，因此超大容量是至关重要的，至于网速慢一些，误码率高一些问题都不大。

这些不同业务截然不同的特点，让脱胎于3G和4G时代，仅针对智能手机的移动宽带业务的QoS方案使用起来捉襟见肘。

在5G时代“万物互联”的宏大构想内，除了eMBB继承自之前的手机上网业务之外，mMTC和uRLLC都是属于物联网业务。运营商要开展物联网业务，必然涉及到和其他物联网服务提供商的合作和定制化，如何为合作伙伴提供一张按需定制，独立运维，稳定高效的网络，也就成了亟需解决的技术需求。

于是，这些聪明的工程师想到了一个点子：何不布上几张独立的子网络来支持5G的几大场景？这些子网络的无线、承载和核心网等资源都完全和其他网络隔离开来，而QoS依旧只局限在某一张子网络的内部进行服务质量管理。

比如说，我们建上三大类子网络：eMBB，mMTC和uRLLC各一类，这些网络之间是独立不受影响，每张子网络内部的不同业务依旧使用QoS来管理。并且在同一类子网络之下，还可以再次进行资源的划分，形成更低一层的子网络，比如mMTC子网络还可以按需分为：智能停车子网络，自动抄表子网络，智慧农业子网络等等。相当于把QoS从二维扩展到了三维，这些相互隔离的子网络就叫做网络切片或者子切片。

既然要切片，首先必须要把各个模块统一起来管理，形成一个有机整体，然后才能有切片的可能，那么5G是怎样实现各个模块的统一管理和资源切分呢？这就要引入NFV和SDN技术了。

NFV的全称是“Network function virtualization”，这就是大名鼎鼎的虚拟化。随着通用服务器处理能力的大幅增强，便有了余力拿出一部分资源作为虚拟化层，把网络中的计算（类似电脑的CPU，内存）、存储（类似电脑的硬盘），以及网络（类似电脑的网卡）这些资源进行统一管理，按需划分。这样一来，一台，甚至多台物理服务器的硬件就形成了资源池，可以按照需要划分成若干逻辑服务器，供各种应用来使用。

SDN的全称是“Software Defined Network”，又叫软件定义网络。区别于传统网络中的各个路由转发节点各自为政，独立工作的现状，SDN引入了中枢控制节点：控制器，用来统一指挥下层设备的数据往哪里发，下层网络设备只需要照着执行即可。这样一来，就像网络有了大脑一样，可以实现控制和转发分离，网络灵活性和可扩展性大为增强。