0、背景

? ? ? ? 網(wǎng)絡(luò)切片作為一種比較前沿的技術(shù)，當(dāng)前并沒(méi)有太多系統(tǒng)的資料可以學(xué)習(xí)，很多的技術(shù)資料都是比較分散地分布在論文和一些技術(shù)博客中，筆者當(dāng)前是通過(guò)論文的解讀獲取相關(guān)的技術(shù)信息，在過(guò)程中筆者總結(jié)了相關(guān)的技術(shù)棧，本文就是針對(duì)該技術(shù)棧的一次探討，拋磚引玉，為讀者入門網(wǎng)絡(luò)切片提供一些幫助。

1、網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)棧

? ? ? ? 想要系統(tǒng)化地了解一門技術(shù)，首先要了解為何要使用這種技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)切片的前身是通信網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)被廣泛使用的QOS技術(shù)，這是一種衡量用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量滿意度的指標(biāo)。但是QOS技術(shù)是建立在傳統(tǒng)的垂直網(wǎng)絡(luò)中的，并不能為用戶提供更加靈活、端到端的服務(wù)體驗(yàn)。隨著用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)的關(guān)注度越來(lái)越高，一種更大范圍的QOS技術(shù)被提出，這種技術(shù)是建立在當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的熱潮SDN和虛擬化技術(shù)NFV基礎(chǔ)之上的，它可以為用戶提供定制化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，保證用戶服務(wù)的連續(xù)性。如下圖所示，是基于5G的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)棧，圖中將網(wǎng)絡(luò)切片的技術(shù)劃分為虛擬化技術(shù)、移動(dòng)管理技術(shù)、SDN、5G通信技術(shù)和各種算法。分別用來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣網(wǎng)絡(luò)資源的共享和網(wǎng)絡(luò)資源的隔離，共享是從硬件資源來(lái)說(shuō)的，隔離則是一種邏輯上的分離。

2、基于虛擬化的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

? ? ? ? 要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，需要有哪些基本的技術(shù)能力呢？首先網(wǎng)絡(luò)切片是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源所做的劃分，因此狹義的視角看，網(wǎng)絡(luò)切片就是網(wǎng)絡(luò)的虛擬化，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化主要是在網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備粒度上的虛擬化，網(wǎng)絡(luò)切片則更進(jìn)一步，是在鏈路資源上的虛擬化，包括通道，端口，頻譜資源，帶寬等更細(xì)的粒度。因此虛擬化技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)切片的一項(xiàng)基本技術(shù)，有了虛擬化技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的隔離，實(shí)現(xiàn)不同的用戶獨(dú)享網(wǎng)絡(luò)資源，這似乎就已經(jīng)足夠了，但是現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)通信還需要網(wǎng)絡(luò)具備更強(qiáng)的可擴(kuò)展性，更便捷的部署，甚至具備可編程能力。

? ? ? ? 網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化被映射到一個(gè)個(gè)的服務(wù)后，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)其靈活的部署，控制和管理，就需要一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如果采用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，部署一項(xiàng)新的服務(wù)，需要將鏈路上的每一個(gè)通信設(shè)備進(jìn)行逐個(gè)升級(jí)，當(dāng)服務(wù)無(wú)法滿足用戶需求時(shí)，資源的二次分配十分困難。在網(wǎng)絡(luò)資源的利用上，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是基于分布式的，無(wú)法從全局視角對(duì)端到端的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，因此需要一個(gè)全局視角的網(wǎng)絡(luò)控制器，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切片，這就是SDN控制器要做的事情。

3、基于SDN的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

? ? ? ? SDN控制器狹義的視角看，就是轉(zhuǎn)發(fā)控制分離，傳統(tǒng)的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)需要在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上先進(jìn)行學(xué)習(xí)，建立轉(zhuǎn)發(fā)表，然后報(bào)文才能被轉(zhuǎn)發(fā)，采用逐跳的方式。SDN則提供了一種集中學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)表的方式，也就是說(shuō)報(bào)文在設(shè)備上轉(zhuǎn)發(fā)前，會(huì)從SDN控制器得到轉(zhuǎn)發(fā)的表項(xiàng)，不需要設(shè)備自己學(xué)習(xí)。來(lái)到我們的網(wǎng)絡(luò)切片功能，如果引入SDN技術(shù)，那就可以在SDN控制器上，將切片涉及的網(wǎng)元提前規(guī)劃好，切片報(bào)文在每個(gè)網(wǎng)元上的轉(zhuǎn)發(fā)表也可以預(yù)先配置生成，然后下發(fā)到網(wǎng)元上，當(dāng)屬于該切片的報(bào)文到達(dá)網(wǎng)元時(shí)，就可以被轉(zhuǎn)發(fā)出去。如果切片中的設(shè)備都是支持SDN的，當(dāng)切片的需求發(fā)生變化的時(shí)候，只需要在控制器上做更改，不需要逐一去配置每臺(tái)設(shè)備，SDN可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片配置的統(tǒng)一規(guī)劃。還有一種場(chǎng)景，當(dāng)SDN是完全可編程的，如果切片中的某個(gè)協(xié)議或者通道需要進(jìn)行升級(jí)或者支持新的協(xié)議，因?yàn)镾DN的數(shù)據(jù)面被設(shè)計(jì)成協(xié)議無(wú)關(guān)，所以可以在控制面實(shí)現(xiàn)協(xié)議的編程，無(wú)須逐一升級(jí)每臺(tái)設(shè)備，SDN可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片的無(wú)中斷升級(jí)。

? ? ? ? 由于SDN控制器可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片資源的統(tǒng)一規(guī)劃和調(diào)度，所以它可以很方便地解決服務(wù)遷移的問(wèn)題，如下圖所示是終端在兩個(gè)基站間移動(dòng)時(shí)，切片中的RB資源被重新分配的過(guò)程。當(dāng)不采用SDN控制器時(shí)，如圖中右側(cè)所示，終端在A基站獲得了切片1，當(dāng)終端退出A基站的區(qū)域，進(jìn)入B基站的區(qū)域時(shí)，B基站并不知道終端需要多少RB資源，因此終端需要重新走一遍申請(qǐng)切片的流程。如果使用了SDN控制器，因?yàn)镾DN控制器具備全局視角，所有基站的RB資源被統(tǒng)一管理和分配，所以當(dāng)終端從基站A移動(dòng)到基站B之前，就可以知道需要有多少RB資源分配給終端，切片1可以在基站B上被提前分配好，不需要終端重新發(fā)起申請(qǐng)。

4、5G網(wǎng)絡(luò)通信下的網(wǎng)絡(luò)切片

? ? ? ? 我們知道網(wǎng)絡(luò)切片概念的提出就是隨著5G通信技術(shù)的發(fā)展，5G提出的大容量，多鏈接和低時(shí)延，本質(zhì)上就像是三個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)切片，在一個(gè)5G的基站上同時(shí)支持三種不同的服務(wù)。如下圖所示，是在一個(gè)5G基站上部署EMBB和URLLC的過(guò)程，在同一個(gè)基站上，EMBB需要支持更多的數(shù)據(jù)發(fā)送，所以切片資源上選擇長(zhǎng)包發(fā)送數(shù)據(jù)，URLLC需要支持低延遲，所以需要數(shù)據(jù)包更加短小，而且能被快速發(fā)送。這兩種不同的服務(wù)就可以選擇不同的切片方式。除了報(bào)文長(zhǎng)度外，在網(wǎng)絡(luò)切片中還可以包含其他更豐富的資源，比如說(shuō)無(wú)線頻譜資源RB，協(xié)議棧各層的通道等，都可以劃分成不同的切片供使用。

5、網(wǎng)絡(luò)切片相關(guān)算法

? ? ? ? 最后來(lái)到切片資源的管理和分配的算法實(shí)現(xiàn)。在技術(shù)棧中我們給出了三類算法，用戶行為感知算法，這類算法的功能是動(dòng)態(tài)識(shí)別用戶的切片需求，主要是根據(jù)用戶的報(bào)文特征，識(shí)別用戶當(dāng)前感興趣的數(shù)據(jù)源，然后提供相應(yīng)的切片保障；第二類算法是資源監(jiān)控和重分配算法，這類算法主要是根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的資源情況，動(dòng)態(tài)保障所有切片的資源供給，讓用戶得到的切片資源被穩(wěn)定提供；前兩類算法主要在切片編排器中被使用。接下來(lái)第三類算法是資源分配和調(diào)度算法，這類算法主要在切片控制器被使用，對(duì)無(wú)線資源進(jìn)行分配和控制。如下圖所示是網(wǎng)絡(luò)切片編排器和切片控制器中常用的一些算法，這些算法可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源和預(yù)測(cè)和識(shí)別，RB資源的劃分，感興趣的讀者可以自行研究。

6、小結(jié)

? ? ? ? 本文簡(jiǎn)單的論述了網(wǎng)絡(luò)切片的一些關(guān)鍵的技術(shù)，這些技術(shù)有些是耳熟能詳?shù)模鐂dn和虛擬化技術(shù)、5G通信技術(shù)等，如果將它們跟網(wǎng)絡(luò)切片聯(lián)系起來(lái)就會(huì)得到意想不到的效果，希望對(duì)讀者有所啟發(fā)。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-539127.html

到了這里，關(guān)于邊緣計(jì)算那些事兒-漫談網(wǎng)絡(luò)切片關(guān)鍵技術(shù)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！