随着今年7月3GPP R16标准的冻结,以及5G SA网络在国内的全面铺开,5G网络切片技术将成为提升用户体验、帮助运营商提升服务能力、降低成本、提高效率的关键。
虽然国内5G商业化从去年开始,但主要是运营商和智能手机厂商推动。但从终端用户侧来看,很多用户在更换5G套餐后并没有真正感受到5G网络体验带来的质的提升,5G网络覆盖与4G相比仍有较大差距。另一方面,5G终端和5G套餐也给用户带来了使用成本的增加,同时5G网络也给终端功耗和电池续航带来了更多挑战。
在这种背景下,虽然很多终端用户使用5G手机,但他们仍然使用4G网络套餐,甚至有用户在使用5G网络套餐后退回4G。近期数据显示,韩国已有超过56万5G用户回归4G网络。截至今年8月底,从5G回归4G的用户占韩国三大移动运营商SKT、KT、LG 5G用户总数的6.5%。
此外,从运营商方面来看,之前对4G的投入可能无法完全收回成本,但现在需要投入更多的巨额资金建设5G网络基础设施,面临巨大的资金压力。特别是对于国内运营商,国家要求运营商不断提速降费。因此,依靠传统的通话和流量收费显然难以实现投资回报。
但随着今年7月3GPP R16标准的冻结以及国内5G SA网络的全面铺开,5G网络切片技术将成为提升用户体验、帮助运营商提升服务能力、降本增效的关键。
什么是5G网络切片技术?意义何在?
所谓5G网络切片技术,是指在同一运营商的5G网络硬件条件下,对不同类型的资源和服务进行逻辑分离,划分不同功能的虚拟网络。每一个虚拟网络在逻辑上都基于不同的硬件,拥有自己独立的网络资源和管控能力,可以根据不同的业务需求进行划分,从而灵活应对不同业务场景的差异化需求。而且,不同的切片是相互独立的,当一个切片出现错误或故障时,不会影响其他切片。
由于4G网络主要服务于人,与网络相连的主要设备是智能手机,因此不需要通过网络切换来面对不同的应用场景。在物联网5G时代,由于应用和接入终端会呈现出很大的差异,需要网络切片技术提供灵活、多功能、可扩展的底层基础。同时,5G网络也将承载更多的应用和海量连接。这些应用的终端设备领域不同,形式多样,解决问题不同,特点不同,对网络等资源的占用也不同。因此,大量的非标准化应用对网络的移动性、安全性、时延和可靠性都有不同的要求。通过使用统一的网络架构来满足所有服务请求是低效且困难的。因此,迫切需要5G网络切片技术来解决这一问题。
在5G网络切片技术的支持下,5G网络可以根据eMBB、URLLC和mMTC分为三类切片,在每一类切片下,可以针对具体应用划分为不同的子切片。比如在eMBB切片下,对于需要大带宽、高速度的应用,比如云游戏、虚拟现实、智能手机等,可以根据不同应用的不同传输速率要求,划分为不同的子切片。同样,URLLC切片和mMTC切片可以根据不同的应用划分为不同的子切片。通过对5G网络进行切片,将大大提升5G网络下不同场景下各种应用的用户体验。
对于运营商来说,借助5G网络切片技术,可以根据业务场景的需求,定制并灵活组网所需的网络功能,优化业务流程和数据路由,优化网络资源的利用,有利于运营商进一步降本增效。
网络切片技术也可以满足用户的动态需求,比如用户临时提出一些业务需求,网络具有动态分配资源的能力,从而提高网络资源的利用率。然而,对于业务需求和用户数量的动态变化,网络切片也能带来灵活性和灵活扩展。例如,如果需要,一个网络切片可以与其他网络切片合并,以更灵活地适应用户的动态业务需求。对于用户来说,这种灵活的使用方式也使得按使用量收费成为可能。
同时,运营商还可以将某个业务应用的当前网络资源与其他业务应用的网络资源进行区分和隔离,每个片段的拥塞、过载和配置调整都不会影响其他片段,从而增强整个网络的健康性和可靠性,保证当前的服务质量,提供可靠的安全保护机制。
此外,当运营商面临一些新的业务需求时,如果按照传统思路建设专网,必然会浪费资源,可能会面临更大的投资风险。然而,有了5G网络切片技术,虚拟专网的需求就可以实现。一旦专网业务没有投资价值,运营商可以及时退出,相应的切片可以动态删除,可以有效降低客户投资的风险成本。
综上所述,5G网络切片高度虚拟化,可以实现5G网络资源的灵活配置,满足垂直行业各种场景的需求,快速建网,实现新业务的快速推出。网络切片结合了可以划分、共享和优化资源的通用基础设施,使资源的使用更具成本效益,有助于降低成本和提高效率。因此,5G网络切片可以在定制网络、独占资源、优先调度、安全隔离等方面高效满足不同行业的需求。
这里需要指出的是,5G网络切片的实现依赖于5G SA网络。前不久,中国移动宣布建成全球最大的5G SA网络,开通5G基站超过38.5万个,启动了聚焦15个行业的100多个5G行业应用领先示范项目。中国电信还宣布,全球最大的5G SA网络已经投入商用,并同时发布了定制化的5G SA网络。开通5G站点超过32万个,覆盖300多个城市。因此,在今年下半年5G SA网络广泛普及并商业化后,5G网络切片技术将开始加速落地。
5G终端切片:打通商用最后一公里
前面我们介绍了5G网络切片对运营商和用户都有重要意义。目前,随着5G SA网络在运营商端的大规模铺开和商业化,运营商正在积极推进切片技术在网络端的部署,但5G网络切片技术的商业化仍然面临着一个“拦路虎”,即终端端需要进行相应的改造来支持5G网络切片技术。
在11月23日的“展锐5G终端切片技术分享会”上,紫光展锐产品规划总监王大海也表示:通信行业几十年的发展有这样一个规律:端网协同。只有网络没有终端的配合,服务没有办法最终落地。
那么终端端如何支持5G网络切片技术呢?
“首先,应用需要转型。4G时代,所有应用发起网络连接时,都不会考虑你是用4G、5G还是WiFi连接。他们只需要告诉操作系统帮我连接互联网,不会区分‘我要连接什么样的网络’。然而在5G时代,网络变了,终端变了。为了支持5G网络切片技术,必须对应用程序进行改造。其次是终端形态的问题。5G时代,除了智能手机,还有VR、监控、机器人,还有云游戏或游戏终端。会有各种各样的终端设备和很多操作系统。那么,这些设备应该连接到5G切片网络,如果这些操作系统都可以支持切片技术的话。这也是5G网络切片技术落地面临的难题。三是产业合作。切片技术不仅需要端到端的支持,还需要互联网和垂直行业的客户,以及运营商和终端芯片厂商。大家一起做垂直整合,才有可能落地5G网络切片技术。”王大海介绍。
为了解决5G网络切片技术商业化的问题,紫光展锐很早就与运营商深度合作,率先提供了相应的解决方案。
今年11月9日,紫光展锐与中国联通发布全球首款支持完整3GPP标准化网络切片和eSIM的5G CPE VN 007 ++,可广泛应用于智慧工厂、智慧交通、智慧农业、智慧能源、智慧医疗、移动直播等场景。随后,在近期举行的2020中国移动全球合作伙伴大会上,紫光展锐与中国移动、中兴通讯等产业链合作伙伴共同完成了行业首个5G终端切片目标方案的应用示范,标志着5G终端具备切片能力。
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那么展锐在终端端如何支持5G网络切片技术呢?
首先,展锐选择采用“调制解调器集中化”方案,将切片和组网的选择规则放在展锐的5G基带芯片中,这样无论终端设备是安卓智能手机还是基于Linux或其他系统的工业PLC。机器人,或者任何5G网络终端,展锐的5G基带芯片可以帮助这些5G终端和各种内部操作系统做切片匹配动作,让操作系统可以把正确的参数传递给展锐。
其次,展锐拓展了智能手机的操作系统,打通了APP与操作系统的网络连接。当APP发起“网络会话”时,它会将正确切片所需的参数传递给操作系统。
第三,展锐联合运营商开发了“Slice Manager”,在网络切片上定义了应用和操作系统之间的接口,让市场上已经在用的应用可以使用网络切片技术,无需任何修改。
王大海表示:“展锐的5G终端切片解决方案的优势主要体现在:一是无论是存量还是新开发的应用,都可以无感连接切片;第二,我们的方案可以使用所有的操作系统;三是无论是智能手机、5G通用模块、5G CPE,还是其他类型的5G智能终端,都可以接入切片;第四,与运营商合作制定URSP规则更加灵活方便。”
值得一提的是,目前似乎只有5G芯片厂商展锐在推广5G终端切片解决方案,展锐也是最早推出以基带芯片为中心的5G终端切片解决方案的厂商。
紫光展锐产品规划副总裁夏晓飞也表示:“目前5G终端切片方案有两种:一种是操作系统集中化;二是基带芯片的集中化。展锐之所以选择基于基带芯片的方案,主要是认为将5G切片快速部署到整个系统的应用成本最小,避免了对操作系统和应用的大量改动。从整个生态来看,我们认为这是能够快速将5G切片技术付诸实践的最有效的方案。但是其他厂商会采用这个方案吗?真的不太了解。也有可能一些厂商会选择操作系统集中化的方向。但从我们的角度来看,基带芯片的集中化可以最大限度地避免上层变化,快速让切片技术落地。目前,基于基带芯片集中化的解决方案是最好的解决方案。”