5G技术与标准介绍-第5部分：5G网络切片课件(PPT 22页).ppt

1、目录目录2端到端网络切片的概念和功能网络切片和PDU session、QoS的关系网络切片实例用户面和控制面管理网络切片端到端工作流程接入网和和核心网网络切片基本功能分布第1页，共22页。什么是网络切片？什么是网络切片？3GPP TS38.300）：Network Slicing is a concept to allow differentiated treatment depending on each customer requirements.With slicing,it is possible for Mobile Network Operators(MNO)to consider

2、 customers as belonging to different tenant types with each having different service requirements that govern in terms of what slice types each tenant is eligible to use based on Service Level Agreement(SLA)and subscriptions.网络切片可由运营商使用，基于同客户签订的Service level Agreement SLA业务服务 协议，为不同垂直行业、不同客户、不同业务，提供

3、相互隔离、功能可定制的网络服务，是一个提供特定网络能力和特性的逻辑网络逻辑的网络切片由网络切片实例承载，网络切片实例是一个部署的网络切片，包括一些 网络功能实例及所需的资源（例如计算、存储及网络）1.相同跟踪区（Tracking Area，TA）支持相同的网络切片3第2页，共22页。5G网络切片技术的整网络切片技术的整体体概念概念示示意、意、特特征征网络切片是提供特定网络能力的、端到端的逻辑专用网络。一个网络切片实例是由网络功能和所需的物理/虚拟资源的集合，具 体可包括接入网、核心网、传输承载网及应用网络切片可基于传统的专有硬件构建，也可基于NFV/SDN的通用基础设施构建，建议基于统一平台构

4、建，实现低成本高效运营特征物联网大 连接场景增强宽带场景 超低时延超高可靠场景 接入网传输承载切片实例核心网因特网增强宽带业务物联网大 连接业务超低时延超高可靠性业务切片切片2切片3fixed 用户面功能11会话管理1接入管理1用户面功能2会话管理2接入管理2策略控制2用户面功能3会话管理3接入管理3传输传输 传输 Edge DCCore DCNFVIIP NetworkBackhaulNFVIShared network infrasturcture统一基础设 施平台定制性质量可保证隔离性/专用性统一平台4第3页，共22页。网络切片的价值网络切片的价值统一基础设施按需定制按需隔离Networ

5、k Slice as a Service（网络切片即 服务）Performance Guaranteed（性能可 保障）为不同垂直行业提供不同、相互隔离、功能可定制的网络服务实现客户化定制的网络切片的设计，部署和运维。各域可以在功 能场景、设计方案上独立进行裁剪。租户会与运营商签订服务合同，其中规定了租户使用的业务所对应的SLA。SLA通常包括安全性/私密性、可见性/可管理性、可靠性/可用性，以及具体的业务特征（业务类型、空口需求、定制化网络功能等）和相应的性能指标（时延、吞吐率、丢包率、掉话率等）拉通各域来实现端到端SLA保证5第4页，共22页。网络切片的服务体系网络切片的服务体系网络连接服

6、务-专用、隔离的网络传输管道-提供可保障的性能，例如时延、吞吐量、可靠性、安全性、不同隔离等级等定制及增值服务-资源服务:第三方的应用利用云资源或边缘计算平台资源将其部署在运营商网络里-网络服务:边缘应用、CDN、路径优化服务、位置服务-管理服务:开放切片管理和运营能力6第5页，共22页。5G网络切片的端到端技术架构网络切片的端到端技术架构InternetServiceIoT serviceLow latencyServiceSMF1AMF1UPF1PCFAMF 2AMF3mIoT SliceeMBB SliceURLLC SliceSMF2UPF2SMF3UPF3transporttrans

7、port资源管理和编排(NFVO，SDNO)网元功能及 其服务管理(OSS/EMS)Slice customer切片选择切片管理：切片设计、切片生命周期（创建、维护、删除、更新等）、FCAPS 管理切片开放：切片订购、切片管理能力的开放、切片计费、切片用户管理切片选择：引导终端接入正确的网络切片质量可保证：基于客户需求SLA，保证其切片的服务质量，例如带宽、时延等电信数据中心电信数据中心切片客户切片开放端到端切片管理切片7第6页，共22页。5G切片端到端技术概切片端到端技术概要要要求要求终端回传网核心网AM F基站接入网 子切片管理传输网 子切片管理核心网端到端切片管理切片生命周期管理切片设计

8、、监控切片配置及性能管理支持携带切片 标识给网络支持按照应用 选择接入不同 的切片支持切片相关 标识的处理实现切片级的资源分 配、隔离和切片内流 量的处理支持切片内核心网功 能的选择支持切片可用性的处 理支持传输网络切片的硬隔离支持传输网络切 片的软隔离2.支持传输网络切 片业务标识处理切片的接入控制和选择功能，结合切片的可用性，引导UE接入合适的网络切片支持UE的切片相关标识的决策和分配（签约的 标识、允许的标识、配置的标识）支持按照应用的切片选择策略的决策和更新2.不同场景的切片内功能的定制化SMPCFFUPF 子切片管理切片选择控制第7页，共22页。关键技术关键技术-网络切片管理和开放网

9、络切片管理和开放网络切片管理功能需要跨域协同（接入网、核心网、传输网、IP网、数据中心等）实现整体端到端切片的管理和编排，基于NFV/SDN的 平台管理是切片实例化的支撑技术网络切片管理负责把用户业务级别的需求转化为对各个域的网络需求，实现端到端的切片整体设计、开放、生命周期、监控、质量可保证等功能切片设计翻译网络切片业务需求，生成网络 切片模板将业务需求转化为切片网络需求，并映射到不同的管理域切片配置生成端到端配置策略与网络管理功能交互，配置网络 切片中各类网络功能切片开放将切片以服务的形式对外开放开放部分网络切片的管理功能切片监控运营商对自有切片的管理/监控运营商对第三方切片的管理/监控第

10、三方对其订购切片的管理/监控切片生命周期管理业务级别生命周期管理，例如上线、下线、更新、扩缩容等。与 NFV/SDN虚拟化生命周期管理协同切片质量可保证网络切片管理功能具备端到端网络 切片的质量指标视图子网络切片管理功能负责各域内的质量保证机制切片自动化及智能化切片管理各个阶段操作的自动化基于智能的切片的部署、运行调整Network Function 1NFV/SDN Based NetworkPlatformSDNOVNFMVIMNetwork Function 2虚拟化管理（资源）切片业务订购（定需求传递转化）网络切片全局管理协同（切片设计、端到端切片协同、切片生命周期管理）子网络切片管理

11、子网络切片管理子网络切片管理（核心网）（无线）（传输）EMS 1OSSEMS 2NFVONFV&SDN10第8页，共22页。关键技术关键技术-网络切片的管理网络切片的管理11第9页，共22页。关键技术关键技术-核心网网络切片核心网网络切片3.网络切片的选择UE在NAS/RRC信令中携带切片选择协助信息引入独立的网络切片选择功能NSSF，实现网络切片的灵活选择RAN或AMF具备将网络切片选择信令重新路由至正确网络切片的能力2.网络切片的功能共享原则上，网络切片由专用的网络功能组成，故在部署时尽可能专用。NSSF是PLMN级别的网元，是实现网络切片选择的核心网元，不属于切 片共享功能部分CP共享是

12、单个UE同时接入多切片场景的必选 一对多场景下，接入和移动性管理（AMF）是目前认为可以共享的功能之一UE A接入网AMF（接入和移动性管理）非共享功能A(eMBB1)非共享功能B：(mIoT)非共享功能C：(eMBB2)NSSF（网络切片选择）UE BAMF（接入和移动性管理）非共享功能D(uRLLC)1.网络切片标识网络切片选择协助信息（S-NSSAI）标识特定的网络切片S-NSSAI 由两部分组成（切片类型SST+切片区分符号SD）SST定义网络切片的服务场景/类型，标准化的 SD区分相同网络切片类型的不同网络切片签约数据库中纯属终端签约的网络切片信息（Subscribed NSSAI）

13、核心网网络切片是将实现端到端网络切片的终端接入控制、切片选择和切片的协同管理核心网包括移动性、会话管理、计费、QoS、应用优化功能（CDN等）等多样化的能力，为切片的定制能力提供了丰富的选择4.可定制的核心网功能核心网包括了移动性管理、会话管理、计费、QoS等功能，这些功能在不 同的5G场景下有不同的设计机制来满足质量可保证的网络切片需求。移动性管理：引入新的移动性状态和按需移动性管理机制，提升用户体验会话管理:支持新的PDU类型，定义三种会话及业务连续性机制（SSC Mode）QoS：基于流粒度执行QoS，且QoS可根据业务流实时变化边缘计算：支持LADN/UL CL UPF等功能，内容靠近

14、边缘，提供增值服1务2第10页，共22页。关键技术关键技术-接入网切片技术接入网切片技术接入网能感知切片，实现切片级的资源分配、隔离和质量保证，实现不同切片内流量的差异化处理；采用共享资源还是共享资源是接入网设备内部的技术实现目前缺乏切片级的资源分配和调度的量化依据接入网能感知切片，并进行切片内流量的处理接入网能针对不同切片的流量进行差异化的处理，处理的粒度是PDU session level接入网支持切片核心网部分功能的选择接入网可以为每个切片分配一定的资源，资源可以共享也可以专用接入网的资源可以是Frequency band,time,code，这些资源映射到QoS接入网的切片level的

15、管理，调度的是资源接入网支持不同切片的资源隔离，避免一个切片的资源的不足影响其它切片的业务质量接入网的资源调度不会标准化，取决于实现及SLA1.实现：资源共享 vs 资源专用13第11页，共22页。关键技术关键技术-传输传输IP网切片网切片传输IP网络切片的关键要素Connectivity（连接）Computing（计算）Storage（存储）Management（管理）Security（安全）传输IP网络切片管理的顶层设计Network Slice Tenant Requirements Service ModelE2E NS Manager Transport Domain NS Mana

16、gerCommon Information Model3GPPDomain NSManagersSPN CtrlSOTN Ctrl PON CtrlACTN CtrlDETNET Ctrl CCAMP CtrlCMCC-specificGeneric IETFTN NFVMANOICN Ctrl CDN CtrlOthers传输IP网络切片管理的主要功能：接收E2E NS Manager 分解后的传输IP域切片信息模型对信息模型进行功能和资源模型的映射，将映射后的模型下 发至各个传输域进行资源匹配切片由网络基础设施中的各个要素组成，具体包括连接，计算，存储和管理4个部分，同时相关的安全要求贯穿

17、切片的所有组成部分。连接：拓扑，带宽，时延，抖动等计算：CPU，RAM，GPU，虚拟机资源等存储：云存储，CDN存储，ICN设备存储等管理：切片租户自治管理，切片生命周期管理等传输IP网络切片要素工具箱FlexE 交叉 Lamda SDN CtrlTSN光纤直驱StorageL2VPN VML3VPNContainer14第12页，共22页。关键技术关键技术-终端及安全切片支持终端及安全切片支持终端支持网络切片终端存储网络切片相关标识，并携带相关切片标识传给网络，支持按应用选择网络切片的功能终端可分类，终端即可以同时接入一个网络切片，也可以具备同时接入多个网络切片的能力终端可以针对不同切片分配

18、终端资源，满足网络切片质量可保障的需求15网络切片安全网络切片的安全：在网络切片选择、会话建立等相关流程中，确保网络架构设计的安全性，保障各网络功能 间的交互及协议安全。网络切片管理安全：切片的生命周期包括四个阶段：准备、配置与激活、运行、撤销。在切片生命周期，切片的每个阶段都存在安全风险。需要防止攻击者恶意攻陷切片模板，恶意修改切片配置、盗窃机密数据等问 题。第13页，共22页。关键技术关键技术-网络切片的实现模型或场景网络切片的实现模型或场景NF 1NF3NF2NF 4NF1NF 2NF 3eMBBComm on NFuRLLCNF 1 NF3NF2NF 4NF 1NF 2NF 3eMBB

19、uRLLC切片标识切片实例1切片实例1切片实例1切片标识 1切片实例2切片实例 3切片实例同一类型的S-NSSAI实例化多个实例，服务于不同用户多种类型的S-NSSAI对应一个实例，网络切片被不同用户共享终端和切片的绑定关系场景一：单用户同时接入多个网络切片，共享部分网络功能（共享基站，共享核心网网络功能）场景二：单用户接入单个网络切片，完全隔离网络中可以同时部署多个相同类型的网络切片实例，服务于不同类 型的用户和场景单个终端可以同时访问多个网络切片，每一个网络切片承载特定类 型的业务。在一对多场景下，允许不同切片之间共享特定的网络功能（AMF等）切片标识和切片实例的绑定关系16第14页，共2

20、2页。网络切片标识和标准化切片网络切片标识和标准化切片网络切片由S-NSSAI（Single Network Slice Selection Assistance Information，网络切片选择辅助信息）标识，该信息进一步包括两部分信息：oSlice/Service Type(SST)，表征对应切片特征和业务期待的网络切片行为oSlice Differentiator（SD），可选，对SST的补充，进一步区分相同SST的多个切片网络切片包含：1）标准化的全球通用的网络切片；2）运营商（PLMN）定制的网络切片目前，核心网TS23.501有定义了三种标准的切片业务（SST），支持跨PLMN

21、服务Slice/Service typeSST valueCharacteristics.eMBB(enhanced Mobile Broadband)1Slice suitable for the handling of 5G enhanced Mobile broadband,useful,but not limited to the general consumer space mobile broadband applications including streaming of High Quality Video,Fast large file transfers etc.It i

22、s expected this SST to aim atsupporting High data rates and high traffic densities as outlined in Table 7.1-1 Performance requirements for high data rate and traffic density scenarios in TS 22.261 2URLLC(ultra-reliable low latency communications)2Supporting ultra-reliable low latency communications

23、for applications including,industrial automation,(remote)control systems.This SST is expected to aim at supporting the requirements in Table 7.2.2-1 Performance requirements for low-latency and high-reliability services.in TS 22.261 2 related to high reliability and low latency scenariosMIoT(massive

24、 IoT)3Allowing the support of a large number and high density of IoT devices efficiently and cost effectively.Table 5.15.2.2-1-Standardised SST valuesNOTE:The support of all standardised SST values is not required in a PLMN.17第15页，共22页。网络切片和网络切片和PDU session、QoS的关系的关系1 Network Slice=1 or more PDU ses

25、sions;1 PDU session=1 or more QoS flows;1 DRB hosting 1 or more QoS flowsUENRUPFNetwork SlicePDU SessionRadioN3/NG-UNG-RAN5GCRadio BearerNG-U TunnelQoS FlowQoS FlowRadio BearerQoS FlowPDU Session切片通过PDU会话（PDU Session）承载，一个PDU会话只能承载一个切片18第16页，共22页。UE2NR2UPF3RadioN3/NG-UNG-RAN5GCUPF1UPF2NR1UE3Network

26、Slice 2Network Slice 3UE1Network Slice 1网络切片用户面管理网络切片用户面管理多个用户共享相同切片：共享S-NSSAI标识，共享相同切片实体不同用户的相同切片由不同PDU session承载切片可由相同或者不同网元设备承载，实现差异化隔离19第17页，共22页。网络切片控制面管理网络切片控制面管理当用户提供一个切片信息，网络为用户选择slice specific AMF；当用户提供多个切片信息，网络为用户选择slice common AMF；一个用户仅连接一个AMF，保证单一控制面锚点UE A接入网共享 AMF（接入和移动性管理）功 能 A (eMBB1)

27、功能B：(mIoT)功能C：(eMBB2)NSSF（网络切片选择）UE B专用 AMF（接入和移动性管理）功能D (uRLLC)20第18页，共22页。网络切片端到端工作流程（用户注册过程）网络切片端到端工作流程（用户注册过程）UEgNB/ng-eNB用户注册请求（registration），其中携带一个或者多个请求的配置的S-NSSAI，该S-NSSAI信息会同时通过RRC连接建立和NAS进行传递用户注册完成基站和核心网沟通获得了彼此支持的切片信息用户拥有对应PLMN的S-NSSAI配置（Configured S-NSSAIs)，具体地：注册的S-NSSAI列表(subscribed S-N

28、SSAIs)，其中有一个或者多个为默认值；各个S-NSSAI适用的PLMN多个数据网关(DNN)，其中一个为默认值1.用户进行应用到切片映射的策略NSSP(Network slice selection policy)基站基于用户请求的S-NSSAI选择AMF，若无S-NSSAI相关信息，选择默认AMF用户注册请求AMF同UDM沟通获得存储的UE信息（UE Context），如果UDM中 没有允许的S-NSSAI信息，AMF将向NSSF发起切片选择请求，进一 步获取用户的AMF服务集或者IP地址用户允许的S-NSSAIs（FFS）用户注册接纳保存允许的S-NSSAI，如果允许的S-NSSAI不

29、是配置S-NSSAi 的一部分，获取并保存允许S-NSSAI和配置S-NSSAI的映射关系1.RM-REGISTERED期间保存暂时或者被永久拒绝的S-NSSAIAMF21第19页，共22页。网络切片端到端工作流程（会话请求过程）网络切片端到端工作流程（会话请求过程）业务请求，通过RRC携带允许的S-NSSAI或者5G-GUTI，以及通过NAS携带PDU会话建立请求（PDU session establishment request)，其中包含PDU会话标识，可能包含：PDU会话类型、S-NSSAI、DNN、SSC模式RRC连接重配值（携带DRB信息，携带PDU会话标识；）+NAS Servi

30、ce Accept(S-NSSAI，可能的NSSP更新）PDU会话资源建立请求，包含PDU会话标识、S-NSSAI，NAS业务请求PDUPDU会话资源建立响应，包括PDU会话标识、转发PDU会话建立响应，需含S-NSSAI信息信息TBDRAN存储安全上下文，AMF信令连接标识，PDU会话中各个QoS流的QoS信息；UEgNB/ng-eNBAMFSMFPDU会话更新、用户会话上下文建立请求，包含PDU会话标识、原因、用户位置、接入类型PDU会话更新、用户会话上下文 建立响应，包含PDU会话标识、S-NSSAI、QoS profile22验证请求和用户注册信息的匹配 性，控制建立RAN和UPF的通

31、道第20页，共22页。接入网和和核心网网络切片基本功能分布接入网和和核心网网络切片基本功能分布23核心网核心网和和RANRAN标准标准支支持如下切片相关的基本功能持如下切片相关的基本功能，流程上可以满足端到端切片流程需求流程上可以满足端到端切片流程需求核心网核心网切片标识分配和选择（用户级别、会话级别）切片会话接纳控制切片核心网功能定制切片业务统计和计费接入网接入网RAN感知切片RAN基于切片标识选择核心网Uu口：RRC传递切片信息Xn：基站间交互基站级别的切片支持能力、传递会话级别的切片信息，用于切换、多连接操作NG：基站和核心网互相交互切片支持能力，用于AMF选择和用户注册区配置；传递会话级别的切片信息，用于业务连接、切换第21页，共22页。小结与展望小结与展望24目前标准上，端到端切片功能流程已经具备无线侧功能设计能够满足切片流程需求考虑切片SLA，特别是RAN如何满足以及是否能够满足SLA，目前取决于厂家实现，具有不确定性，是需要进一步研究、增强方向第22页，共22页。