5G網(wǎng)絡(luò)切片按需定制 使能電力智能化服務(wù)

5G場景和需求多樣，不同的場景對網(wǎng)絡(luò)的功能、性能有不同的需求，對傳統(tǒng)以人為中心的單一網(wǎng)絡(luò)進行融合和優(yōu)化已經(jīng)不能滿足5G的需求。同時，不同場景網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和需求差異可能較大，比如URLLC場景需要提供超實時、高可靠服務(wù)，mMTC場景要求海量連接但數(shù)據(jù)量比較小，eMBB場景則要求高帶寬、大數(shù)據(jù)量的服務(wù)。如果每一種場景都建設(shè)專網(wǎng)，會增加運營商建網(wǎng)和運營的成本，造成資源浪費，因此5G切片的概念應(yīng)運而生。

網(wǎng)絡(luò)切片可以讓運營商在同一套硬件基礎(chǔ)設(shè)施上切分出多個虛擬的邏輯端到端網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)切片從接入網(wǎng)到傳輸網(wǎng)再到核心網(wǎng)存在邏輯隔離，可以適配各種類型服務(wù)的不同特征需求，從而滿足大容量、低時延、超大連接以及多業(yè)務(wù)支持的需求。智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)切片是5G網(wǎng)絡(luò)切片在垂直行業(yè)應(yīng)用的典型案例。

按需定制電力網(wǎng)絡(luò)切片

建立大容量、高速、實時和安全穩(wěn)定的通信系統(tǒng)是建設(shè)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，能源戰(zhàn)略計劃的總體目標(biāo)是在實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上提高電力系統(tǒng)的能源效率。5G具有靈活的無線空口連接能力和優(yōu)秀的容災(zāi)能力，尤其是在山地和水域等復(fù)雜的地貌環(huán)境中，5G相比于光纖和短距離無線通信等技術(shù)在工程建設(shè)上更具高效性、快捷性。5G網(wǎng)絡(luò)切片優(yōu)秀的整體組合性能可以滿足未來智能電網(wǎng)的多樣化需求，適用于構(gòu)建安全、可靠、高效和環(huán)保的現(xiàn)代化電網(wǎng)。

通過對電力行業(yè)訴求的分析，確定采用以下3種5G切片使能電力智能化服務(wù)：一是電力控制切片，可實現(xiàn)毫秒級低時延，保證配電控制數(shù)據(jù)和命令的可靠傳輸；二是電力監(jiān)測切片，可實現(xiàn)海量電表數(shù)據(jù)的采集和無人機等智能設(shè)備巡檢數(shù)據(jù)的上傳；三是電力通信切片，可滿足電力行業(yè)專網(wǎng)的安全通話需求。通過對這3種典型網(wǎng)絡(luò)切片的研究，可以探索5G網(wǎng)絡(luò)切片在垂直行業(yè)的應(yīng)用落地，5G電力行業(yè)網(wǎng)絡(luò)切片如圖1所示。

圖1 5G電力行業(yè)網(wǎng)絡(luò)切片全視圖

網(wǎng)絡(luò)切片的標(biāo)準(zhǔn)進展

電力網(wǎng)絡(luò)切片的實現(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)切片的具體應(yīng)用，同時網(wǎng)絡(luò)切片的標(biāo)準(zhǔn)還在繼續(xù)完善。網(wǎng)絡(luò)切片作為5G的重要技術(shù)，由3GPP最早在R14階段由SA1的TR 22.864報告中被提出，隨后SA2在TR 23.799中對網(wǎng)絡(luò)切片方案進行了初步研究，在R15階段SA2正式把切片的相關(guān)概念和方案寫入了TS 23.501中。SA5對切片管理也進行了初步研究，其切片編排管理的研究報告TR 28.801原計劃于2017年6月完成，目前來看會稍微推遲。此外SA3負(fù)責(zé)研究切片的安全問題。

另外，ITU、NGMN和ETSI等主要標(biāo)準(zhǔn)組織都先后開展了網(wǎng)絡(luò)切片的標(biāo)準(zhǔn)化研究，但這些組織對于切片的研究主要聚焦在架構(gòu)、需求等較高的層次，具體切片的實現(xiàn)等內(nèi)容目前還是由3GPP負(fù)責(zé)制定。

網(wǎng)絡(luò)切片按需定制的實現(xiàn)

在網(wǎng)絡(luò)切片的具體實現(xiàn)方面，最重要的特性是按需定制，并實現(xiàn)端到端的隔離和安全。單用戶可以接入一個網(wǎng)絡(luò)切片，也可以同時接入多個網(wǎng)絡(luò)切片。

網(wǎng)絡(luò)切片實現(xiàn)切片間的物理隔離（如eMBB、uRLLC、mMTC切片），從而使一個切片的故障、擁塞，不會影響另一個網(wǎng)絡(luò)切片的工作。

網(wǎng)絡(luò)切片架構(gòu)有兩種部署方式，一種方式是控制面共享網(wǎng)絡(luò)切片，AMF、NSSF、UDM共享部署，SMF、UDM專用部署，PCF可以共享部署，也可以專用部署；另一種方式是獨立切片部署，AMF、NSSF、UDM、PCF、SMF、UPF可部署為獨立網(wǎng)絡(luò)切片。

網(wǎng)絡(luò)切片的選擇有以下4種方式，一是默認(rèn)切片選擇，UE未攜帶切片標(biāo)識，AN選擇默認(rèn)核心網(wǎng)切片；二是基于切片標(biāo)識選擇，UE攜帶切片標(biāo)識，AN通過切片標(biāo)識選擇切片；三是基于用戶簽約選擇，UDM存儲切片簽約，NSSF通過UE簽約選擇切片；四是基于重定向選擇，AMF&NSSF發(fā)現(xiàn)UE不屬于該切片，向另一個AMF發(fā)送重定向消息，進行網(wǎng)絡(luò)切片的選擇。

漫游場景下支持網(wǎng)絡(luò)切片有3種方式，一種是只能使用標(biāo)準(zhǔn)S-NSSAI的UE，在VPLMN和HPLMN均使用相同的S-NSSAI；二是可在VPLMN內(nèi)使用非標(biāo)準(zhǔn)S-NSSAI的UE，VPLMN將HPLMN Subscribed S-NSSAI映射為可在VPLMN內(nèi)使用的S-NSSAI；三是網(wǎng)絡(luò)切片由特定的NF選擇，VPLMN內(nèi)的NF選擇使用VPLMN的S-NSSAI，HPLMN內(nèi)的NF選擇使用HPLMN的S-NSSAI。