2020 年，相信很多小伙伴已經(jīng)用上了 5G 手機，感受到了 5G 的網(wǎng)絡帶來的飛一般的感覺。
不過，可能也有小伙伴會發(fā)出疑問：我買了 5G 手機，也體驗了 5G，好是好，但似乎也沒有外界吹得那么神乎啊。不是說好的技術(shù)革命嗎？就只是網(wǎng)速變快了而已？
其實這背后主要有兩個原因，一個是目前 5G 切實落地的應用還比較少，第二個就是目前 5G 的技術(shù)確實也還在演進過程中。
我們回想一下 5G 的三大核心應用場景：
增強型移動寬帶（eMBB）：更大的網(wǎng)絡吞吐量、峰值速率和低延時；
海量機器通信（mMTC）：巨大的連接數(shù)量，以支持海量物聯(lián)網(wǎng)設備；
高可靠低時延通信（uRLLC）：核心關(guān)注網(wǎng)絡的高可靠性和超低時延。
我們現(xiàn)在感受到的 “網(wǎng)速快”只是這三大應用場景的其中之一。5G 和 4G 真正的本質(zhì)區(qū)別，在于支持海量的連接數(shù)和超低的時延。
換句話說，5G 真正強大的地方在于構(gòu)建一個萬物互聯(lián)的世界。不僅手機要聯(lián)網(wǎng)，手表也要聯(lián)網(wǎng)，電視要聯(lián)網(wǎng)，水表要聯(lián)網(wǎng)，汽車也要聯(lián)網(wǎng)…… 海量終端的使用場景，對網(wǎng)速、時延等方面的需求千變?nèi)f化，而 5G 要把它們統(tǒng)統(tǒng)納入一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡架構(gòu)中。
對 5G 來說，這才是巨大的考驗。
不過，目前這些海量的應用還沒有廣泛落地，而且我們要給技術(shù)演進一定的時間，簡單說，就是還得等。
為了應對這種海量的網(wǎng)絡需求，這其中有一個關(guān)鍵的技術(shù)，就是 5G 網(wǎng)絡切片技術(shù)。
IT之家曾報道，在 11 月 19 日 - 21 日舉行的中國移動全球合作伙伴大會上，中國移動聯(lián)合紫光展銳等共同完成了業(yè)界首個 5G 終端切片目標方案的應用演示。
這說明，5G 網(wǎng)絡切片的落地已經(jīng)走在路上，我們距離描繪中的萬物互聯(lián)的世界又前進了一步。
那么，這里關(guān)鍵的 5G 網(wǎng)絡切片技術(shù)到底是什么呢？是像切片面包那樣切嗎？今天IT之家就和大家一起了解了解。
首先，我們需要了解一下移動通信網(wǎng)絡的基礎架構(gòu)。
手機 A 給手機 B 發(fā)送一個信息，手機 A 發(fā)送的信號被基站 A 接收，基站 A 將信號進行一系列處理，然后通過承載網(wǎng)絡發(fā)送到運營商的核心網(wǎng)絡，核心網(wǎng)絡再將信號進行處理，發(fā)送給基站 B，然后手機 B 接收從基站 B 發(fā)送過來的信號。
手機 A 和手機 B 就完成了一次通信。
這其中，基站相當于接入網(wǎng)，負責傳輸信息的承載網(wǎng)絡叫承載網(wǎng)，運營商的核心網(wǎng)絡叫做核心網(wǎng)。
接入網(wǎng)、承載網(wǎng)和核心網(wǎng)是移動通信的基本架構(gòu)。
打個比方，把我們使用的移動通信網(wǎng)絡比作一條路，信息就是路上的各種交通工具，通過承載網(wǎng)在我們的手機和運營商的核心網(wǎng)之間來回傳輸。
過去在 2G 時代，手機主要是用來打電話發(fā)短信，因此在這條路上車輛的種類很少，比如說只有自行車和三輪車，而這些車輛彼此通行也沒有先后順序。
到了 3G 時代，數(shù)據(jù)流量業(yè)務開始崛起，人們用手機不僅是打電話發(fā)短信，還用來上網(wǎng)、聊天等等。不同的應用對應不同的數(shù)據(jù)，也就是說，在路上的車輛種類變多了，不僅有自行車、三輪車，還有小轎車、救護車等等了。
這么多車一起上路，就不能像以前一樣由著大家一起隨便開了。于是運營商制定了 “交通規(guī)則”，給不同的車劃分不同類型的車道，到岔路口時，還根據(jù)用戶實際的需求規(guī)定那種類型的車有優(yōu)先通行的權(quán)利。
例如當?shù)搅瞬砺房跁r，救護車有權(quán)利優(yōu)先通行，因為他們對時延要求很高，其它類型的車必須讓它先走。
這樣以來，在 3G 網(wǎng)絡業(yè)務變多的情況下，整個通信網(wǎng)絡也能保證道路的流暢。
然后到了 4G 時代，移動通信的業(yè)務種類更多了，人們不僅要上網(wǎng)、聊天，還要看高清視頻、玩手游、直播等等。這樣一來，路上的車就更多了，大卡車、面包車、公交車、小貨車、電動車之類的，都上路了。
不過不要慌，通信行業(yè)大佬們說，我們嚴格貫徹 3G 時代的交通方針，劃分更多的車道，然后將不同車型的通行優(yōu)先級進行更精細的劃分，而且，我們還把馬路拓寬了，盡可能地減少道路擁擠。
這樣一來，4G 時代應對復雜業(yè)務的需求也這樣解決了。
不過到了 5G 時代，又不一樣了。
我們剛才說，5G 要適應萬物互聯(lián)的需求，海量終端等著接入網(wǎng)絡，這個業(yè)務的復雜性和 4G 完全不在一個量級上。
原來這條路上來來回回跑著很多汽車，現(xiàn)在可好，不僅要通汽車，還要通火車高鐵，甚至有時候小飛機也要借這條路當跑道起飛降落，還有，這條路有時還得承辦一些公開活動，什么馬拉松啊之類的，總之就是承接的業(yè)務種類暴漲。
這怎么辦呢？
人們從立交橋身上得到了靈感。對了，一條路不夠走，可以分層啊，分成好多層，不就變成很多條路了？
于是運營商們就開始在 5G 這條 “通信道路”上修剪起了立交橋，這立交橋有很多層，運營商還給這些橋?qū)舆M行了分類，總共有 3 大類。
為什么有 3 類呢？因為前面我們說，5G 有 3 大應用場景：增強型移動寬帶、海量機器通信、高可靠低時延通信。
第一大類專門負責增強型移動寬帶業(yè)務，第二大類專門負責高海量機器通信業(yè)務、第三大類專門負責高可靠低時延通信業(yè)務。
然后具體到每一層，我們再細分成更多的子樓層，供不同的交通工具使用。
這就相當于，原來一條路，被切成了好幾層，每一層還要細切成很多子層，相當于車道，各司其職。
這一層一層的，像切片面包一樣，其實就是所謂的 5G 網(wǎng)絡切片技術(shù)。
例如說，這立交橋的第一大層是負責強型移動寬帶業(yè)務的，其中被切成了很多子層，有智能手機業(yè)務層、虛擬顯示業(yè)務層等。
第二大層是專門負責海量機器通信業(yè)務的，其內(nèi)部也被切成了很多子層，有智慧水表業(yè)務層、有智能停車業(yè)務層等。
而第三大層專門負責高可靠低時延通信業(yè)務，有自動駕駛的子層，遠程醫(yī)療的子層等等。
在 5G 的網(wǎng)絡架構(gòu)里，這三個大層和其中的子層各自分工合作，針對 5G 海量的應用場景分工合作，各自應對其擅長的業(yè)務，由此讓整個網(wǎng)絡有條不紊地運行，構(gòu)成萬物互聯(lián)的基礎。
那么，如此龐大的 “交通運輸系統(tǒng)”，這么多的 “切片”，5G 是怎么做到統(tǒng)一管理的呢？
這就要回到我們前面所說的移動通信的基本架構(gòu)了：接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)。
不論 5G 的技術(shù)細節(jié)怎么變，移動通信的這個基本架構(gòu)是變不了的，所以我們就從這三個環(huán)節(jié)來看。
首先是接入網(wǎng)，粗略的理解其實就是基站?；镜淖饔镁褪墙邮堋l(fā)射信號，并且對信號進行調(diào)制或解調(diào)，以及射頻處理等。這個過程，是需要運算的。
5G 時代，基站數(shù)量會是 4G 時代的很多倍，不僅有外面的大基站，還有室內(nèi)的微基站、皮基站、飛基站，如何對這這么多基站進行統(tǒng)一的管理而又不耗費非常高的成本呢？
這里有一個 NFV（“Network function virtualization”）網(wǎng)絡功能虛擬化技術(shù)。剛才我們說，基站的運行是計算的功能，既然是計算，那么在某個時間里，那么多的基站肯定有很多基站的計算資源并沒有用盡，甚至是空閑的。這些空閑的計算資源不用太可惜了。
所以人們就想到，把這些空閑的運算資源集中起來，用虛擬化的技術(shù)進行統(tǒng)一調(diào)配。
過去基站的運算設備是專用的，而有了上面這個想法后，人們可以把通用服務器的運算資源集中起來，加上一個虛擬化層，運行具備基站運算的軟件就行了。在此基礎上，人們可以把網(wǎng)絡中的計算資源劃分成很多子硬件，進行統(tǒng)一管理，按需劃分。
這個邏輯其實和云計算非常相似。
有了這個技術(shù)，加上對基站內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重新構(gòu)造，就可以在接入網(wǎng)層面支持網(wǎng)絡切片，并對子切片進行管理。
在承載網(wǎng)層面也是類似，但主要是通過 SDN 技術(shù)支持網(wǎng)絡切片。SDN 技術(shù)叫做 “Software Defined Network”，軟件定義網(wǎng)絡。
它的內(nèi)涵和機理很復雜，大意是過去上層用戶發(fā)出請求時，需要通過網(wǎng)絡服務提供商傳達給網(wǎng)絡上的每一個網(wǎng)絡設備，再由設備的控制功能來控制設備進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)整個通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)流通。
隨著網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)越來越多，一旦傳輸計劃有變更，網(wǎng)絡服務提供商需要傳達到每一個網(wǎng)絡設備，效率低下。
SDN 就是在上層應用（上層用戶和網(wǎng)絡服務提供商）和基礎網(wǎng)絡設施之間加入一個控制層，它將設備的控制功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能分離，這樣硬件廠商就不用針對每個硬件設計和安裝對應的軟件系統(tǒng)，使得硬件可以通用化。具體的控制轉(zhuǎn)發(fā)功能由 SDN 控制層進行統(tǒng)一管理，這樣就大大提高了運行效率。
打個比方，假如現(xiàn)在有一家影視公司，接金主爸爸的要求，找旗下的演員一起拍一部短片。在過去，這個流程是金主爸爸把需求告訴影視公司的老板，然后老板找到部門主管，部門主管挨個通知各個演員的經(jīng)紀人，告訴他們需要演什么。經(jīng)紀人再將需求通告給演員。
不過呢，這個金主爸爸對短片作品的要求很嚴格，老是要改細節(jié)。每次一改動，部門主管都要再挨個給經(jīng)紀人說一遍，而不同演員的檔期不同，演員和演員之間也不了解，溝通起來非常困難，效率低下。
影視公司的老板一看，不高興了，直接對主管說，你不要管這個事了！
然后，老板找來一個叫 SDN 的人來接替主管的活。
這個 SDN 是怎么干的呢？他首先把各個演員的經(jīng)紀人給撤了，然后拉了個大群，有什么消息直接在群里對演員說。
同時，他還讓演員把自己的檔期都提報上來，他進行整理匯總之后，就可以掌握所有演員的整體安排，然后根據(jù)大家的情況和導演商量合理的拍攝時間。這樣一來，整個效率就上來了，不同演員也能很好的安排自己的任務，活動進行地有條不紊。
這大致就是 SDN 干的事情。
SDN 和 NFV 都是 5G 網(wǎng)絡切片需要用到的關(guān)鍵技術(shù)，而且在接入、承載、核心三個環(huán)節(jié)其實都有用到，只是各自的側(cè)重不同。
在核心網(wǎng)層面，主要通過叫做 SBA 架構(gòu)（Service-based Architecture）的技術(shù)。
SBA 的基本理念是將原來的整體的拓撲化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)打散，拆分成一個一個負責單一小業(yè)務的網(wǎng)元，這些網(wǎng)元之間使用輕量化接口通信，有利于擴展、升級、分擔負荷等，工作的時候，這些網(wǎng)元又會像拼圖一樣協(xié)作起來，以支持網(wǎng)絡切片的應用。
這些是在縱向上的，在橫向上，5G 的接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)也會彼此之間協(xié)同工作，這也和過去不同。過去這基礎架構(gòu)上的三個環(huán)節(jié)都是各掃自家門前雪，彼此間幾乎沒有協(xié)同，而現(xiàn)在不同了，需要無線、承載和核心網(wǎng)之間彼此共同組成端到端的 5G 網(wǎng)絡切片功能，就必須保證三者之間的協(xié)同合作。
總結(jié)來說，為了實現(xiàn)網(wǎng)絡切片的功能，5G 的接入網(wǎng)、承載網(wǎng)和核心網(wǎng)不僅會改造自身的架構(gòu)，讓自己變得更加靈活、高效，以實現(xiàn)切片管理的功能，更要做到彼此間的協(xié)同合作，共同組成 5G 端到端的切片功能。
以上就是 5G 網(wǎng)絡切片技術(shù)的大致內(nèi)容。需要說明的是，IT之家這里只是從大概理念層面為大家做通俗講解，實際在具體操作和技術(shù)層面，要復雜百倍。
最后我們再做一個歸納總結(jié)，就是 5G 真正的能量在于以一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡架構(gòu)來構(gòu)建未來萬物互聯(lián)的世界。因為萬物互聯(lián)，所以網(wǎng)絡需要承載的業(yè)務種類空前多樣，因為業(yè)務多樣，所以要對網(wǎng)絡進行切片、分割，讓不同的切片各司其職；因為網(wǎng)絡要切片，所以深入到 5G 的基礎架構(gòu)層面，也要做相應的技術(shù)改造，由此形成 5G 網(wǎng)絡切片的整個體系。
而作為消費者的我們，還需要給 5G 的演進一些時間，而那個由它來變革的世界，一定在不遠的未來等待著我們。
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