加速5G网络切片技术商用，展锐5G终端切片方案解析
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2020-11-26 04:11
虽然国内的5G商用从去年就已经开始，但是这主要还是依靠运营商以及智能手机厂商的推动。但从终端用户侧来看，很多用户在更换5G套餐之后，除了传输速率上的提升之外，并未切实感受到5G网络体验所带来的质的提升，而且5G网络覆盖相比4G仍有较大差距，另一方面5G终端、5G套餐也都给用户带来了使用成本上的提升，同时5G网络也给终端的功耗和续航带来了更多的挑战。
在此背景之下，很多终端用户虽然用上了5G手机，但是却依然使用着4G网络套餐，甚至有用户在使用了5G网络套餐之后，又退回了4G。近期有数据显示，韩国已有超过56万5G用户重返了4G网络。截止今年8月底，从5G退回到4G的用户占到韩国三大移动运营商SKT、KT、LG的总5G用户的6.5%之多。
另外从运营商一侧来看，此前在4G上的投入可能尚未完全收回成本，现在又要在5G网络基础设施的建设上投入更为巨额的资金，面临着巨大的财务压力。特别是对于国内的运营商来说，国家要求运营商要持续提速降费，因此，想要依靠传统的通话、流量资费来实现投资回报显然很困难。
不过，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网络切片技术或将成为提升用户体验、帮助运营商提升服务能力和降本增效的关键。
什么是5G网络切片技术？意义何在？
所谓5G网络切片技术，是指在同一个运营商5G网络硬件条件下，将不同类型的资源和服务进行逻辑隔离，切分出不同的功能的虚拟网络，并且每个虚拟网络都是基于不同的硬件逻辑上的，拥有自己独立的网络资源和管控能力，可根据不同的业务需求（如时延、带宽、安全性和可靠性等）来划分，以灵活地应对不同业务场景对网络的差异化需求。并且，不同切片之间是相互独立的，当某一个切片中产生错误或故障时，并不会影响其他切片。
由于4G网络主要服务于人，连接网络的主要设备是智能手机，因此不需要通过网络切来面向不同的应用场景。而在万物互联的5G时代，由于应用与接入终端将呈现出极大差异性，需要网络切片技术来提供灵活且具有多功能与可扩展的底层基础。同时，5G网络还将承载更多的应用与海量连接，这些应用的终端设备领域不同、形态多样、解决问题不同、特点不同、对于网络等资源的占用也各不相同。因此，大量非标准化的应用对于网络的移动性、安全性、时延、可靠性需求也均不同，使用一个统一的网络架构来同时满足所有的服务请求效率低也不易实现。所以急需5G网络切片技术来解决这一问题。
而在5G网络切片技术的加持下，5G网络可以根据eMBB、URLLC、mMTC三大应用场景来划分出三大类切片，而在每个大类的切片之下，又可以针对具体的应用划分为不同的子切片。比如eMBB切片下，针对云游戏、虚拟现实、智能手机等对于大带宽、高速率有要求的应用，可以根据不同的应用对于传输速率需求的不同差异，划分为不同的子切片，对应的服务的用户可以享受类似专网的体验。同样，在URLLC切片、mMTC切片下也可以根据不同的应用来划分为不同的子切片。通过5G网络切片的方式，将极大的提升各个不同场景下的各类应用在5G网络下的用户体验。
对于运营商来说，有了5G网络切片技术，可以根据业务场景需求对所需网络功能进行定制化裁剪和灵活组网，优化业务流程和数据路由，可以使得网络资源的利用达到最优化，有利于运营商的进一步降本增效。
网络切片技术，还能够满足用户的动态需求，例如用户临时提出某种业务需求，网络具有动态分配资源的能力，从而提高网络资源利用率。而对于业务需求和用户数量可能出现动态变化，网络切片还可以带来弹性和灵活的扩展，比如必要时可以将一个网络切片与其它网络切片进行融合，以更灵活地适配用户动态的业务需求。对于用户来说，这种弹性的使用方式还使得根据使用量计费也成为了可能。
同时，运营商还可以将当前某个业务应用的网络资源与其它业务应用的网络资源区分开、隔离开，每个分片的拥塞、过载、配置的调整不影响其他分片，增强整体网络的健康性和可靠性，保证当前业务质量的同时也提供了可靠的安全保护机制。
此外，运营商在面向一些新兴业务需求的时候，如果按照传统思路构建专网，势必造成资源的浪费，并且可能会面临较大的投资风险。但是，但通过5G网络切片技术，便能实现虚拟专网的需求，一旦某专网业务不具投资价值运营商还能及时撤出，则可以动态删除相应的切片，可有效降低客户投资的风险成本。
总结来说，5G网络切片是高度虚拟化的，可以实现5G网络资源灵活分配，满足各行各业多种场景按需、快速建立网络，实现新业务的快速上线。网络切片结合了可以划分、共享和优化资源的通用底层基础设施，对资源的使用更具成本效益，有助于运营商的降本增效，同时用户也可按需付费，降低使用成本。
这里需要指出的是，5G网络切片的实现依赖于5G SA网络。不久前中国移动已宣布已经建成全球规模最大的5G SA网络，开通5G基站超过38.5万个，聚焦15个行业推出百余项5G行业应用龙头示范项目。中国电信也宣布全球最大规模的5G SA网络投入商用，同时发布5G SA定制网络。累计开通超过32万个5G站点，覆盖300多个城市。因此，在今年下半年5G SA网络的大面积铺开并商用之后，5G网络切片技术也将开始加速落地。
5G终端切片：打通商用最后一公里
前面我们介绍了5G网络切片对于运营商和用户来说都有着非常重要的意义，而目前在运营商一侧，随着5G SA网络的大面积铺开和商用，运营商正在积极的推动网络端的切片技术部署，但是5G网络切片技术的商用仍面临着一个“拦路虎”，那就是终端侧需要进行相应的改造，以实现对于5G网络切片技术的支持。
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汪大海也表示：通信行业几十年发展都有这样一个规律：端网协同。只有网络没有终端的配合，服务是没有办法最终落地的。
那么终端侧怎样才能实现对于5G网络切片技术的支持呢？
“首先，应用程序需要改造。在4G时代，所有的应用程序在发起网络连接的时候，是不会考虑你用的是4G、5G或WiFi连接的，它只需要告诉操作系统帮我联网就好了，不会区分‘我要上什么样的网’。但是到了5G时代，网络变了、终端也变了，要支持5G网络切片技术，应用程序也是一定要改造的。其次，就是终端形态的问题。5G时代，除了智能手机，还有VR、监控、机械手，以及云游戏或游戏终端，会有各种各样的终端设备，操作系统也可能会有很多种。那么，这些设备要接入5G切片网络，如果让这些操作系统都都能支持切片技术。这也是5G网络切片技术落地所面临的比较困难的难题。第三，就是产业合作。切片技术已经不仅仅是需要端到端的支持，还包括互联网和垂直行业的客户，以及运营商、终端芯片厂商等，需要大家一起做垂直整合，然后才有可能把5G网络切片技术给落地。”汪大海介绍到。
为了解决5G网络切片技术所面临的商用落地的难题，紫光展锐很早就联合运营商进行了深入的合作，并率先提供了相应的解决方案。
今年11月9日，紫光展锐就携手中国联通发布了全球首款支持完整3GPP标准化网络切片和eSIM的5G CPE VN007＋，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，在日前的2020中国移动全球合作伙伴大会上，紫光展锐又联合中国移动、中兴通讯等产业链合作伙伴共同完成了业界首个5G终端切片目标方案的应用演示，标志着5G终端已具备切片能力。
△展锐联合中国移动利用在线测速业务场景，直观展现了无切片网络接入与切片保障网络接入的业务体验对比，从下行峰值速率、丢包率、时延等视角全方位展示了切片技术在保障5G典型业务时的卓越表现，完整实现了5G终端切片目标方案和调制解调器中心化方案。演示结果显示，即便在模拟网络拥塞状态下，5G切片用户仍旧可以享受到流畅的下载速率、极低的丢包率和超低时延业务体验。
那么展锐是如何在终端侧实现对于5G网络切片技术的支持的呢？
首先，展锐选择采用了“调制解调器中心化”方案，把对于切片和网络的选择规则，放在了展锐的5G基带芯片里面，这样不管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、机械手，或者是任何一个5G网络终端，展锐的5G基带芯片都可以去帮助这些5G终端和其内部的各类操作系统去做好切片匹配的这个动作，让操作系统把正确的参数传递给展锐的5G基带芯片。
其次，展锐对于智能手机的操作系统进行了扩展，打通了切片在APP和操作系统之间的网络连接。APP在发起“网络会话”的时候，把所需的正确切片的参数传递给操作系统。
第三，展锐联合运营商开发了“切片管理器”，定义了应用程序和操作系统之间关于网络切片的接口，使得市面上已经在用的应用程序不需要做任何的修改，就可以使用网络切片技术。
汪大海表示：“展锐的5G终端切片方案方的优势主要体现在：第一，不管是存量的、还是新开发的应用程序，都可以无感的接入到切片；第二，所有的操作系统，在我们这个方案上都可以用；第三，不论是智能手机、5G通用的模组，还是5G CPE，还是其他类型的5G智能终端，都可以接入到切片；第四，可以联合运营商做URSP规则（UE路由选择策略）制定，更灵活、更方便。”
值得一提的是，目前在5G终端切片解决方案上，似乎只有展锐这一家5G芯片厂商在推动，同时展锐也是首家推出基带芯片中心化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菲也表示：“目前5G终端切片方案有两种：一种是操作系统中心化；第二种是基带芯片中心化。展锐选择基于基带芯片的方案，主要是认为这样对整个系统快速部署5G切片的应用代价最小，避免了操作系统和应用做大量改动。紫光展锐从整个生态的角度来看，我们认为这是能够快速把5G切片技术落地的一个最有效的方案。但是其它厂商会不会采用这个方案？确实也不太清楚。也有可能有些厂家会选择操作系统中心化的这个方向。但是从我们的角度来看，基带芯片中心化最大限度的避免上层改动、快速的使切片技术落地。目前来看，基于基带芯片中心化的方案，是最佳的方案。”
编辑：芯智讯-浪客剑
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