5G网络切片安全隔离机制与应用* 毛玉欣1,陈林2,游世林1,闫新成1,吴强1 【摘 要】介绍了满足多样化垂直行业应用的5G网络服务化架构和网络切片实现。 2 5G网络架构和网络切片 2.1 服务化网络架构 行业应用是多样化的,甚至有些应用是小众化、短生命周期的,它们对网络性能的需求也是差异化的,例如用于工业控制的网络需具备较小的时延,而对于固定终端的传感器网络不需要网络具备移动性功能 为了更好地满足差异化服务的需求,提高网络系统部署灵活性,降低网络建设运维成本, 5G网络采用了服务化网络架构 [2] ,引入虚拟化、网络能力开放、网络切片等新技术,从而具备高度可定制性。 网络切片的部署如图2所示,与传统移动通信网络固定的网络架构相比,网络切片包含的NF按需设计,切片中仅包含为支持应用所必须的NF,避免包含其他非必要的NF。 FlexE客户的 10G、25G、40G、n×50G分别在 Shim层占用 2、5、8、n×10个5G时隙。
采用新架构,将会更有利于部署接入网的网络切片,满足5G差异化服务的需求。 2G到3G的变化:3G除了硬件变化和网元变化之外,还有两个很重要的思路变化。 第一个思路变化是IP化。3G之前采用的是TDM电路,使用E1线缆和中继电路。 1.NSSF:Network Slice Selection Function 网络切片选择功能 2.NEF:Network Exposure Function 网络能力开放功能 除了统一的服务化接口外,5G网络仍然保留了少量的参考点接口,主要是5G核心网与无线网之间的接口(例如,N1、N2、N3接口)以及核心网与外部数据网络的N6接口。 切片: 5G的业务范围非常宽泛,不同的业务场景对带宽等网络资源的需求是完全不同的。
此外,RAN通过RIC(RAN Intelligent Control,通过E2接口连接gNB)实现了针对动态资源调度和优先级控制等的实时闭环控制。 在适用了5G的网络切片后,运营商就能就能通过不同的网络切片在无线侧调度不同的优先级(这是显而易见的,哈哈)。 譬如UE1用高优先级的切片A来承载数据,UE2用低优先级的切片B来承载,那么gNB就能通过相应的优先级控制,来实现UE1的KPI如TP等要好于UE2,如下图所示。 灵活的PRB控制 PRB部分的控制功能分配每个切片例如PRB的无线资源,在该功能的支持下,我们可以实现每个切片之间的隔离,即一直强调的5G网络切片之间是可以相互独立的。 图中的切片1的所占资源比例在[10%,40%],而切片1/2/3的最大值分别是40%,20%,40%,当其分别取最大值是,公用的资源就占比0%,RAN可以采用各种技术来实现各个切片的动态资源分配。
承载侧提供2B和2C两个切片,5G切片专线业务进入2B切片。 gNB至UPF流量通过2B_RAN 高等级VPN承载,在UPF与ASBR间部署BFD + Static实现故障检测和快速切换。可利用客户侧已有U/A设备开通5G切片专线业务。 2.端到端QoS保障 无线网、核心网根据客户业务5QI进行调度,5G切片专线根据客户需求配置精准保障5QI。 业务方案:部署2个硬分片,分别承载2C和2B业务;在2C硬切片部署4个QoS等级,2B硬切片部署2个QoS等级,在B及B以上南北向网络侧100GE接口开启FlexE切片,带宽分配推荐为2C切片75G,2B (针对需独享新建FlexE切片,STN控制器可满足自动化开通) 切片分流及调度方式:在BBU侧按子接口方式区分2C/2B切片,在A设备按子接口关联不同PW,2B PW采用PQ优先调度,在B以上2B PW
5G网络切片 网络切片是在5G引入的新概念之一,关于网络切片首先从5G的前辈3G和4G说起,从3G时代开始,手机上网就靠数据业务流量,但网络资源有限,不可能保证所有业务都能全速进行,总得捡重要的首先保障 5G网络切片划分示意图 既然要切片,首先必须要把各个模块统一起来管理,形成一个有机整体,然后才能有切片的可能,不同切片再通过协调工作。 与3G和4G的QoS管理功能不同,5G对网络切片进行了全面的设计,可以对各类资源及QoS进行端到端的管理,横贯无线,承载与核心网,并使之成为5G网络的基本特征之一。 5G端到端网络切片及统一管理 无线子切片: 切片资源划分和隔离,切片感知,切片选择,移动性管理,每个切片的QoS保障。 运营商可以用B2B2C的方式来销售网络切片,并通过引入DevOps(开发和运营同步进行)的理念和模式,可以极大地提升切片运营的效率。
网络切片实例( E2E Slice Instance-ESI ):网络切片实例( Instance )是一个临时逻辑网络,跨多个技术域,包含: (1)组网络:”功能”( Function )即虚拟网元( 2、网络切片原因:未来业务需求差异 (1)连接功能,如吞吐率、时延、移动性、覆盖概率等要求; (2)网络功能,如用户ID管理、认证鉴权、移动性和位置管理、华诞及计费方式等; (3)网络安全可靠性,如可恢复性 通过切片,运营商可以服务更多的商业场景: (1)开源:运营商有机会进入垂直行业的巨大市场;通过灵活的网络切片,带来高质量服务的可能性。 (2)节流:统基础设施适应所有业务;减少建网和运维成本。 (2)承载子切片:基于SDN的统一管理,承载也可以被抽象成资源池来进行灵活分配,从而切割成网络切片。 (3)核心网子切片:核心网在5G时代可谓大变样,基于SBA(服务化架构 Service Based Architecture),以前所有的网元都被打散,重构为一个个实现基本功能集合的微服务,再由这些微服务像搭积木一样按需拼装成网络切片
为了应对这种海量的网络需求,这其中有一个关键的技术,就是 5G 网络切片技术。 这说明,5G 网络切片的落地已经走在路上,我们距离描绘中的万物互联的世界又前进了一步。 那么,这里关键的 5G 网络切片技术到底是什么呢?是像切片面包那样切吗?今天IT之家就和大家一起了解了解。 过去在 2G 时代,手机主要是用来打电话发短信,因此在这条路上车辆的种类很少,比如说只有自行车和三轮车,而这些车辆彼此通行也没有先后顺序。 总结来说,为了实现网络切片的功能,5G 的接入网、承载网和核心网不仅会改造自身的架构,让自己变得更加灵活、高效,以实现切片管理的功能,更要做到彼此间的协同合作,共同组成 5G 端到端的切片功能。 因为万物互联,所以网络需要承载的业务种类空前多样,因为业务多样,所以要对网络进行切片、分割,让不同的切片各司其职;因为网络要切片,所以深入到 5G 的基础架构层面,也要做相应的技术改造,由此形成 5G
),mMTC(massive Machine-Type Communications),V2X(Vehicle to Everything)的各种服务。 5G被视为各行业(如汽车、传媒、公共事业)的加速催化剂,但是各行业对于网络的要求(如时延、吞吐量、可靠性)是各种各样的,那么如上图的5G切片示意图所示。 5G网络通过切片,可以将一张物理网络切割成各种功能不同的逻辑网络来保证不同服务的QoS。 核心技术 下文将从CN/RAN/UE三个层面来讲述网络切片实施所需要的核心技术。 核心网 网络切片在5G核心网也是一项关键的技术。 下面我们来展开两个核心网这边的关键点: 1.对于不同切片的一个不同的收费策略 2.怎样管理和识别不同的网络切片 不同切片的计费策略 不同的垂直行业对于收费的需求可能会有很大的不同,从按累计流量计费到按订阅信息计费不等
系列文章目录 5G/NR 网络切片之NSSAI分类 5G/NR 网络切片之NSSAI配置 5G/NR 网络切片之NSSAI配置更新 5G/NR 网络切片之NSSAI包含模式 5G/NR 网络切片之AMF 选择(协议版) 5G/NR 网络切片之NSSAI的注册 5G/NR 网络切片之资源隔离(协议版) ---- 网络切片是一个可以根据每个客户的要求进行差异化处理的概念。 网络切片始终由RAN部分和CN部分组成。网络切片的支持依赖于以下原理:不同切片的流量由不同的PDU会话处理。网络可以通过调度以及提供不同的L1 / L2配置来实现不同的网络切片。 V2X 4 Slice suitable for the handling of V2X services. 注:PLMN中不需要支持所有标准SST值。 那么UE只能接入与其关联S-NSSAI一致的PLMN1,不能接入PLMN2。
5G网络切片能够支持特定连接类型的通信服务,并以特定的方式处理该服务的控制和用户平面。 使用云计算来重建无线访问,以提供多个标准的大规模连接,并实现5G所需要的运行功能的按需部署。简化网络切片服务生成、维护和终止服务,通过敏捷的网络0&M来减少运营费用。 ? 5G网络应该支持以下功能: 创建、修改和删除网络切片 定义和更新网络切片中支持的服务和功能集 配置与网络切片的UE相关的信息 配置与网络切片相关服务的信息 将一个UE分配给一个网络切片,将UE从一个网络切片迁移到另一个网络切片 能够使一个UE可以同时被分配给一个运营商的多个网络切片 一个网络切片中的流量和服务不会对同一网络中的其他网络切片的流量和服务产生影响 网络切片的创建、修改和删除对同一网络中的其他网络切片的流量和服务没有或者只有很小的影响 具备自适应功能或网络切片具有弹性容量 是网络运营人员能够定义一个网络切片的最小可用容量,在同一网络上的其他网络切片容量的弹性对该网络切片的最小容量可用性没有影响 使得网络运营人员能够定义一个网络切片的最大容量
那么,到底什么是网络切片,为什么5G需要网络切片?网络切片,到底“切”的是什么? 专业人士认为网络切片是5G的核心,是5G引入的特色能力,也是5G的基本能力,是5G服务垂直行业的基础和关键。 无论在定制网络、资源独享还是优先调度和安全隔离方面,5G网络切片都是满足各行各业差异化网络需求的利器。 02 5G为何需要网络切片? 应该说,网络切片是伴随着5G来临重要的网络功能革新。 实际上,从2G到4G网络只是实现了单一的电话或上网需求,却无法满足随着海量数据而来的新业务需求,且传统网络改造起来非常麻烦;而5G可以说是为了应用而生,需要面向多连接与多样化业务,需要部署更灵活,还要分类管理 无人驾驶 依赖于V2X通信,这需要低延迟但不一定需要高吞吐量。在汽车行驶时观看的媒体服务需要高吞吐量并且容易受到延迟的影响。两者都可以通过虚拟网络切片上的相同公共物理网络传送,以优化物理网络的使用。
随着时间的逼近,5G的愿景变得越来越清晰,本文将介绍5G网络中的关键技术之一:网络切片(network slicing)。 什么是网络切片? 同时可以提供不同的网络切片以提供高吞吐量、快速的数据传输速度和低延迟。 预计5G系统的逻辑架构将基于网络切片,该技术将使得网络运营商在无线接入网(RAN)的用户接入层中提供差异化服务。 挑战 网络切片是5G网络实现的基础之一,但要实现5G网络也面临着诸多的障碍。由于5G网络提供无线连接,RAN需要重新设计以启用网络切片。 此外,尽管几乎每个人都意识到网络切片在5G中发挥重要的作用,但是如何最佳实践5G切片还缺乏行业共同认知。 为了确保网络切片可以与其他5G技术协同工作,将需要实现网络切片与其他技术的互操作性工作。
摘要:本文通过对 5G 网络边缘计算技术的阐述,详细分析了边缘化计算的接入网络切片。 5G 边缘计算和网络切片技术是当前移动网络发展中的重要技术,该技术具有十分显著的优势,故而在 5G 技术的发展中值得被广泛应用。 2 基于边缘计算的接入网络切片 核心网络切片中的边缘计算表服务器设置的位置与客户有一定的距离,因此时延会受到一定的影响,不能满足低时延设备的运行要求。 --( 应该是 mMTC) 切片中可结合实际配置 D2D 通信中需要的时频资源,从而确保附近的UE 可借助 D2D 或中继模式直接通信。 参考文献 [1] 项弘禹 , 肖扬文 , 张贤 .5G 边缘计算和网络切片技术 [J]. 电信科学 ,2017(06). [2] 朱雪田 , 夏旭 , 齐飞 .5G 网络关键技术和业务 [J].
因此NFV/SDN成为了网络切片技术的基础。 ? 5G网络切片和寿司像极了! 跟3G和4G不同,5G对网络切片进行了全面的设计,可以对各类资源及QoS进行端到端的管理,横贯无线、承载与核心网,并使之成为5G网络的基本特征之一。 5G端到端网络切片及统一管理 无线子切片:切片资源划分和隔离,切片感知,切片选择,移动性管理,每个切片的QoS保障。 运营商可以用B2B2C的方式来销售网络切片,并通过引入DevOps(开发和运营同步进行)的理念和模式,可以极大地提升切片运营的效率。 ? 网络切片的运营闭环 DevOps工作流肇端于客户的切片订购和需求输入,然后经过切片模型定义,切片设计,切片部署,切片监控,切片保障和切片运营这样一个切片设计和运营的闭环,使5G网络切片灵活高效运转。
5G和网络切片 当5G被广泛提及的时候,网络切片是其中讨论最多的技术。 网络切片的应用需求 NGMN发布的5G白皮书中阐述的5G网络切片如下图所示: NGMN 5G网络切片示意图 我们怎么实现端到端网络切片? 例如,切片可以配置如下: (1)UHD切片:在边缘云中虚拟化DU,5G核心(UP)和缓存服务器,以及在核心云中虚拟化5G核心(CP)和MVO服务器 (2)电话切片:在核心云中虚拟化具有全移动功能的 )和相关服务器(例如V2X服务器),用于最小化传输延迟 到目前为止,我们需要为具有不同要求的服务创建专用切片。 如何实现网络切片之二 (2)边缘与核心云间的网络切片:IP/MPLS-SDN 软件定义网络,尽管在首先介绍的时候是一个很简单的概念,但现在变得越来越复杂。
2、智能制造 智能制造工厂中,5G SA网络可以通过视频质检、AR远程指导、远程控制、设备信息采集等方式助力智能化生产。工业生产流程涉及企业的核心机密,工厂数据需要加密。 5G网络切片可以为用户预留网络资源,保障切片用户在限定区域内的切片网络内通讯,切实保障通话和上网质量。 四、切片发展存在的问题 1、网络切片占用5G网络的频率和带宽,网络对切片容量有一定限制 网络切片在大网上做隔离,将占用5G网络频率和带宽,切片数量过多将对5G网络整体服务质量造成影响。 2、无线网和终端关于切片标准还没明确,限制了业务发展 核心网切片技术相对完善,但无线网切片实现缺乏标准,终端也暂不支持多切片,导致切片应用受限。目前,仅支持专用终端。 政府相关部门应该从各个方面鼓励和扶持5G业务的创新性应用。 2、 做好切片发展规划,将网络用在最关键的领域 由于切片容量有限,切片的发展必须做好规划,如前期无序发展将导致资源过度占用,影响以后的发展。
因此NFV/SDN成为了网络切片技术的基础。 ? 5G网络切片和寿司像极了! 跟3G和4G不同,5G对网络切片进行了全面的设计,可以对各类资源及QoS进行端到端的管理,横贯无线、承载与核心网,并使之成为5G网络的基本特征之一。 5G端到端网络切片及统一管理 无线子切片:切片资源划分和隔离,切片感知,切片选择,移动性管理,每个切片的QoS保障。 运营商可以用B2B2C的方式来销售网络切片,并通过引入DevOps(开发和运营同步进行)的理念和模式,可以极大地提升切片运营的效率。 ? 网络切片的运营闭环 DevOps工作流肇端于客户的切片订购和需求输入,然后经过切片模型定义,切片设计,切片部署,切片监控,切片保障和切片运营这样一个切片设计和运营的闭环,使5G网络切片灵活高效运转。
网络切片 网络切片将在5G的实施中发挥关键作用,该技术允许运营商在单一的物理基础设施之上运行多个虚拟网络。 随着2020年的5G商业化,许多人正在想,网络功能虚拟化(NFV)和软件定义网络(SDN)能够延伸到什么程度。 SDN/NFV在网络切片中的作用 SDN和NFV都能提供网络切片所需的功能,5G网络切片的主要思想是在网络上创建和划分不同的业务,使运营商能够为这些业务提供最佳的支持。 结论 SDN和NFV将会与网络切片一起发展,使用开放协议将软件与硬件分离,并从控制平面管理网络行为将使5G网络能够为不同的用户提供不同类型的服务。 出于这些原因,SDN、NFV等技术不仅弥补了5G网络切片的发展,更是在推动其发展。
slicing for the 5G Era》,对5G切片的介绍非常全面详细,决定摘出其中让我受益的一些部分,再结合自己的一点点理解对5G切片进行一个简单的介绍和概括,也算是自己的一点小进步,也希望对初学者能起到一点作用 在2020年即将实现商用化的5G被广泛提起,提到5G就不得不提网络切片(Network Slicing),作为5G中被讨论最多的技术,网络切片对于5G 的意义可谓巨大。 本文主要从以下几个方面对切片技术做一些简要介绍。 一、为什么要向5G时代演进? 只有理解了传统核心网的局限性,才能深刻理解到为什么要想5G时代演进,才能进一步理解到网络切片技术对于5G的必要性。 任何两个切片A和B之间的关系可以有以下情况中的一种: ☘ 不同服务层:比如切片A为M2M类型装置提供服务,切片B为人工操作装置提供服务。 网络切片结构:虽然在表1中很好的定义了八个应用场景系列,但仍存在很多尚未分类的场景,因此在性能评估标准方面的切片划分的粒度如何确定仍然是一个需要解决的问题。 2.
网络切片 网络切片将在5G的实施中发挥关键作用,该技术允许运营商在单一的物理基础设施之上运行多个虚拟网络。 SDN/NFV在网络切片中的作用 SDN和NFV都能提供网络切片所需的功能,5G网络切片的主要思想是在网络上创建和划分不同的业务,使运营商能够为这些业务提供最佳的支持。 此外,SDN可以用来提供一个总体架构来帮助5G在一个控制平面上运行,确定网络中流量的最佳路径。 结论 SDN和NFV将会与网络切片一起发展,使用开放协议将软件与硬件分离,并从控制平面管理网络行为将使5G网络能够为不同的用户提供不同类型的服务。 出于这些原因,SDN、NFV等技术不仅弥补了5G网络切片的发展,更是在推动其发展。