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。 由于网络切片共享相同的网络资源,因此切片之间的隔离就变得非常重要,这是 5G网络安全研究的重要方向之一 [3] 。 3 网络切片端到端隔离 3.1 网络切片在接入网络的隔离实现 网络切片是端到端虚拟网络,与传统移动通信网络类似,也由无线接入、承载、核心网构成,因此网络切片端到端的隔离包括切片在接入网、承载网和核心网的隔离实现 如图3所示, 5G正交频分多址(OFDMA)系统中,无线频谱从时域、频域、空域维度被划分为不同的资源块,用于承载数据在无线空口的传输。无线频谱资源的隔离可以分为物理隔离和逻辑隔离。 目前, 5G网络处于商用部署的初始阶段, 5G网络切片的应用、部署、 5G网络与垂直行业应用的结合尚处于研究探索和试验阶段,对于网络切片安全隔离机制以及网络切片面临的其他潜在安全问题还需要不断深入研究和试验
到了5G时代,接入网又发生了很大的变化。在5G网络中,接入网不再由BBU、RRU、天线等组成,而是被重构为以下3个功能实体。 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。 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。 基于NSA架构(主要是Option3系列)的5G基站载波仅承载用户数据,其控制信令仍通过4G网络传输,系统级的业务控制仍然由4G网络负责。 5G网络不可能根据每个业务来配置各自独立的物理设施,而是在物理网络中通过逻辑控制来划分不同用途的逻辑网络,支撑不同的应用,这就是网络切片。在3G/4G时代,也会对业务进行类似网络切片的分类。
紧接上文 接入网RAN RAN切片提供了基于切片ID的AMF/UPF选择,并提供了相对静态的资源控制和优先级控制。 关于RAN切片的基本机构可参照下图 优先级控制 在未适用网络切片前,显然,gNB并不能针对UE的不同服务做不同的优先级控制。 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)。 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。
核心网侧UPF N3口根据端到端切片ID 映射VLAN,对应承载网2B切片。中国电信根据核心网网元部署位置的不同,提供了致远、比邻和如翼三种网络定制服务模式。 5G网络切片实现方式 5G切片专线是5G网络端到端能力的直接体现,优良的客户体验=丰富的组网形态+端到端QoS保障+统一调度编排。 3.统一调度编排 5G网络切片统一编排调度总体上分为3个功能模块,通信服务管理(CSMF)、5G端到端网络切片管理( NSMF )以及切片子网管理(NSSMF),总体架构如下图所示。 (3)NSSMF选择合适的子切片模板,生成切片部署文件,传递信息到MANO,发起子切片LCM过程,发起网络服务(网络切片参数)配置请求。 2. EVPN Over SRv6配置:STN控制器配置 L3VPN/EVPN Over SRv6。通过SRv6 Locator或者SRv6 Policy可以实现VPN业务承载在不同的切片上。
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 ,和传统的3G和4G类似。 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。
终端、接入网、回传网、核心网、业务网络)及网管系统对应的资源; (2)存储、运算; (3)连接关系。 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 3、网络切片的意义及优势 网络切片的意义:通过切片,高效灵活的部署各种差异性需求业务网络,并隔离开:保证业务质量、实现独立运维运营。 (1)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。 a.协议栈功能模块化分离 根据业务需求的不同,可以灵活地对无线网侧协议栈功能进行定制切分。 (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
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。 于是运营商们就开始在 5G 这条 “通信道路”上修剪起了立交桥,这立交桥有很多层,运营商还给这些桥层进行了分类,总共有 3 大类。 为什么有 3 类呢? 因为前面我们说,5G 有 3 大应用场景:增强型移动宽带、海量机器通信、高可靠低时延通信。 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
在5G中,运营商能通过网络切片为每个数据服务创建虚拟通道的方式,从而保证每个服务的QOS等。最终,运营商能够通过网络切片找到新的盈利模式,从管道提供商的身份突破,找到新的盈利点。 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。 CN和RAN提供的切片的相关功能都定义在3GPP的规范中,其中CN层的切片的主要目的在于向不同的用户(服务提供商等,这里指的不是UE)提供不同的服务,RAN层面引入了O-RAN定义的RAN Intelligent 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。
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。 5.15.2.2-1] Slice/Service type SST value Characteristics eMBB 1 Slice suitable for the handling of 5G MIoT 3 Slice suitable for the handling of massive IoT.
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
众所周知,5G网络除了高速度、低时延外,还将承载万物互联,而要满足各种不同垂直行业的差异化需求,就要依靠5G网络切片来实现。因此有专业人士认为网络切片是5G的核心,是运营商服务垂直行业的基础和关键。 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。 那么,5G为什么需要网络切片? 回答这个问题,首先需要了解什么是网络切片。
第五代移动通信系统简称5G,指的是移动通信技术第五代,也是4G之后的延伸。截至2017年11月,3GPP发布了首个5G空口(NR)标准。 3GPP是移动行业标准组织,将向ITU提交建议规范,作为IMT-2020标准的一部分,移动运营商和厂商都积极参与3GPP的规范的制定。 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? 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。
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。 在 3GPP R15 中,以服务化架构为基础,5G 协议能够按照业务的基本需求提高其应用的灵活性,从而建立相对完善的技术标准。 3GPP 所定义的网络切片管理功能主要由三部分内容构成,分别为通信业务管理、网络切片管理和网络切片子网管理。 3 结语 综上所述,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。 电子技术应用 ,2018,44(09). [3] 王庆扬 , 谢沛荣 , 熊尚坤 .5G 关键技术与标准综述 [J].
这切片,到底是咋回事呢?硬件设备能切吗?数据能切吗?怎么切? ? 关于切片,我们有太多的疑问 要回答上面这些问题,首先需要明白——网络切片到底是什么。 让我们从5G的前辈,3G和4G开始说起吧。 5G网络的三大场景及其QoS需求 参照上面这张图,我们来看看三大场景对于5G网络的需求: 增强型移动宽带(eMBB):需要关注峰值速率,容量,频谱效率,移动性,网络能效等这些指标,和传统的3G和4G类似 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。
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。 5G核心(UP和CP)和IMS服务器 (3)大规模物联网切片(例如传感器网络):在核心云中虚拟化一个简单轻便的5G内核没有移动性管理功能 (4)任务关键的物联网切片:在边缘云中虚拟化5G核心(UP SDN控制器提供虚拟化服务器和DC G / W路由器(云数据中心中创建MPLS L3 V**的PE路由器)间的隧道配置,在核心云中的每个虚拟机(例如5G IoT核心)和DC G / W路由器间创建SDN 然后,由SDN控制器管理这些隧道和MPLS L3 V**(例如IoT V**)之间的映射。该过程在边缘云中也是一样,创建一个物联网切片从边缘云连接到IP / MPLS骨干,并一直到核心云。 (3)边缘与核心云间的网络切片:IP/MPLS-SDN 现在剩下的是移动前传网络。 我们如何在边缘云和5G RU之间切割这个移动前传网络? 首先,必须首先定义5G前传网络。
5G切片网络能降低时延,提供优先级控制策略,提供高可靠的网络服务,保障企业安全化生产。 3、媒体直播 在媒体直播中,可以借助5G SA网络实现媒体采编影像实时回传。 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。 3、对垂直行业起到变革性作用的业务场景暂没出现 切片作为5G特色业务尽管受到了各界的关注,并被呼吁可用在很多场景下,但在实际应用中,更多时候考虑5G网络的eMBB场景,作为有线网络的替代。 3、 做好和其他业务的融合渗透 更多的企业在考虑引入切片的时候,可能只是考虑5G概念,切片对其本身业务的作用可能并不大。要利用云网融合、云边融合、物联网综合考虑,为企业设计管理和业务整体提升方案。
这切片,到底是咋回事呢?硬件设备能切吗?数据能切吗?怎么切? ? 关于切片,我们有太多的疑问 要回答上面这些问题,首先需要明白——网络切片到底是什么。 让我们从5G的前辈,3G和4G开始说起吧。 5G网络的三大场景及其QoS需求 参照上面这张图,我们来看看三大场景对于5G网络的需求: 增强型移动宽带(eMBB):需要关注峰值速率,容量,频谱效率,移动性,网络能效等这些指标,和传统的3G和4G类似 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。
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。
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。 使用场景和性能要求对切片的设计有很大的影响,3GPP和NGMN在这方面也一直在努力并且已经获得了一定的进展。表1展示了NGMN划分的一些应用场景对切片设计的影响。 表中概括了大部分应用场景并且将其归类为八个系列,每个应用场景下对不同服务的要求程度按照从0到3的打分表示,3表示要求最为严格,0表示最低要求。 网络切片选择:一个用户可能会使用一个或者多个切片,如何选择合适的切片也是一个基本的问题 3.
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。