网络切片将网络划分为多个虚拟连接，这些虚拟连接可以根据不同用例的流量需求进行定制。随着5G即将到来，5G网络切片已成为重要关注点。网络切片被宣传为5G的基本能力。本文将帮助我们了解5G网络切片架构和工作原理、网络切片挑战和机遇、在5G中使用切片的安全性以及5G网络切片的示例。
什么是5G网络切片?
第五代网络具有前几代网络所不具备的独特的网络切片能力。它是一种允许服务提供商部署特定服务来支持不同客户和细分市场的需求的功能。网络切片利用网络虚拟化，将单个网络基础设施划分为多个虚拟连接。然后可以将这些虚拟连接提供给企业，以获得定制的好处，同时确保符合服务法律协议(sla)。
该产品的主要区别在于降低成本、自动化和灵活性。网络切片可以专用于一个或多个客户的方式进行管理。切片可确保每个连接都有自己的架构、安全性和管理，以支持不同的用例。
5G网络切片如何发挥作用?
5G云原生网络(5GCN)是5G网络切片的基本要求。5GCN配备了专门的网络节点来进行网络切片。这些网络节点负责根据服务协议向设备分配无线资源。
5g网络需要采用基于服务的架构。采用基于服务的体系结构对于根据商定的服务需求管理跨企业的设备，网络资源分配是必要的。
为了允许用户设备连接到多个切片，5G网络由大量专门从事网络切片的节点组成。主节点执行网络切片选择功能(NSSF)的功能。除此之外，访问和移动性管理功能(AMF)与NSSF协同工作，以确定每个服务协议的网络切片应用。
5G网络切片：架构
eMBB、URLLC和mMTC
5G网络具有满足多样化需求的潜力。这些服务大致分为三类：
- 增强型移动宽带(eMBB)
- 超可靠和低延迟通信(uRLLC)
- 大规模机器类型通信(mMTC)
5G中的网络切片架构需要网络切片软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)。
SDN的作用是通过中央控制平面的应用接口(API)管理流量。通过应用层，控制平面配置资源以根据需求提供定制服务。基础设施层也是SDN的一部分，它包含基础网络服务，并负责来自控制平面的数据转发和规则处理。网络切片控制器(编排器)负责跨层映射服务和监视功能。
SDN可以创建由特定资源组成的切片。通过递归的帮助，可以创建多个子控制器来支持切片组合。
该架构的另一部分是网络功能虚拟化。它允许在虚拟机上安装网络功能。NFV管理网络切片和基础设施资源的生命周期。
网络切片的意义是什么?
虽然5G是移动网络演进的下一步，但由于网络切片，它不仅仅是另一种无线接入网络模型。网络切片通过将虚拟化原理应用于移动网络来运行。虽然这可能被证明是工业革命4.0的下一个颠覆，但关于网络切片的紧迫性和重要性的争论仍在继续。在我们深入探讨利弊之前，让我们先回顾一下基本介绍。
描述网络切片的最简单方法是水平虚拟化，其方法集中于以下方面：
- 5G新无线电(NR)网络
- 软件定义网络(SDN)技术
- 网络功能虚拟化(NFV)架构
这些创建了各种自给自足的网络切片，促进通信服务提供商(csp)隔离需要不同服务质量(QoS)的用户、机器和用途。这些部分的应用可以扩展到提供移动网络管理员的个人虚拟基础设施，这在增强基于移动虚拟网络运营商的服务方面大有帮助。
水平切片提供了跨应用和跨业务的网络划分。各个水平片拥有各自的虚拟资源，这些虚拟资源与用于不同片的虚拟资源是分离的。
这使得水平网络切片不同于当代的网络划分，也称为垂直切片。在这些情况下，资源没有被分割得那么多，而是根据用例进行分配。
5G网络切片的主要缺点是什么?
虽然网络切片对于5G网络具有巨大潜力，但也存在一定的障碍。虽然网络切片在5G中的关键作用已达成共识，但其实施程序仍需弄清楚。
由于5G网络提供无线连接，因此必须重新设计无线接入网络(RAN)以进行网络切片。网络切片通常应用于5G网络的中心网络区域，可以通过组合资源在RAN段中执行。然而，要使5G网络切片可行，多个宏蜂窝和小蜂窝需要协同工作，以满足各种网络切片的要求。
需要了解如何通过将网络切片与NFV和SDN相结合，来最好地实现机械控制器和无线电设备之间的点对点连接。
虽然所部署技术的独立性可能会限制来自网络切片的干扰，但在网络切片过多的情况下，实现点对点连接是一个挑战。
随着网络逐渐向5G过渡，确保网络切片能够与新兴的5G技术协同工作需要广泛的互操作性。通信服务提供商和网络运营商必须广泛测试互操作性，以确保网络切片在5G网络中按预期工作。
行业专家需要就最佳实施路线达成一致，这需要一些时间。虽然5G网络切片利用了标准无线电资源的智能使用，但它需要先进的技术，来保证这些无线电资源的隔离。
5G网络切片的安全性
网络切片增加了网络复杂性，从而产生安全隐患。每个网络切片承载不同的流量，因此具有独特的安全要求。借助切片可以实现的可扩展性也为潜在的网络威胁打开了大门。对中央基础设施的攻击可能会同时阻碍多个切片。
网络切片带来的另一个安全挑战是数据隔离，对于运营商来说，保护一个网络片上使用的信息不被同一基础设施上的另一个网络片修改，将是运营商面临的一个挑战。
SDN和NFV也是潜在的威胁领域。攻击者可以使用SDN的输入缓冲区来分析数据包的处理时间。围绕NFV的安全威胁包括对编排管理系统的攻击、拒绝服务攻击等。
运营商和企业之间的密切协调，对于维持跨切片的安全通信至关重要。这将确保在保持服务质量的同时保护用户的隐私。
用例
5G网络切片的一些用例包括：
自动驾驶汽车：切片将允许定制网络，以匹配自动驾驶汽车的基础设施、技术和监管要求。专用网络切片将有助于通过充足的网络资源确保卓越的服务质量。
游戏：激烈的比赛和游戏需要不间断的低延迟连接，以提供无忧的用户体验。网络资源可以根据游戏玩家的流量需求进行定制，以确保丰富的游戏体验。稳定的连接将有助于保持游戏世界的竞争力。
5G手术：远程手术是5G的突破性用例之一，医生可以在世界任何地方控制机械臂进行高风险手术。但在生死攸关的问题上，无缝连接至关重要。5G的网络切片保证了有专用的网络资源进行手术。
体育：随着新技术的引入，体育世界正在发生改变，以重新构想球迷的体验。智能体育场正在建设中，全息图、增强现实和虚拟现实等技术，正在被用来改变球迷在家里和体育场的体验。新技术为不同的体育场提供了专用的切片，将把球迷的参与度提升到一个新的水平。
物联网切片：物联网设备正用于从智能城市、库存管理、健康监控到智能家居等各种应用。这些设备生成的数据量需要以最小延迟实现不受干扰的连接。网络切片通过提供定制自由度以满足个人需求来实现这一点。
常见问题解答
网络切片是什么意思?
在通用物理网络架构上，创建多个虚拟化和逻辑网络称为网络切片。每个切片能够通过提供不同数量的网络资源来支持不同数量的流量。网络切片开辟了大量用例。网络切片通过抽象、隔离、编排和分离逻辑网络组件，来修改整个网络。
什么是3GPP网络切片?
3GPP将网络切片定义为：网络切片被视为可以动态创建的逻辑端到端网络。3GPP第16版TR21.916中重点介绍了网络切片的业务模型。
为什么网络切片很重要?
对于网络运营商来说，网络运营商的投资回报最大化。这是由于大规模网络资源的有效管理和分配而发生的。另一方面，网络切片允许通过定制网络资源来支持特定需求，从而采用大量用例。
