一文讀懂網(wǎng)絡(luò)切片和服務(wù)質(zhì)量(QoS)的差異

網(wǎng)絡(luò)切片幾乎在5G出現(xiàn)的每個行中都有提及，但通常情況下其定義是模糊的。網(wǎng)絡(luò)切片究竟是什么，它與已經(jīng)存在多年的服務(wù)質(zhì)量（QoS）有何不同？

網(wǎng)絡(luò)切片是一種特定的虛擬化形式，允許多個邏輯網(wǎng)絡(luò)在共享的物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施之上運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)切片概念的關(guān)鍵優(yōu)勢在于它提供了一個端到端的虛擬網(wǎng)絡(luò)，不僅包括網(wǎng)絡(luò)，還包括計(jì)算和存儲功能。目標(biāo)是允許物理移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商劃分其網(wǎng)絡(luò)資源以允許不同的用戶（所謂的租戶）復(fù)用單個物理基礎(chǔ)設(shè)施。5G討論中最常引用的例子是共享給定的物理網(wǎng)絡(luò)，以同時(shí)運(yùn)行物聯(lián)網(wǎng)（IoT），移動寬帶（MBB）和非常低延遲（例如車輛通信）應(yīng)用。這些應(yīng)用顯然具有非常不同的傳輸特性。例如，物聯(lián)網(wǎng)通常會有非常多的設(shè)備，但每個設(shè)備的吞吐量可能非常低。 MBB具有幾乎相反的特性，因?yàn)樗鼘⒕哂猩俚枚嗟脑O(shè)備，但是每個設(shè)備都將發(fā)送或接收非常高的帶寬內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)切片的目的是為了能夠在端到端的層面上對物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分，以實(shí)現(xiàn)最佳流量分組，隔離其他租戶，并在宏觀層面配置資源。

在關(guān)于網(wǎng)絡(luò)切片的技術(shù)討論中經(jīng)常出現(xiàn)的自然問題是為什么現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不能處理這個任務(wù)？例如，廣泛部署的服務(wù)質(zhì)量（QoS）體系結(jié)構(gòu)稱為區(qū)分服務(wù)（DiffServ），旨在分類和管理在給定網(wǎng)絡(luò)上流動的不同類型的IP流量（例如語音，視頻，文本）。還有其他眾所周知的技術(shù)，如虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN），它使用IP隧道等技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)上分離和隔離流量。而且，像網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）等新的方法旨在虛擬化部分移動網(wǎng)絡(luò)。這些功能中的每一個顯然都與5G網(wǎng)絡(luò)切分的功能有一些重疊。那么為什么我們需要引入網(wǎng)絡(luò)切片作為另一種方法呢？答案是雙重的。一個原因是基于技術(shù)問題，另一個更重要的原因是商業(yè)驅(qū)動。

預(yù)計(jì)5G網(wǎng)絡(luò)將為移動運(yùn)營商和其他新進(jìn)入者帶來利潤豐厚的新商機(jī)。例如，移動運(yùn)營商將能夠?qū)⑵湮锢砭W(wǎng)絡(luò)資源分成多個邏輯分片，并將這些分片出租給感興趣的各方。電力公司可能希望長期租用網(wǎng)絡(luò)片來連接由傳感器，儀表和控制器組成的智能電網(wǎng)，并優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的切片?；蛘撸魳窌l(fā)起人可能希望短期租用網(wǎng)絡(luò)切片，進(jìn)行為期一周的音樂節(jié)，并為流式HD音樂和VoIP連接優(yōu)化切片。

網(wǎng)絡(luò)切片還將允許新的商業(yè)模式在移動市場中發(fā)展。例如，現(xiàn)有的云和數(shù)據(jù)中心提供商（如亞馬遜和谷歌）可能會通過網(wǎng)絡(luò)切片發(fā)現(xiàn)進(jìn)入移動網(wǎng)絡(luò)空間的新方式。這也將允許現(xiàn)有的移動運(yùn)營商（例如AT＆T，Orange）租用網(wǎng)絡(luò)切片并主要集中在其核心優(yōu)勢上，其中包括提供高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。這與今天完全不同，因?yàn)槟壳盎A(chǔ)架構(gòu)無法針對不同的MVNO（租戶）進(jìn)行細(xì)粒度配置和優(yōu)化。目前的MVNO與網(wǎng)絡(luò)所有者之間純粹具有業(yè)務(wù)和計(jì)費(fèi)關(guān)系，并且通過具有獨(dú)一無二覆蓋的常規(guī)網(wǎng)絡(luò)來運(yùn)行他們的MVNO服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)切片將允許網(wǎng)絡(luò)所有者針對給定的虛擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的流量特性定制基礎(chǔ)設(shè)施的計(jì)算，存儲和網(wǎng)絡(luò)功能。

網(wǎng)絡(luò)切片方法的關(guān)鍵區(qū)別在于它為給定租戶提供了一個全面的端到端虛擬網(wǎng)絡(luò)。沒有現(xiàn)有的基于QoS的解決方案可以提供這樣的事情。例如，部署最廣泛的QoS解決方案DiffServ可以將VoIP流量與其他類型的流量（如高清視頻和網(wǎng)頁瀏覽）區(qū)分開來。然而，區(qū)分服務(wù)不能區(qū)分和區(qū)別對待來自不同租戶的相同類型的業(yè)務(wù)（例如，VoIP業(yè)務(wù)）。此外，DiffServ根本無法執(zhí)行流量隔離。例如，來自健康監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（例如，連接醫(yī)院和門診患者）的IoT流量通常具有嚴(yán)格的隱私和安全要求，包括數(shù)據(jù)可以存儲在哪里以及誰可以訪問它。這不能由DiffServ完成，因?yàn)樗鼪]有任何處理網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和存儲方面的功能。所有這些發(fā)現(xiàn)的DiffServ不足將由正在開發(fā)的用于網(wǎng)絡(luò)切片的功能處理。

由于網(wǎng)絡(luò)切片將提供令人興奮的商業(yè)機(jī)會，因此各個標(biāo)準(zhǔn)組織正在進(jìn)行大量相關(guān)技術(shù)工作。例如，3GPP正在指定整個運(yùn)營和管理（OAM）框架，以確定物理網(wǎng)絡(luò)的所有者將如何管理切片，作為其虛擬化NFV網(wǎng)絡(luò)的一部分。3GPP還規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)組件與UE之間所需的信令和過程，以將設(shè)備分配給給定片。

互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）已經(jīng)開始研究底層IP網(wǎng)絡(luò)如何實(shí)施網(wǎng)絡(luò)切片。如前所述，現(xiàn)在已有像DiffServ和VPN這樣的支持網(wǎng)絡(luò)切片功能的協(xié)議。IETF仍在爭論將針對網(wǎng)絡(luò)切片開發(fā)哪些現(xiàn)有或新的協(xié)議。新的OAM功能將允許切片的定義，創(chuàng)建，刪除等。這些切片可以在管理邊界之間延伸，這意味著切片可以跨越多個運(yùn)營商或國家。正在考慮的新流量工程特性包括對MPLS，SDN等底層網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的可能更新，以允許控制信令用于網(wǎng)絡(luò)切片目的。

網(wǎng)絡(luò)切片與QoS非常不同，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)包含計(jì)算，存儲和網(wǎng)絡(luò)功能的端到端虛擬網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)有的QoS方法都是與網(wǎng)絡(luò)切片相比最多提供一部分功能的點(diǎn)解決方案。網(wǎng)絡(luò)切片在5G討論中引起了很多興趣，主要是因?yàn)樗鼘㈤_啟許多新的商業(yè)機(jī)會。網(wǎng)絡(luò)切片是使網(wǎng)絡(luò)服務(wù)更加虛擬化的一般趨勢的一部分，從而受益于IT行業(yè)轉(zhuǎn)向云和“一切即服務(wù)”所帶來的更低成本和更多創(chuàng)新。網(wǎng)絡(luò)切片不太可能需要革命性的新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。相反，所需的技術(shù)變革將應(yīng)用于各種技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，所有這些技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)都集中在改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)智能，系統(tǒng)集成，OAM和流量工程的關(guān)鍵領(lǐng)域。