網(wǎng)絡(luò)切片Network Slice

在5G系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)將被進(jìn)一步抽象為“網(wǎng)絡(luò)切片”—Network Slice：這種連接服務(wù)是通過許多定制軟件實(shí)現(xiàn)的功能定義。這些軟件功能包括地理覆蓋區(qū)域、持續(xù)時間、容量、速度、延遲、可靠性、安全性和可用性等。網(wǎng)絡(luò)切片并不是一個全新的概念，例如VPN特別是蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的VPN就更像是網(wǎng)絡(luò)切片的基本版本。但未來全連接網(wǎng)絡(luò)需要支持一系列廣泛的應(yīng)用并滿足一系列更嚴(yán)苛的要求，所以在5G環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)切片將以全新的水平來定義。

 

 

網(wǎng)絡(luò)切片允許運(yùn)營商更深入地了解有關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源的利用情況，因?yàn)槊總€切片都是定制化的。要實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)切片，云技術(shù)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)提供了一系列的工具來更抽象地打造系統(tǒng)，從而提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性。云、SDN和NFV技術(shù)將系統(tǒng)細(xì)分為各個“小塊”，形成相互聯(lián)系的水平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即可實(shí)現(xiàn)程序化、虛擬化，從而適用于各種服務(wù)。

 

 

迄今為止網(wǎng)絡(luò)切片在5G中的具體實(shí)現(xiàn)小結(jié)：

網(wǎng)絡(luò)切片在同一個PLMN內(nèi)部定義,它包括以下部分:

– 核心網(wǎng)絡(luò)的控制面和用戶面網(wǎng)絡(luò)功能.以及在服務(wù)PLMN內(nèi)的下面之一:

– NG RAN

– 用于訪問non-3GPP接入網(wǎng)絡(luò)的N3IWF功能網(wǎng)元

可以根據(jù)支持不同的網(wǎng)絡(luò)功能或者網(wǎng)絡(luò)功能優(yōu)化特性來部署不同的網(wǎng)絡(luò)切片。運(yùn)營商可以為多組UE部署相同功能的多個網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例。

單一的UE可以通過單一的5G-AN訪問一個或者多個網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例。單一的UE在同一時間內(nèi)最多可以使用8個網(wǎng)絡(luò)切片。服務(wù)UE的AMF實(shí)例邏輯上屬于每個網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例。比如AMF實(shí)例對于服務(wù)UE的網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例是公共資源。

網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例集的選擇是個重要的過程，通常網(wǎng)絡(luò)切片可以對應(yīng)一個或者多個Allowed S-NSSAIs。一個UE在注冊過程總第一次訪問AMF時候首先要和NSSF進(jìn)行交互。

選取的網(wǎng)絡(luò)切片內(nèi)部的SMF發(fā)現(xiàn)與選擇功能由AMF來觸發(fā)，這個時候用一條UE發(fā)來的SM信息來建立一個PDU session。然后NRF會輔助網(wǎng)絡(luò)切片的發(fā)現(xiàn)和選擇任務(wù)。

每個PDU session屬于一個且僅屬于一個PLMN內(nèi)的特別網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例。不同的網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例不共享一個PDU session. (雖然有時候不同的切片可以使用屬于同一個DNN的特定切片的PDU session.).

那么如何標(biāo)識和選擇一個網(wǎng)絡(luò)切片呢? 這就要用到S-NSSAI 和NSSAI了:

一個S-NSSAI用來標(biāo)識一個網(wǎng)絡(luò)切片.

一個S-NSSAI由如下兩部分組成:

– 一個Slice/Service type (SST)，代表網(wǎng)絡(luò)切片的功能和業(yè)務(wù)類型。

-一個Slice Differentiator (SD)，這是個可選信息，用來輔助區(qū)分具有相同SST的多個網(wǎng)絡(luò)切片。

S-NSSAI可以配置標(biāo)準(zhǔn)值或者PLMN特定的值。擁有PLMN特定值的S-NSSAI是和所分配的PLMN ID相關(guān)聯(lián)的。而且UE在AS過程中只能使用這些和相應(yīng)PLMN ID相關(guān)聯(lián)的S-NSSAI。

NSSAI由一組S-NSSAI組成，每個在信令中發(fā)送的NSSAI最多由8個S-NSSAI組成。每個S-NSSAI可以輔助網(wǎng)絡(luò)選擇一個特定的網(wǎng)絡(luò)切片。

相同的網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例可以通過不同的S-NSSAI來選取。

基于運(yùn)營商的配置和部署的需要，指定的S-NSSAI的多個網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例可以部署在相同或者不同的注冊區(qū)域。

一個UE的網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例選擇時候，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例所對應(yīng)的核心網(wǎng)絡(luò)的控制面和用戶面功能都由5GC負(fù)責(zé)。

接入網(wǎng)絡(luò)(R)AN在AS信令流程中使用請求的NSSAI處理控制面連接(在5GC通知(R)AN允許使用的NSSAI之前)。

當(dāng)UE成功注冊后，核心網(wǎng)提供完整的Allowed NSSAI通知接入側(cè)AN處理控制面的信息。

當(dāng)一個指定S-NSSAI 的PDU session使用一個特殊的網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例建立成功后，核心網(wǎng)將發(fā)送對應(yīng)這個網(wǎng)絡(luò)切片的S-NSSAI給接入網(wǎng)RAN來訪問特殊的功能。(RAN側(cè)使用NSSAI信息的詳細(xì)信息在TS38.300中描述)。

標(biāo)準(zhǔn)SST數(shù)值Standardised SST values

標(biāo)準(zhǔn)SST數(shù)值(Standardized SST values)為切片之間建立全面互操作提供了途徑，這對于絕大多數(shù)的經(jīng)常應(yīng)用的Slice/Servicetypes來說，實(shí)施漫游就會更高效。

對應(yīng)于5G定義的3大應(yīng)用場景，標(biāo)準(zhǔn)化了的SST如下表所示，初始的規(guī)范并沒有要求在一個PLMN內(nèi)支持所有的標(biāo)準(zhǔn)化 SST：

 

 

簽約信息

簽約信息可以包含多個S-NSSAI。其中一個或者多個S-NSSAI可以標(biāo)記為默認(rèn)S-NSSAI。規(guī)范規(guī)定最多可以標(biāo)記八個S-NSSAI。然而UE是可以簽約多于八個S-NSSAI的。如果S-NSSAI被標(biāo)記成默認(rèn)，而UE沒有在注冊請求消息中發(fā)送有效的S-NSSAI給網(wǎng)絡(luò)的時候，網(wǎng)絡(luò)就將使用默認(rèn)S-NSSAI對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)切片來服務(wù)UE。

每個S-NSSAI對應(yīng)的注冊信息可包含多個DNN及一個默認(rèn)的DNN。

UE在注冊請求中提供的NSSAI將在用戶的注冊數(shù)據(jù)中進(jìn)一步校驗(yàn)。

UE NSSAI配置

HPLMN會給UE配置一個NSSAI。每個Configured NSSAI可以特別指定是某個PLMN使用，HPLMN會指示NSSAI所使用的所有PLMN，包括Configured NSSAI是否應(yīng)用于所有的PLMN。

當(dāng)UE在注冊過程中給網(wǎng)絡(luò)提供NSSAI時，指定了PLMN的UE將只使用Configured NSSAI的S-NSSAI。而在UE成功注冊后就會被包含在相應(yīng)的AMF中。Allowed NSSAI可能包含多個S-NSSAI。而這些S-NSSAI對當(dāng)前UE注冊區(qū)域有效。UE也可以從AMF獲取一個或者多個臨時的或者固定的Rejected S-NSSAI。

在NSSAI的使用上，Allowed NSSAI優(yōu)先于Configured NSSAI 。UE在服務(wù)PLMN的頻繁變化的過程里僅采用對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)切片的Allowed NSSAI里的S-NSSAI。

UE NSSAI的存儲

– UE獲得該P(yáng)LMN的Configured NSSAI后，這個Configured NSSAI將一直存儲在UE里直到從HPLMN獲取新的Configured NSSAI。

– UE獲取了新的Configured NSSAI后將替代舊的Configured NSSAI并且刪除stored AllowedNSSAI 和rejectedS-NSSAI ;

– 獲取Allowed NSSAI后，UE會將其進(jìn)行存儲，之后即使UE關(guān)機(jī)也會等收到新的Allowed NSSAI才會更新;

– UE收到新的Allowed NSSAI后，將更新原先的所有存儲的Allowed NSSAI ;

– 如果收到一個臨時的rejected S-NSSAI，處于RM-REGISTERED狀態(tài)的UE會將其存儲;

– 如果收到一個永久rejected S-NSSAI ，處于RM-REGISTERED狀態(tài)的UE會將其存儲;

UE Allowed NSSAI里的一個或者多個S-NSSAI可以有非標(biāo)準(zhǔn)化的值。在這種情況下， Allowed NSSAI 包含Allowed S-NSSAI里的S-NSSAI映射到Configured NSSAI里的S-NSSAI信息。UE使用這些映射信息進(jìn)行內(nèi)部處理。

網(wǎng)絡(luò)切片操作步驟

經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)切片建立到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接包含如下兩個步驟：

– 通過執(zhí)行RM流程來選擇AMF以支持需要的網(wǎng)絡(luò)切片。

– 通過網(wǎng)絡(luò)切片建立一個或者多個PDU session。

更詳細(xì)的信息將在

TS38.413/TS38.423/TS23.501及核心網(wǎng)相關(guān)規(guī)范中進(jìn)一步定義。