1 需求概述
5G業務將呈現出多場景、差異化的特點，如移動上網業務聚焦帶寬，自動駕駛業務需要低延時和高可靠性保障，物聯網業務要支持巨大的連接數量。對此，5G的無線接入網和核心網都進行了功能重構，根據業務類型改變設備處理單元的物理部署位置，并通過切片在同一張物理網絡上對不同類型業務構建獨立的端到端邏輯網絡。
同時5G是一個開放網絡，可以提供面向垂直行業和租賃業務的應用需求，5G承載網是5G端到端業務路徑的一部分，因而要求承載網絡支持5G切片的業務隔離和獨立運維需求，為不同類型的業務分配不同的承載網切片。
2 Flex-Slicing靈活切片
中興通訊在業界首個向ITU-T提出了承載網網絡切片的創新提案，全面地闡述了承載網網絡切片的分層架構模型與控制面架構。
2.1 基于SDN的網絡切片架構
承載網網絡切片是通過對網絡的拓撲資源（如鏈路、節點、端口等）進行虛擬化，按需組織形成多個虛擬網絡vNet（即切片網絡）。從整體架構上分為業務層、切片網絡層、物理網絡層，如圖1所示。虛擬網絡vNet具有類似物理網絡的特征，包括獨立的管理面、控制面和轉發面，各虛擬網絡之上可以獨立支持各種業務，如 L2VPN、L3VPN等。
圖1 基于SDN的承載網絡切片架構
SDN實現了控制面和轉發面的解耦，使得物理網絡具有了開放、可編程特征，支持未來網絡體系結構和業務的創新。借助SDN，控制面可將物理轉發資源抽象成虛擬的設備節點、邏輯連接，并根據策略將這些虛擬資源進行分組管理，形成獨立的邏輯切片vNet。
圖1中的切片控制器vNet Hypervisor，是實現網絡切片的一種特殊的SDN Controller，負責vNet虛擬資源到物理資源的映射、vNet創建管理。業務層的控制器vNet Controller是vNet資源的使用者，只能看到分配給自己的vNet資源，可以在自己的vNet上創建各種業務（如L2VPN、L3VPN），并負責業務生命周期控制。每個vNet對應一個獨立的vNet Controller，支持vNet間控制面和管理面的隔離。Common Control Function是通用SDN控制器的主要組件，當不需要網絡虛擬化時，此組件可直接控制物理網絡。而SDNO負責 vNet Hypervisor上的切片編排策略、vNet的生命周期控制。
2.2 設備轉發面切片技術
轉發面可根據業務需求確定切片方式，可以采用軟切片方案，如基于MPLS、SR、VxLAN的隧道技術，基于VPN、VLAN等的虛擬化技術；也可以采用硬切片方案，如FlexE、OTN、WDM技術等；也可以混合采用硬切片、軟切片的方案，硬切片方式保證業務的隔離安全、低時延等需求，軟切片方式支持業務的帶寬復用。
除了轉發面，同時對網元內部的計算、存儲等資源進行切片，就形成了虛擬網元，我們稱之為設備切片。虛擬網元具有類似物理網元的特征，包括獨立的轉發面、控制面、管理面。虛擬網元間支持獨立的拓樸連接，支持CPU和內存資源的隔離、控制和配置通道的隔離，支持切片的獨立部署和升級。
2.3 基于FlexE的硬切片技術
Flexible Ethernet （靈活以太網）可以實現基于PHY層的切片轉發，提供剛性管道隔離，實現帶寬靈活分配。而基于FlexE Cross-connection的FlexE Channel則將業務隔離從端口級擴展到網絡級，可對不同業務實現端到端子信道隔離，為5G承載網絡切片提供最佳轉發面支撐。同時，基于FlexE Channel技術的保護倒換能做到1ms以內，把電信級保護提升到了工業控制級。針對uRLLC業務，采用基于FlexE Channel的硬切片技術，解決了波長穿通方案業務顆粒度過大、承載效率偏低的問題，以及軟切片技術時延偏大、無法物理隔離的問題。
2.4 承載網與無線、核心網切片的協同
圖2 承載網與無線、核心網切片的協同
對于5G業務端到端的網絡分片，需要無線網絡、核心網和承載網共同配合完成。可根據無線業務的隔離、時延等屬性對承載網的切片進行定義；并根據實際情況，靈活選擇業務端口、VLAN、IP的DSCP等進行RAN的業務和承載網的切片之間的映射。
RAN、核心網、承載網三者之間的協同通過基于SDN/NFV架構的切片編排器完成，如圖2所示。其中，SDNO負責承載切片編排，并通過SDNC完成承載切片布署。而Global Orchestrator（GSO)完成無線和承載之間跨域的業務協調和編排， 可同時協調CN子切片管理（CN NSSMF）、RAN子切片管理（RAN NSSMF） 和承載網子切片管理（BN NSSMF）, 從而實現5G業務的端到端切片，并通過各切片的不同功能屬性滿足5G業務的差異化需求。
3 中興通訊率先發布支持5G端到端網絡切片的實時編排器
中興通訊推出業界首個電信級端到端5G網絡切片，實現無線、固網、承載、核心網、大視頻的端到端分鐘級部署，實現虛擬資源和物理資源的統一編排，秒級彈性以及基于AI的智能運維。
在MWC 2018世界移動大會，中興通訊發布并演示了業界首個實時編排的5G端到端網絡切片。中興通訊電信級DevOps Builder是全球首個可商用的電信級DevOps環境，可提供端到端的自動化網絡切片運維。此次發布的電信級全產品端到端編排的網絡切片，現場分別演示了eMBB大視頻切片和uRLLC低時延切片，覆蓋接入網、傳輸網和核心網全領域，如圖3所示。
圖3 端到端網絡切片的組網
3.1 可定制端到端的切片時延場景
圖4為8個機器人模擬工業控制的場景，機器人是以串行方式控制的。 第一個機器人接收到命令后，開始跳舞，并通過網絡切片將此命令發送給第二個機器人，以此類推，因此最后的一個機器人的跳舞動作要比第一個機器人慢7倍的網絡切片時延時間。 如圖4左側所示。
圖4 可定制時延場景：機器人跳舞(千手觀音)
控制器UI界面上的調音臺分為整體時延控制Toolbar，和各NF詳細參數調節Toolbar，分別適應不同層級客戶的需求。先設置切片時延為100ms，此時能看機器人之間動作不同步，不整齊。 接著通過調音臺設置切片時延為1ms，可以看到機器人間動作同步，整齊劃一。 是因為接收到時延調整命令后，RAN、核心網和承載網對網絡進行優化和重構。 RAN進行深度優化，以提供低時延保證；核心網將UPF功能下移到邊緣DC，以盡量減少時延；承載網對傳輸路由進行調整，實現低時延業務的一跳直達。
通過調節整體Toolbar，不斷縮小時延要求，機器人動作從不整齊向整齊過渡；或不斷調大時延要求，機器人動作從整齊向千手觀音效果過渡。
3.2 eMBB大視頻端到端切片
在iPAD樹上面的6個iPAD采用5G CPE方式接入，通過Front Haul接入到邊緣DC，下面的6個iPAD采用PON方式接入，這兩種都通過Back haul接入到中心DC，如圖5所示。
圖5 eMBB大視頻切片組網
當有4個用戶觀看視頻時，此時在DevOps Builder Screen能看到數據流量，業務正常。 當用戶數量增加，系統自動檢測并通過彈性切片安排更多的資源，如MANO發送增加帶寬的命令給控制器，使得承載網絡提供更大的帶寬，來滿足業務的需求。因而視頻會有幾秒顯示馬賽克，隨后恢復正常。
在峰值時段，用戶數量持續增加，達到網絡的極限帶寬，并且有4個iPAD觀看相同視頻源。系統檢測到帶寬不足，并產生告警。同時系統通過智能分析，觸發CDN從中心DC下沉到edge DC。此時業務帶寬降低，并且告警消失。視頻會有幾秒顯示馬賽克，隨后恢復正常。
通過電信級DevOps Builder可進行切片的智能運維運營，根據網絡現狀和定制化KPI指標，可實現網絡的智能調整和全面優化，實現端到端的資源協同，可為運營商提供快速、敏捷、精準的SLA網絡服務，極大優化網絡資源并提升資源利用率，滿足5G時代復雜多樣的網絡需求。
作為全球領先的綜合通信解決方案提供商，中興通訊與各行業廣泛開展合作，對5G核心技術進行測試評估，依托5G網絡切片，推進5G創新，助力數字化轉型。
