5g网络切片技术的应用（5g网络三大关键技术）

网络切片Network Slice

在5G系统中，网络将被进一步抽象为“网络切片”—Network Slice：这种连接服务是通过许多定制软件实现的功能定义。这些软件功能包括地理覆盖区域、持续时间、容量、速度、延迟、可靠性、安全性和可用性等。网络切片并不是一个全新的概念，例如VPN特别是蜂窝网络中的VPN就更像是网络切片的基本版本。但未来全连接网络需要支持一系列广泛的应用并满足一系列更严苛的要求，所以在5G环境中，网络切片将以全新的水平来定义。

网络切片允许运营商更深入地了解有关网络资源的利用情况，因为每个切片都是定制化的。要实现5G网络切片，云技术、软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)提供了一系列的工具来更抽象地打造系统，从而提高网络的灵活性。云、SDN和NFV技术将系统细分为各个“小块”，形成相互联系的水平网络架构，即可实现程序化、虚拟化，从而适用于各种服务。

迄今为止网络切片在5G中的具体实现小结：

网络切片在同一个PLMN内部定义,它包括以下部分:

– 核心网络的控制面和用户面网络功能.以及在服务PLMN内的下面之一:

– NG RAN

– 用于访问non-3GPP接入网络的N3IWF功能网元

可以根据支持不同的网络功能或者网络功能优化特性来部署不同的网络切片。运营商可以为多组UE部署相同功能的多个网络切片实例。

单一的UE可以通过单一的5G-AN访问一个或者多个网络切片实例。单一的UE在同一时间内最多可以使用8个网络切片。服务UE的AMF实例逻辑上属于每个网络切片实例。比如AMF实例对于服务UE的网络切片实例是公共资源。

网络切片实例集的选择是个重要的过程，通常网络切片可以对应一个或者多个Allowed S-NSSAIs。一个UE在注册过程总第一次访问AMF时候首先要和NSSF进行交互。

选取的网络切片内部的SMF发现与选择功能由AMF来触发，这个时候用一条UE发来的SM信息来建立一个PDU session。然后NRF会辅助网络切片的发现和选择任务。

每个PDU session属于一个且仅属于一个PLMN内的特别网络切片实例。不同的网络切片实例不共享一个PDU session. (虽然有时候不同的切片可以使用属于同一个DNN的特定切片的PDU session.).

那么如何标识和选择一个网络切片呢? 这就要用到S-NSSAI 和NSSAI了:

一个S-NSSAI用来标识一个网络切片.

一个S-NSSAI由如下两部分组成:

– 一个Slice/Service type (SST)，代表网络切片的功能和业务类型。

-一个Slice Differentiator (SD)，这是个可选信息，用来辅助区分具有相同SST的多个网络切片。

S-NSSAI可以配置标准值或者PLMN特定的值。拥有PLMN特定值的S-NSSAI是和所分配的PLMN ID相关联的。而且UE在AS过程中只能使用这些和相应PLMN ID相关联的S-NSSAI。

NSSAI由一组S-NSSAI组成，每个在信令中发送的NSSAI最多由8个S-NSSAI组成。每个S-NSSAI可以辅助网络选择一个特定的网络切片。

相同的网络切片实例可以通过不同的S-NSSAI来选取。

基于运营商的配置和部署的需要，指定的S-NSSAI的多个网络切片实例可以部署在相同或者不同的注册区域。

一个UE的网络切片实例选择时候，相应的网络切片实例所对应的核心网络的控制面和用户面功能都由5GC负责。

接入网络(R)AN在AS信令流程中使用请求的NSSAI处理控制面连接(在5GC通知(R)AN允许使用的NSSAI之前)。

当UE成功注册后，核心网提供完整的Allowed NSSAI通知接入侧AN处理控制面的信息。

当一个指定S-NSSAI 的PDU session使用一个特殊的网络切片实例建立成功后，核心网将发送对应这个网络切片的S-NSSAI给接入网RAN来访问特殊的功能。(RAN侧使用NSSAI信息的详细信息在TS38.300中描述)。

标准SST数值Standardised SST values

标准SST数值(Standardized SST values)为切片之间建立全面互操作提供了途径，这对于绝大多数的经常应用的Slice/Servicetypes来说，实施漫游就会更高效。

对应于5G定义的3大应用场景，标准化了的SST如下表所示，初始的规范并没有要求在一个PLMN内支持所有的标准化 SST：

签约信息

签约信息可以包含多个S-NSSAI。其中一个或者多个S-NSSAI可以标记为默认S-NSSAI。规范规定最多可以标记八个S-NSSAI。然而UE是可以签约多于八个S-NSSAI的。如果S-NSSAI被标记成默认，而UE没有在注册请求消息中发送有效的S-NSSAI给网络的时候，网络就将使用默认S-NSSAI对应的网络切片来服务UE。

每个S-NSSAI对应的注册信息可包含多个DNN及一个默认的DNN。

UE在注册请求中提供的NSSAI将在用户的注册数据中进一步校验。

UE NSSAI配置

HPLMN会给UE配置一个NSSAI。每个Configured NSSAI可以特别指定是某个PLMN使用，HPLMN会指示NSSAI所使用的所有PLMN，包括Configured NSSAI是否应用于所有的PLMN。

当UE在注册过程中给网络提供NSSAI时，指定了PLMN的UE将只使用Configured NSSAI的S-NSSAI。而在UE成功注册后就会被包含在相应的AMF中。Allowed NSSAI可能包含多个S-NSSAI。而这些S-NSSAI对当前UE注册区域有效。UE也可以从AMF获取一个或者多个临时的或者固定的Rejected S-NSSAI。

在NSSAI的使用上，Allowed NSSAI优先于Configured NSSAI 。UE在服务PLMN的频繁变化的过程里仅采用对应网络切片的Allowed NSSAI里的S-NSSAI。

UE NSSAI的存储

– UE获得该PLMN的Configured NSSAI后，这个Configured NSSAI将一直存储在UE里直到从HPLMN获取新的Configured NSSAI。

– UE获取了新的Configured NSSAI后将替代旧的Configured NSSAI并且删除stored AllowedNSSAI 和rejectedS-NSSAI ;

– 获取Allowed NSSAI后，UE会将其进行存储，之后即使UE关机也会等收到新的Allowed NSSAI才会更新;

– UE收到新的Allowed NSSAI后，将更新原先的所有存储的Allowed NSSAI ;

– 如果收到一个临时的rejected S-NSSAI，处于RM-REGISTERED状态的UE会将其存储;

– 如果收到一个永久rejected S-NSSAI ，处于RM-REGISTERED状态的UE会将其存储;

UE Allowed NSSAI里的一个或者多个S-NSSAI可以有非标准化的值。在这种情况下， Allowed NSSAI 包含Allowed S-NSSAI里的S-NSSAI映射到Configured NSSAI里的S-NSSAI信息。UE使用这些映射信息进行内部处理。

网络切片操作步骤

经过网络切片建立到数据网络连接包含如下两个步骤：

– 通过执行RM流程来选择AMF以支持需要的网络切片。

– 通过网络切片建立一个或者多个PDU session。

更详细的信息将在

TS38.413/TS38.423/TS23.501及核心网相关规范中进一步定义。

切片