物聯(lián)網(wǎng) | 為什么說 5G網(wǎng)絡(luò)切片是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的咽喉?

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，5G網(wǎng)絡(luò)切片可以提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，并可增強可靠性和安全性。

5G是下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供不少關(guān)鍵的優(yōu)勢，包括低延遲、高帶寬，以及支持在室內(nèi)和室外的長期、密集的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。很多公司似乎已意識到5G在未來的巨大應(yīng)用潛力。2018年中，在研究公司Gartner進行的5G用例和采用調(diào)查中，有66％的組織表示，計劃明年（2019年）部署5G，其中59％表示他們將物聯(lián)網(wǎng)視為主要用例，主要目的是提高運營效率。

5G的另一個重要優(yōu)勢是網(wǎng)絡(luò)切片，即移動網(wǎng)絡(luò)運營商可以將其物理網(wǎng)絡(luò)分割成可以分配給單個公司或生態(tài)系統(tǒng)的切片，供其專用。將流量包含在一個片中的各方可以獲得服務(wù)質(zhì)量和可靠性保證，例如保證某個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的延遲不超過一定的毫秒數(shù)。在一個片中隔離流量的能力也可以轉(zhuǎn)化為加強的安全性。

這是一種構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的方式，可以在同一網(wǎng)絡(luò)上以有效的方式支持多個類別的服務(wù)。服務(wù)提供商不會僅因超低延遲而構(gòu)建自己的專用網(wǎng)絡(luò)，因此他們需要通過切片以某種方式構(gòu)建其網(wǎng)絡(luò)以滿足這些需求。

網(wǎng)絡(luò)切片只是為企業(yè)提供5G產(chǎn)品的少數(shù)幾種選擇之一。 為企業(yè)建立5G架構(gòu)有不同的方式：可以為企業(yè)構(gòu)建運營的專用網(wǎng)絡(luò)，也可以由服務(wù)提供商在客戶端作為專用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運行，還可以作為公共廣域網(wǎng)的專用部分來設(shè)置。

對于那些希望利用5G來構(gòu)建其物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的公司而言，一個嚴(yán)峻的消息是：目前尚不清楚，5G公共網(wǎng)絡(luò)連接和覆蓋以及5G網(wǎng)絡(luò)切片將在多長時間內(nèi)對企業(yè)開放。Gartner的研究表明，移動運營商最初構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)時，將更多地關(guān)注消費者移動寬帶市場，而非投資于先進的網(wǎng)絡(luò)概念，比如滿足某些企業(yè)和行業(yè)所需的邊緣計算和網(wǎng)絡(luò)切片。這意味著，具有快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)需求的公司可能需要再等幾年，才能完全擁有自己的5G網(wǎng)絡(luò)。

雖然大規(guī)模使用的5G網(wǎng)絡(luò)切片可能還需要幾年時間，但好消息是，網(wǎng)絡(luò)切片并不是一個絕對需要5G的架構(gòu)概念。它可以用于4G或3G，可以在沒有5G的情況下完成，因為它是一個普遍的網(wǎng)絡(luò)概念。然而，移動運營商可能還沒有看到市場對網(wǎng)絡(luò)切片的大量需求，而且隨著5G的到來，預(yù)期的應(yīng)用程序發(fā)展才能真正滿足這種需求。

另一種思考網(wǎng)絡(luò)切片的方法是，將其看作是成熟的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)模型（VPN）和網(wǎng)絡(luò)虛擬化趨勢的產(chǎn)物。

VPN的覆蓋范圍通常有限，而網(wǎng)絡(luò)切片可以在網(wǎng)絡(luò)上擴展一條專用的路徑，從客戶端到移動運營商的網(wǎng)絡(luò)核心，這是VPN無法做到的。此外，網(wǎng)絡(luò)切片能夠?qū)⒎?wù)彼此隔離，以便用戶可以將資源分配給服務(wù)，而這些服務(wù)不能被其他網(wǎng)絡(luò)片上的服務(wù)使用，甚至不能受到其他網(wǎng)絡(luò)片上的服務(wù)影響。這就像在一個物理網(wǎng)絡(luò)上運行多個不同的網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)切片可以無線接入網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)或移動核心，如果移動運營商希望保證特定類型流量（如物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用）的質(zhì)量和延遲，則可以在廣泛的區(qū)域內(nèi)進行，切片很可能會延伸到所有這些部分。網(wǎng)絡(luò)切片將從客戶端設(shè)備開始，該設(shè)備可以是IoT設(shè)備，然后成為移動空中接口上的專用通道。它將繼續(xù)作為傳輸網(wǎng)絡(luò)的一部分，一直到核心。

服務(wù)提供商可以在其核心和無線接入網(wǎng)絡(luò)上部署幾個不同的網(wǎng)絡(luò)片，專用于不同的流量類型。一些在特定領(lǐng)域垂直行業(yè)中擁有大量客戶的供應(yīng)商可以為每個垂直行業(yè)創(chuàng)建切片，以隔離其他垂直行業(yè)的關(guān)鍵任務(wù)流量。最大的企業(yè)客戶可能會獲得專用的網(wǎng)絡(luò)“硬切片”，并且這樣的切片可能包含很多針對該企業(yè)的不同服務(wù)和流量類型的“軟切片”。例如，一片用于超低延遲流量，一片用于高帶寬流量，另一片用于需要極高彈性的服務(wù)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和其他種類的服務(wù)，如高分辨率視頻、增強和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的發(fā)展和演變，網(wǎng)絡(luò)運營商在其網(wǎng)絡(luò)中能夠支持的網(wǎng)絡(luò)片數(shù)量可能會越來越多。創(chuàng)建過薄的網(wǎng)絡(luò)片可能會降低它們提供的服務(wù)質(zhì)量，而急劇增加網(wǎng)絡(luò)片的數(shù)量可能給網(wǎng)絡(luò)運營商帶來網(wǎng)絡(luò)管理方面的挑戰(zhàn)。

然而，現(xiàn)實情況是，網(wǎng)絡(luò)運營商可能還需要數(shù)年時間才能應(yīng)對這些問題。目前對網(wǎng)絡(luò)切片的需求很低，而且運營商可能仍需要為其切片制定商業(yè)模式和定價。畢竟，專用網(wǎng)絡(luò)資源對企業(yè)來說并不便宜。不同的網(wǎng)絡(luò)運營商還需要尋求網(wǎng)絡(luò)片的互通協(xié)議，以便在需要的時候?qū)崿F(xiàn)跨多個網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)哪康摹４送?，正如Gartner所指出的，隨著移動運營商進行下一個改變游戲規(guī)則的架構(gòu)演化，網(wǎng)絡(luò)切片還不是它們的首要任務(wù)。

一個架構(gòu)演進

雖然網(wǎng)絡(luò)切片在今天是可行的，但4G和更早一代的網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是“最努力”的網(wǎng)絡(luò)，而5G的特性——高速率、低時延、廣聯(lián)接，意味著它可以被設(shè)計為支持更高質(zhì)量和保障的服務(wù)。不斷發(fā)展的企業(yè)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境可能是一個驅(qū)動因素，促使需要更低延遲的更豐富服務(wù)的應(yīng)用程序出現(xiàn)，這反過來將激勵更多運營商創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)切片。

然而，隨著5G的出現(xiàn)，它將與NFV、SDN、云計算和邊緣計算以及基站設(shè)計的變化等其他不斷發(fā)展的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)概念相融合，這讓移動運營商有了更多的考慮。

5G讓運營商有機會重新思考如何以更有效的方式構(gòu)建自己的網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)切片是超越VPN的一個步驟，這也使得它聽起來像是一個不那么遙遠(yuǎn)的概念關(guān)系，如網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV），它允許虛擬化網(wǎng)絡(luò)資源，以及軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN），它將控制平面功能與數(shù)據(jù)平面功能分開，以實現(xiàn)更加集中、靈活和可編程的網(wǎng)絡(luò)管理。

預(yù)計NFV和SDN將更多地集成到移動運營商和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，因為它們可以幫助這些公司以更具性價比的方式擴展和管理網(wǎng)絡(luò)。隨著網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的發(fā)展，它可以獨立于任何一種技術(shù)來實現(xiàn)，但也可以利用兩種技術(shù)相同的一些原則來共同實現(xiàn)。例如，如果切片一直延伸到運營商的核心網(wǎng)絡(luò)進行擴展，NFV和SDN可用于網(wǎng)絡(luò)資源分配和控制，這也將要求運營商在其網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)端到端的服務(wù)協(xié)調(diào)。

與此同時，網(wǎng)絡(luò)切片也將出現(xiàn)在5G世界中，移動網(wǎng)絡(luò)的核心和邊緣位置將成為更加靈活的概念。通過物聯(lián)網(wǎng)，更多的數(shù)據(jù)計算和分析可以在邊緣設(shè)備、邊緣云或移動網(wǎng)絡(luò)塔上進行。此外，基站正在從一個物理單元演變?yōu)閺幕鶐ЫM件的分離無線電，無線電分布在離用戶更近的地方，也就進一步重新定義了邊緣。

現(xiàn)今，網(wǎng)絡(luò)的邊緣可能在不同的地方，從無線電到非常集中的核心網(wǎng)絡(luò)，什么都有。如果網(wǎng)絡(luò)中有50000個無線電，那么可能有50個核心站點，因此一個核心站點可以提供1000臺收音機。隨著網(wǎng)絡(luò)切片在這種流動架構(gòu)中發(fā)揮作用，運營商將需要確定部署網(wǎng)關(guān)的最佳位置，以處理不同的應(yīng)用程序。

目前，網(wǎng)絡(luò)切片還停留在概念層面，它如何迅速成為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還依賴于移動網(wǎng)絡(luò)運營商。Gartner表示，期望利用5G解決物聯(lián)網(wǎng)延遲的企業(yè)，如果委托技術(shù)供應(yīng)商或網(wǎng)絡(luò)運營商建設(shè)5G專用網(wǎng)絡(luò)，可能會更快的實現(xiàn)這一目標(biāo)。若企業(yè)選擇這一方法，也須明白私有網(wǎng)絡(luò)是昂貴且難以管理的，并且可能需要頻譜許可證。此外，它們可能最適用于物聯(lián)網(wǎng)流量和應(yīng)用程序沒有分布在廣泛區(qū)域的校園環(huán)境。對于尋求更廣泛范圍解決方案的企業(yè)來說，網(wǎng)絡(luò)切片可能是最好的選擇，但是他們需要等待多久呢?