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2020/1/8 10:12

大唐移动网络切片技术及应用案例

C114通信网  冯宁

引言

今年6月中国正式颁布5G商用牌照,10月底正式在50个主要城市提供5G商用服务,并将逐步覆盖到所有地级以上城市,发展速度进入冲刺期。5G相比4G,拥有更加灵活的配置方式、更有保障的通信质量。因此,面对不同的使用场景,5G能够提供差异化业务服务。当前各大运营商和设备商都围绕此特性在教育、交通、医疗等多个领域展开研究与应用。而实现这种差异化优势的关键技术正是网络切片。

一、网络切片

网络切片技术就是采用切片标识对网络承载的业务进行标记,并可对每一类切片业务的优先级、预留网络资源进行配置,并保障不同通信业务之间的隔离。总体而言,网络切片主要针对5G的三大基础能力进行定制并提供差异化通信保障服务,包括超高带宽、超低时延、海量连接。当前大类应用场景划分为三类: eMBB(增强型移动宽带)、URLLC(超可靠、低延迟通信)、MIoT(海量物联网)。其中eMBB对宽带数据容量要求较高,主要面向超高清视频、虚拟现实、同步型全息投影的应用。URLLC主要应用于自动工厂、智能管控等领域,其需求是超低时延和高可靠性。MIoT针对密集部署静态传感器的数据传输场景,如智能农业、智能电网、智能城市等。除确定的三种切片大类外,运营商还可根据自身特色化服务需求基于大类切片个性化制定更细化的小类网络切片。

二、网络切片技术特点

5G从频谱数量、频谱效率、组网方式三个方面提升数据吞吐量,但从行业应用的角度看,并非所有切片类型均需要高宽带,因此特性中提供了各切片体验保证的方式。切片优先级保障可在网络拥塞时优先保障高优先级切片用户体验;基于速率的保障,当速率低于GBR优先调度;为了保障某类切片的独立资源,可对切片资源比例、资源是否可专用进行配置;此外,还可以对切片配置专用频段,实现更强化的隔离。

URLLC切片类型将低时延发挥到极致,相比4G,5G时延主要在资源调度请求和指派、传输时间间隔进行提升。5G采用特殊包结构使得信道操作串行进行,减少处理时间;可变的子载波间隔降低传输时间;mini-solt的结构将传输间隔降低到符号级别;异步HARQ快步重传可以动态指派HARQ的时间间隔等。除此之外,UPF下沉部署、核心网处理加速、组网方式等都能起到降低时延的作用。

随着物联网应用的发展,MIoT对于连接数的需求是海量的,这将带来巨大信令开销、容量限制等。因此,5G使用新多址技术保证用户通过多种维度接入;新波形的引入使得不同业务自适应选择合适的波形;在频段的选择上低频频段可获得更好的覆盖。

切片主要依赖于切片编排与自动部署、SLA性能保障实现对切片的运维和管理。切片编排与自动部署负责切片从准备、调试、运维、退网的整个过程。SLA性能保障主要对切片各维度服务质量的管理,如速率保障、资源保障。想要把网络切片发挥到极致,还需要与网络功能虚拟化技术结合。根据不同的切片类型和网络指标需求将网络中软硬件功能放置在不同层次的虚拟服务器中,将切片的执行变得更加容易。

三、大唐移动垂直行业应用案例

大唐移动作为5G产业“国家队”,积极参与并完成工信部5G技术研发试验、发改委5G规模组网建设及应用示范工程、运营商5G联合试点等。且在武汉、重庆、郑州等地建成并通过多个5G试验网,基于规模试验网积极实践和验证5G切片技术。为促进网络切片的实际落地,大唐移动主动寻找各行业痛点,加强与垂直行业的交流与合作,并携手运营商共同推动项目实际应用。当前,大唐移动已将切片应用布局在10大领域,并完成相关典型案例的实施。

eMBB场景中,大唐移动主要布局在智能旅游、智慧教育、智能畜牧。张掖大佛寺AR景区导览项目利用5G网络承载,结合AR和光学定位技术实现虚拟与现实场景的实时重叠。MR远程教学意在解决教育资源不均衡的痛点,利用全息投影技术和eMBB大带宽特点为异地学生提供跨空间教学,实现湖北华师附中武汉、福建两地全息远程课堂。

基于uRLLC场景实现了湖北省内首次医联体内5G远程协同手术。十堰太和医院专家与神农架林区人民医院医生进行实时视频互通,完成病情会诊、麻醉、气管插管,并远程指导腹腔镜下行胆囊切除手术。如图为手术现场,过程画面清晰、毫无延时卡顿等情况,充分体现了5G网络的大带宽、低时延等技术优势。除智慧医疗外,大唐移动在武汉虹信实施智慧工厂解决方案,实现预制自动化、总装一个流自动化、生产线视频回传等功能,使得生产线总体效率提升30%,生产周期缩短50%。

5G车联网也是依托于uRLLC网络优势产生,将车云网、车际网、车内网三网融合,提供5G智能网联汽车解决方案并提供包括超视距防碰撞,实时车路协同,智能车速策略,智慧远程驾驶,高效编队行驶等丰富的车辆网联业务。大唐移动在多地开展5G网联汽车示范区。如厦门BRT 5G智能网联车路协系统、郑州智慧岛智能公交、天津高速编队行驶示范等,如图为大唐移动在重庆建立的首个5G自动驾驶应用示范公共服务平台。大唐移动“5G+网联智能汽车”解决方案已成为公认的业界领先车联网系统解决方案。

大唐移动除对切片技术方案进行研究外,基于垂直行业特点发挥技术优势,依托切片技术给行业提供更好的实施建议并引入多样化的创新方式,通过服务创造更大的价值。在切片业务创新上只是个开始,随着物联网、AR等技术的不断发展,对于各类型切片的需求不断增加,更多行业需求待挖掘。同时,切片除了在业务类型差异化的应用外,如虚拟专网等运营模式也有用武之地。对于切片更多个性化行业定制上,大唐移动未来还将不断挖掘、试验与推广,携手运营商和各行各业共同打造切片业务生态圈,共享、共赢地推进5G切片应用创新。

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