0、背景

        网络切片作为一种比较前沿的技术，当前并没有太多系统的资料可以学习，很多的技术资料都是比较分散地分布在论文和一些技术博客中，笔者当前是通过论文的解读获取相关的技术信息，在过程中笔者总结了相关的技术栈，本文就是针对该技术栈的一次探讨，抛砖引玉，为读者入门网络切片提供一些帮助。

1、网络切片技术栈

        想要系统化地了解一门技术，首先要了解为何要使用这种技术。网络切片的前身是通信网络中已经被广泛使用的QOS技术，这是一种衡量用户对网络服务质量满意度的指标。但是QOS技术是建立在传统的垂直网络中的，并不能为用户提供更加灵活、端到端的服务体验。随着用户对网络体验的关注度越来越高，一种更大范围的QOS技术被提出，这种技术是建立在当下网络重构的热潮SDN和虚拟化技术NFV基础之上的，它可以为用户提供定制化的网络服务，保证用户服务的连续性。如下图所示，是基于5G的网络切片技术栈，图中将网络切片的技术划分为虚拟化技术、移动管理技术、SDN、5G通信技术和各种算法。分别用来实现这样网络资源的共享和网络资源的隔离，共享是从硬件资源来说的，隔离则是一种逻辑上的分离。

2、基于虚拟化的网络切片技术

        要实现网络切片技术，需要有哪些基本的技术能力呢？首先网络切片是针对网络资源所做的划分，因此狭义的视角看，网络切片就是网络的虚拟化，传统的网络虚拟化主要是在网卡和网络设备粒度上的虚拟化，网络切片则更进一步，是在链路资源上的虚拟化，包括通道，端口，频谱资源，带宽等更细的粒度。因此虚拟化技术是网络切片的一项基本技术，有了虚拟化技术，就可以实现网络资源的隔离，实现不同的用户独享网络资源，这似乎就已经足够了，但是现代的网络通信还需要网络具备更强的可扩展性，更便捷的部署，甚至具备可编程能力。

        网络资源虚拟化被映射到一个个的服务后，如何实现对其灵活的部署，控制和管理，就需要一种新型的网络架构，如果采用传统的网络架构，部署一项新的服务，需要将链路上的每一个通信设备进行逐个升级，当服务无法满足用户需求时，资源的二次分配十分困难。在网络资源的利用上，传统的网络架构是基于分布式的，无法从全局视角对端到端的网络资源进行统一规划，因此需要一个全局视角的网络控制器，对网络进行切片，这就是SDN控制器要做的事情。

3、基于SDN的网络切片技术

        SDN控制器狭义的视角看，就是转发控制分离，传统的报文转发需要在网络设备上先进行学习，建立转发表，然后报文才能被转发，采用逐跳的方式。SDN则提供了一种集中学习转发表的方式，也就是说报文在设备上转发前，会从SDN控制器得到转发的表项，不需要设备自己学习。来到我们的网络切片功能，如果引入SDN技术，那就可以在SDN控制器上，将切片涉及的网元提前规划好，切片报文在每个网元上的转发表也可以预先配置生成，然后下发到网元上，当属于该切片的报文到达网元时，就可以被转发出去。如果切片中的设备都是支持SDN的，当切片的需求发生变化的时候，只需要在控制器上做更改，不需要逐一去配置每台设备，SDN可以实现网络切片配置的统一规划。还有一种场景，当SDN是完全可编程的，如果切片中的某个协议或者通道需要进行升级或者支持新的协议，因为SDN的数据面被设计成协议无关，所以可以在控制面实现协议的编程，无须逐一升级每台设备，SDN可以实现网络切片的无中断升级。

        由于SDN控制器可以实现网络切片资源的统一规划和调度，所以它可以很方便地解决服务迁移的问题，如下图所示是终端在两个基站间移动时，切片中的RB资源被重新分配的过程。当不采用SDN控制器时，如图中右侧所示，终端在A基站获得了切片1，当终端退出A基站的区域，进入B基站的区域时，B基站并不知道终端需要多少RB资源，因此终端需要重新走一遍申请切片的流程。如果使用了SDN控制器，因为SDN控制器具备全局视角，所有基站的RB资源被统一管理和分配，所以当终端从基站A移动到基站B之前，就可以知道需要有多少RB资源分配给终端，切片1可以在基站B上被提前分配好，不需要终端重新发起申请。

4、5G网络通信下的网络切片

        我们知道网络切片概念的提出就是随着5G通信技术的发展，5G提出的大容量，多链接和低时延，本质上就像是三个大的网络切片，在一个5G的基站上同时支持三种不同的服务。如下图所示，是在一个5G基站上部署EMBB和URLLC的过程，在同一个基站上，EMBB需要支持更多的数据发送，所以切片资源上选择长包发送数据，URLLC需要支持低延迟，所以需要数据包更加短小，而且能被快速发送。这两种不同的服务就可以选择不同的切片方式。除了报文长度外，在网络切片中还可以包含其他更丰富的资源，比如说无线频谱资源RB，协议栈各层的通道等，都可以划分成不同的切片供使用。

5、网络切片相关算法

        最后来到切片资源的管理和分配的算法实现。在技术栈中我们给出了三类算法，用户行为感知算法，这类算法的功能是动态识别用户的切片需求，主要是根据用户的报文特征，识别用户当前感兴趣的数据源，然后提供相应的切片保障；第二类算法是资源监控和重分配算法，这类算法主要是根据系统当前的资源情况，动态保障所有切片的资源供给，让用户得到的切片资源被稳定提供；前两类算法主要在切片编排器中被使用。接下来第三类算法是资源分配和调度算法，这类算法主要在切片控制器被使用，对无线资源进行分配和控制。如下图所示是网络切片编排器和切片控制器中常用的一些算法，这些算法可以实现系统资源和预测和识别，RB资源的划分，感兴趣的读者可以自行研究。

6、小结

        本文简单的论述了网络切片的一些关键的技术，这些技术有些是耳熟能详的，如sdn和虚拟化技术、5G通信技术等，如果将它们跟网络切片联系起来就会得到意想不到的效果，希望对读者有所启发。