一文读懂网络切片和服务质量(QoS)的差异

网络切片几乎在5G出现的每个行中都有提及，但通常情况下其定义是模糊的。网络切片究竟是什么，它与已经存在多年的服务质量（QoS）有何不同？

网络切片是一种特定的虚拟化形式，允许多个逻辑网络在共享的物理网络基础设施之上运行。网络切片概念的关键优势在于它提供了一个端到端的虚拟网络，不仅包括网络，还包括计算和存储功能。目标是允许物理移动网络运营商划分其网络资源以允许不同的用户（所谓的租户）复用单个物理基础设施。5G讨论中最常引用的例子是共享给定的物理网络，以同时运行物联网（IoT），移动宽带（MBB）和非常低延迟（例如车辆通信）应用。这些应用显然具有非常不同的传输特性。例如，物联网通常会有非常多的设备，但每个设备的吞吐量可能非常低。 MBB具有几乎相反的特性，因为它将具有少得多的设备，但是每个设备都将发送或接收非常高的带宽内容。网络切片的目的是为了能够在端到端的层面上对物理网络进行划分，以实现最佳流量分组，隔离其他租户，并在宏观层面配置资源。

在关于网络切片的技术讨论中经常出现的自然问题是为什么现有的互联网技术不能处理这个任务？例如，广泛部署的服务质量（QoS）体系结构称为区分服务（DiffServ），旨在分类和管理在给定网络上流动的不同类型的IP流量（例如语音，视频，文本）。还有其他众所周知的技术，如虚拟专用网络（VPN），它使用IP隧道等技术在互联网上分离和隔离流量。而且，像网络功能虚拟化（NFV）等新的方法旨在虚拟化部分移动网络。这些功能中的每一个显然都与5G网络切分的功能有一些重叠。那么为什么我们需要引入网络切片作为另一种方法呢？答案是双重的。一个原因是基于技术问题，另一个更重要的原因是商业驱动。

预计5G网络将为移动运营商和其他新进入者带来利润丰厚的新商机。例如，移动运营商将能够将其物理网络资源分成多个逻辑分片，并将这些分片出租给感兴趣的各方。电力公司可能希望长期租用网络片来连接由传感器，仪表和控制器组成的智能电网，并优化物联网设备的切片。或者，音乐会发起人可能希望短期租用网络切片，进行为期一周的音乐节，并为流式HD音乐和VoIP连接优化切片。

网络切片还将允许新的商业模式在移动市场中发展。例如，现有的云和数据中心提供商（如亚马逊和谷歌）可能会通过网络切片发现进入移动网络空间的新方式。这也将允许现有的移动运营商（例如AT＆T，Orange）租用网络切片并主要集中在其核心优势上，其中包括提供高质量的网络体验。这与今天完全不同，因为目前基础架构无法针对不同的MVNO（租户）进行细粒度配置和优化。目前的MVNO与网络所有者之间纯粹具有业务和计费关系，并且通过具有独一无二覆盖的常规网络来运行他们的MVNO服务。网络切片将允许网络所有者针对给定的虚拟网络运营商的流量特性定制基础设施的计算，存储和网络功能。

网络切片方法的关键区别在于它为给定租户提供了一个全面的端到端虚拟网络。没有现有的基于QoS的解决方案可以提供这样的事情。例如，部署最广泛的QoS解决方案DiffServ可以将VoIP流量与其他类型的流量（如高清视频和网页浏览）区分开来。然而，区分服务不能区分和区别对待来自不同租户的相同类型的业务（例如，VoIP业务）。此外，DiffServ根本无法执行流量隔离。例如，来自健康监测网络（例如，连接医院和门诊患者）的IoT流量通常具有严格的隐私和安全要求，包括数据可以存储在哪里以及谁可以访问它。这不能由DiffServ完成，因为它没有任何处理网络计算和存储方面的功能。所有这些发现的DiffServ不足将由正在开发的用于网络切片的功能处理。

由于网络切片将提供令人兴奋的商业机会，因此各个标准组织正在进行大量相关技术工作。例如，3GPP正在指定整个运营和管理（OAM）框架，以确定物理网络的所有者将如何管理切片，作为其虚拟化NFV网络的一部分。3GPP还规定了网络组件与UE之间所需的信令和过程，以将设备分配给给定片。

互联网工程任务组（IETF）已经开始研究底层IP网络如何实施网络切片。如前所述，现在已有像DiffServ和VPN这样的支持网络切片功能的协议。IETF仍在争论将针对网络切片开发哪些现有或新的协议。新的OAM功能将允许切片的定义，创建，删除等。这些切片可以在管理边界之间延伸，这意味着切片可以跨越多个运营商或国家。正在考虑的新流量工程特性包括对MPLS，SDN等底层网络基础的可能更新，以允许控制信令用于网络切片目的。

网络切片与QoS非常不同，因为它可以实现包含计算，存储和网络功能的端到端虚拟网络。现有的QoS方法都是与网络切片相比最多提供一部分功能的点解决方案。网络切片在5G讨论中引起了很多兴趣，主要是因为它将开启许多新的商业机会。网络切片是使网络服务更加虚拟化的一般趋势的一部分，从而受益于IT行业转向云和“一切即服务”所带来的更低成本和更多创新。网络切片不太可能需要革命性的新技术标准。相反，所需的技术变革将应用于各种技术和标准，所有这些技术和标准都集中在改进的网络智能，系统集成，OAM和流量工程的关键领域。