［段樹(shù)俠 米洪偉］

1 引言

5G 時(shí)代垂直行業(yè)豐富的行業(yè)應(yīng)用，對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能及性能提出了不同于2C 的要求，希望獲取更多的網(wǎng)絡(luò)及用戶管理能力。ToB 業(yè)務(wù)的典型需求包括靈活的子管理自服務(wù)、業(yè)務(wù)隔離、生產(chǎn)不中斷、數(shù)據(jù)不出園區(qū)、低時(shí)延、高上行、特殊覆蓋等，這些需求對(duì)5G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的能力、敏捷性、網(wǎng)絡(luò)隔離、可靠性、運(yùn)維能力、開(kāi)放性等方面提出了更高的要求。

為了滿足5G 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與成本效益的平衡，5G 網(wǎng)絡(luò)切片通過(guò)靈活的資源調(diào)度組合，為不同用戶提供差異化的SLA 保障，通過(guò)切片的獨(dú)立運(yùn)營(yíng)運(yùn)維能力，幫助用戶實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的獨(dú)立管理。

通過(guò)5G 網(wǎng)絡(luò)切片可以在同一個(gè)硬件基礎(chǔ)設(shè)施切分出多個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)，按業(yè)務(wù)能力需求靈活分配資源。當(dāng)新需求提出而目前網(wǎng)絡(luò)無(wú)法滿足要求時(shí)，只需要為此需求虛擬出一張新的切片網(wǎng)絡(luò)，而不需要影響已有的切片網(wǎng)絡(luò)，以最快速度上線業(yè)務(wù)。

2 5G 網(wǎng)絡(luò)切片現(xiàn)狀

2.1 5G 網(wǎng)絡(luò)切片現(xiàn)狀

河北聯(lián)通5G SA 核心網(wǎng)控制面及管理面相關(guān)網(wǎng)元在山東省內(nèi)部署，用戶面網(wǎng)元?jiǎng)t在河北省內(nèi)部署，其中2B業(yè)務(wù)UPF 基于業(yè)務(wù)需求下下沉至地市或企業(yè)園區(qū)，本項(xiàng)目測(cè)試地點(diǎn)雄安，已部署1 套2B UPF。如圖1 所示。本項(xiàng)目基于2B 物聯(lián)網(wǎng)卡進(jìn)行業(yè)務(wù)測(cè)試，測(cè)試階段，因切片管理相關(guān)網(wǎng)元CSCF/NSMF 在部署階段，端到端的網(wǎng)絡(luò)切片暫通過(guò)手工配置完成。

圖1 5G SA 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3 端到端切片測(cè)試方案及預(yù)期效果

3.1 業(yè)務(wù)場(chǎng)景及測(cè)試方案

端到端切片測(cè)試的業(yè)務(wù)場(chǎng)景為VR 超高清視頻回傳，無(wú)線采用RB 資源預(yù)留方式，傳輸采用FlexE 方式，核心網(wǎng)在雄安本地2B UPF 基于專(zhuān)屬DNN 關(guān)聯(lián)專(zhuān)屬切片進(jìn)行業(yè)務(wù)保障。為了方便測(cè)試結(jié)果呈現(xiàn)，在實(shí)際測(cè)試中，通過(guò)仿真工具接入終端模擬。測(cè)試方案如圖2 所示：

圖2 切片業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)

（1）核心網(wǎng)：兩類(lèi)用戶，簽約不同的切片ID（Slice1 ID，Slice2 ID），其中切片1為默認(rèn)切片，切片1為保障切片，共享UPF；

（2）傳輸網(wǎng)：采用不同F(xiàn)lexE，F(xiàn)lexE1 為默認(rèn)切片，F(xiàn)lexE2 為保障切片；

（3）無(wú)線網(wǎng)：針對(duì)切片2 采用RB 預(yù)留。

3.2 測(cè)試預(yù)期效果

通過(guò)測(cè)試儀從無(wú)線空口側(cè)灌包，模擬5G 的背景流量（5QI=4），人為制造空口側(cè)的擁塞，預(yù)期測(cè)試效果如下：

（1）終端1：由于普通體驗(yàn)沒(méi)有業(yè)務(wù)優(yōu)先保障，業(yè)務(wù)體驗(yàn)差；

（2）終端2：由于有業(yè)務(wù)優(yōu)先保障，業(yè)務(wù)體驗(yàn)優(yōu)。

4 切片配置及開(kāi)通

4.1 切片數(shù)據(jù)配置

切片信息配置如下：

（1）新增切片ID，配置信息為:SST:1/SD:XXC000/5QI:4。

（2）申請(qǐng)測(cè)試卡5 張，其中3 張簽約默認(rèn)切片ID，2 張簽約新增切片ID（保障切片）。

（3）新增測(cè)試卡簽約DNN：hexaqp1.xxxx.jniot。

（4）終端通過(guò)NR 接入到濟(jì)南物網(wǎng)AMF，AMF 通過(guò)與廣州或南京UDM 交互，獲取到此用戶簽約的切片ID，并通過(guò)無(wú)線基站下發(fā)到終端；

（5）終端根據(jù)簽約對(duì)應(yīng)的S-NSSAI 并隨信令發(fā)送到濟(jì)南的SMF，SMF 根據(jù)此終端的DNN、TAC、切片ID選擇雄安本地物網(wǎng)UPF；gNB 根據(jù)不同切片ID 分配不同資源。

注：雄安本地物網(wǎng)UPF 網(wǎng)元名稱(chēng)：sd_he_xa_ueg_b_hw，N4地址：2408:XXXX:A0F0:XXXX::1。

4.2 切片開(kāi)通大區(qū)配合工作

（1）山東大區(qū)物網(wǎng)AMF/物網(wǎng)SMF/人網(wǎng)NSSF 網(wǎng)元增加新增切片ID 的相關(guān)數(shù)據(jù)。

①大區(qū)物網(wǎng)NSSF 新增網(wǎng)絡(luò)配置切片ID，基于新增切片ID 選擇物網(wǎng)AMF 集合。

② 物網(wǎng)AMF 配置服務(wù)PLMN 下支持的切片，根據(jù)切片和DNN 選擇SMF。

③物網(wǎng)SMF 配置服務(wù)PLMN 下支持的切片及配置部署SMF 支持的切片信息，依據(jù)TAC、DNN、切片ID 選擇雄安本地UPF。

（2）廣州或南京物網(wǎng)UDM/PCF 數(shù)據(jù)配置，將現(xiàn)有的5 張物聯(lián)網(wǎng)卡簽約DNN：hexaqp1.5gsd.jniot。其中2 張簽約保障切片ID，3 張簽約默認(rèn)切片ID。

（3）本地UPF 增加新增切片ID 數(shù)據(jù)配置。

4.3 子域切片配置

（1）無(wú)線參數(shù)配置

QoS 模板設(shè)計(jì)如表1 所示：

表1 QoS 模板設(shè)計(jì)表

無(wú)線參數(shù)配置如表2 所示：

表2 無(wú)線參數(shù)配置表

（2）核心網(wǎng)參數(shù)配置

核心網(wǎng)參數(shù)配置如表3 所示：

（3）承載網(wǎng)參數(shù)配置：

按照現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試環(huán)境搭建組網(wǎng)圖，接入環(huán)使用50GE，核心匯聚環(huán)使用100GE，均使用Flex-E接口互聯(lián)；5G 基站和5G 核心網(wǎng)分別接入MAR和MCR。

在MAR 和MCR 之間部署2C/2B 兩個(gè)VPN，分別綁定不同VLAN 子接口接入，VLAN根據(jù)基站與核心網(wǎng)數(shù)據(jù)流量規(guī)劃（可參考，2C：2B 默認(rèn)切片：2B 保障切片按照70：20：10劃分切片帶寬）。

5 測(cè)試結(jié)果

5.1 無(wú)線網(wǎng)切片測(cè)試結(jié)果

5.1.1 資源預(yù)留功能測(cè)試

（1）終端1 接入小區(qū)并且在好點(diǎn)位置停留，登陸FTP 服務(wù)器，做上傳下載，上傳250 Mbit/s，下載1 030 Mbit/s。

（2）設(shè)置最小30%，最大70%的RB 預(yù)留后，終端1 和終端2 分別接入切片1（默認(rèn)）和切片2（保障）。終端1 和終端2 登錄FTP 上傳，終端1 平均上傳76.60 Mbit/s，終端2平均上傳172.15 Mbit/s；終端1速率占比30.64%，終端2速率占比68.86%；切片生效，符合預(yù)期。

（3）終端1 登錄FTP 下載，終端2 登錄FTP下載：終端1 平均下載359.58 Mbit/s，終端2 平均下載703.23 Mbit/s；終端1速率占比29.74%，終端2 速率占比68.27%，符合預(yù)期。

5.1.2 切片場(chǎng)景RB 資源預(yù)留情況下對(duì)eMBB 性能有增益

（1）終端1、終端2分別接入切片1（默認(rèn)）和切片2（保障），切片2 不配置RB 資源預(yù)留。終端1 在好點(diǎn)位置登陸FTP 服務(wù)器做下載：下載速率1 030 Mbit/s；終端2 放在差點(diǎn)位置登陸FTP 服務(wù)器做下載，下載359.58 Mbit/s。

（2）切片2 設(shè)置最大最小均為80%的RB 資源預(yù)留后，終端1 放在好點(diǎn)，終端2 放在遠(yuǎn)點(diǎn)，登錄FTP 下載：終端1 下載216.32 Mbit/s，終端2 下載727.53 Mbit/s；終端1 占整體資源22.91%；終端2 速率增益明顯，說(shuō)明切片場(chǎng)景RB 資源預(yù)留情況下對(duì)eMBB 性能有增益，保障用戶不受默認(rèn)用戶的業(yè)務(wù)影響。

5.1.3 切片場(chǎng)景RB 資源預(yù)留情況下對(duì)時(shí)延性能有增益

（1）終端1、終端2 分別接入切片1（默認(rèn)）和切片2（保障），切片2 不配置RB 資源預(yù)留。終端1 放在好點(diǎn)，終端2 放在遠(yuǎn)點(diǎn)，終端1 Ping 服務(wù)器時(shí)延10.24 ms，終端2 ping 服務(wù)器時(shí)延16.98 ms；終端1 登陸FTP 服務(wù)器，下載速率為1 110.31 Mbit/s。

（2）切片2設(shè)置最大最小均為80%的RB資源預(yù)留后，終端1 放在好點(diǎn)，終端2 放在遠(yuǎn)點(diǎn)，終端2 Ping 服務(wù)器時(shí)延9.22 ms，終端1登陸FTP服務(wù)器下載速率231.16 Mbit/s。設(shè)置RB 預(yù)留后終端2 ping 時(shí)延有增益，終端1 下載速率約為設(shè)置前的23%。說(shuō)明說(shuō)明切片場(chǎng)景RB 資源預(yù)留情況下對(duì)保障用戶的時(shí)延性能有增益，保障用戶的時(shí)延不受默認(rèn)用戶業(yè)務(wù)影響。

5.2 承載網(wǎng)切片測(cè)試結(jié)果

5.2.1 承載網(wǎng)切片部署驗(yàn)證

承載網(wǎng)切片F(xiàn)lex-E 部署驗(yàn)證主要內(nèi)容如下：

（1）2C、2B 默認(rèn)、2B 保障切片的FLEX-E 接口UP，接口帶寬可以按照規(guī)劃成功劃分。

（2）各網(wǎng)元FlexE 接口的2B 和2C ISIS 鄰居狀態(tài)up，能正確學(xué)習(xí)到其他網(wǎng)元的Locator 和Loopback 地址。

（3）各網(wǎng)元查看5G_RAN 和5G_RAN_VIP 的VPN私網(wǎng)路由，出接口分別對(duì)應(yīng)2C/2B 分片的FlexE 接口上，SRv6-BE 隧道狀態(tài)正常。

（4）所有流量均在各自的分片內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)，且分片內(nèi)流量的突發(fā)對(duì)其他分片內(nèi)流量的帶寬、時(shí)延和抖動(dòng)無(wú)任何影響。

具體數(shù)據(jù)如圖3 所示。

圖3 承載網(wǎng)Flex-E 切片部署觀測(cè)數(shù)據(jù)

5.2.2 5G 承載網(wǎng)切片隔離效果驗(yàn)證

（1）使用測(cè)試工具對(duì)2C 切片打持續(xù)的背景流，背景流隊(duì)列和被測(cè)業(yè)務(wù)同一隊(duì)列(AF2 隊(duì)列)，觀察2C/2B 切片和專(zhuān)享被測(cè)流量，2C 切片的被測(cè)流量SLA 受到影響，時(shí)延丟包都有增長(zhǎng)。并且2B 和專(zhuān)享切片業(yè)務(wù)不受任何影響（業(yè)務(wù)無(wú)丟包，時(shí)延和抖動(dòng)無(wú)明顯變化）。

（2）使用測(cè)試工具對(duì)2B 切片打持續(xù)的背景流，背景流隊(duì)列為AF2 隊(duì)列，被測(cè)業(yè)務(wù)為EF 隊(duì)列，觀察2B 切片和專(zhuān)享被測(cè)流量，2B 切片的EF 隊(duì)列流量SLA 不受影響，專(zhuān)享切片業(yè)務(wù)不受任何影響（業(yè)務(wù)無(wú)丟包，時(shí)延和抖動(dòng)無(wú)明顯變化）。

（3）調(diào)整2B 切片的背景流流量為EF 隊(duì)列，觀察2B切片和專(zhuān)享被測(cè)流量。2B 切片的EF 隊(duì)列流量SLA 受到影響，專(zhuān)享切片業(yè)務(wù)不受任何影響。

5.3 核心網(wǎng)切片測(cè)試結(jié)果

（1）切片注冊(cè)流程跟蹤

經(jīng)驗(yàn)證，初始注冊(cè)流程，UE 攜帶requested NSSAI，終端顯示已在5G 網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)成功。檢查消息跟蹤，AMF 向UE 發(fā)送了Registration Accept 消息，消息中包括AMF 分配的5G-GUTI、Allowed NSSAI 等信息。

UE 開(kāi)機(jī)，觸發(fā)初始注冊(cè)流程，初始AMF 不支持UE requested NSSAI 的場(chǎng)景下，基站將初始注冊(cè)消息發(fā)給default AMF 之后，default AMF 經(jīng)過(guò)鑒權(quán)，取簽約切片信息之后，判斷本AMF 不能支持UE 請(qǐng)求的切片和簽約切片的交集，于是向NSSF 發(fā)起切片查詢(xún)請(qǐng)求，NSSF 返回支持該UE 請(qǐng)求切片的AMF Set，并采用AMF 直接重定向方式把NAS 消息發(fā)給目標(biāo)AMF 完成注冊(cè)流程，終端顯示已在5G 網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)成功。

（2）PDUUI 建立

經(jīng)驗(yàn)證，新建PDU 會(huì)話不攜帶NSSAI，能夠創(chuàng)建PDU 會(huì)話成功。UE 新建PDU 會(huì)話進(jìn)行業(yè)務(wù)，在PDU 會(huì)話激活請(qǐng)求消息中不攜帶Requested NSSAI。檢查流程涉及接口的服務(wù)消息和參數(shù)信息，AMF 向UE 發(fā)送了PDU session Establishment Accept消息，消息中包含了此次PDU會(huì)話激活使用的S-NSSAI，是注冊(cè)流程中網(wǎng)絡(luò)給UE 分配的Allowed NSSAI 之一，PDU 回話創(chuàng)建成功。

6 小結(jié)

通過(guò)雄安5G 實(shí)驗(yàn)切片的實(shí)施，對(duì)5G 無(wú)線、5G 核心網(wǎng)、傳輸、MEC 等網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)行端到端硬切片的應(yīng)用測(cè)試驗(yàn)證，結(jié)果表明為5G ToB 用戶提供端到端專(zhuān)網(wǎng)切片服務(wù)，可以充分保障用戶的帶寬及時(shí)延要求，提供差異化的SLA 保障，同時(shí)本實(shí)驗(yàn)完成了切片業(yè)務(wù)專(zhuān)用的端到端5G 鏈路，可以保障數(shù)據(jù)的隔離，充分實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)安全保障，為5G 網(wǎng)絡(luò)切片的市場(chǎng)推廣積累了實(shí)踐基礎(chǔ)及部署經(jīng)驗(yàn)。