魏海龍

(京信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)股份有限公司，廣東 廣州 510000)

0 引言

基于網(wǎng)絡(luò)切片處理的技術(shù)方案，能結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的具體場景和需求落實(shí)低時(shí)延高可靠切片處理，并且配合切片應(yīng)用的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)流動(dòng)的監(jiān)控處理，結(jié)合業(yè)務(wù)需求變動(dòng)情況建立網(wǎng)絡(luò)參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化模式，從而更好地滿足行業(yè)的發(fā)展需求。

1 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)概述

在網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)體系中，要將單一的物理網(wǎng)絡(luò)分化為多個(gè)虛擬端到端網(wǎng)絡(luò)體系，保證每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)之間都能形成獨(dú)立的應(yīng)用控制模式，并且分化的任何虛擬網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障都不會(huì)對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)產(chǎn)生影響。正是基于5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的高速率、高容量和低時(shí)延特性，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)能在保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平的同時(shí)，構(gòu)建更加可靠的場景化應(yīng)用體系。

1.1 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的特點(diǎn)

第一，安全。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)而言，安全性是最關(guān)鍵的特點(diǎn)之一。能借助網(wǎng)絡(luò)切片設(shè)定的隔離機(jī)制打造可靠的數(shù)據(jù)安全管理平臺(tái)，保證切片內(nèi)的資源不會(huì)受到其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)非法訪問產(chǎn)生的影響。在網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)處理環(huán)節(jié)中，能最大程度地提高網(wǎng)絡(luò)資源的獨(dú)立性，確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系的安全水準(zhǔn)，為數(shù)據(jù)管控工作的可靠性落實(shí)予以支持。

第二，多樣。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)能適用于多樣化的業(yè)務(wù)場景，能實(shí)現(xiàn)不同部署場景的應(yīng)用目標(biāo)。(1)獨(dú)立部署各種端到端切片。(2)共享切片和獨(dú)立切片的縱向分離。(3)共享切片和獨(dú)立切片的橫向分離。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)依據(jù)其靈活的擴(kuò)展能力，能完成更加可控且合理的切割，滿足業(yè)務(wù)需求。

第三，預(yù)測。借助網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)能對(duì)業(yè)務(wù)流量的變化情況進(jìn)行合理性的分析，并且完成業(yè)務(wù)需求的推測管理，進(jìn)一步評(píng)估網(wǎng)絡(luò)資源的劃分狀態(tài)。在網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用環(huán)境中，要將業(yè)務(wù)場景作為核心，構(gòu)建匹配用戶實(shí)際需求的組網(wǎng)模式，優(yōu)化相應(yīng)的業(yè)務(wù)流程，從而更好地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。

第四，可編程?；诰W(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的應(yīng)用要求，第三方能借助開放性的應(yīng)用程序接口進(jìn)行切片資源的合理分配，并且配合網(wǎng)絡(luò)資源和云資源的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，能依據(jù)需求完成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)定制化控制和資源彈性化分配，滿足多元服務(wù)需求。

1.2 管理體系

為了進(jìn)一步發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，要整合具體的技術(shù)要求和內(nèi)容，建立相匹配的切片管理模式，搭建端對(duì)端管理控制結(jié)構(gòu)，如圖1所示，從而為全面優(yōu)化技術(shù)運(yùn)行效能提供保障。管理體系在應(yīng)用過程中，一般是借助無線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)和核心網(wǎng)共同處理的應(yīng)用模式，完成獨(dú)立管理模塊后，能建立協(xié)調(diào)性子切片的處理[1]。

1.3 建立過程

正是基于網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的特點(diǎn)，在建立基礎(chǔ)應(yīng)用平臺(tái)的過程中，要結(jié)合服務(wù)等基礎(chǔ)協(xié)議完成資源重組，并配合特定的通信服務(wù)模式，確保虛擬物理資源整合效果的最優(yōu)化。

第一，客戶一般是借助CSMF向?qū)?yīng)的技術(shù)項(xiàng)目經(jīng)營商購買對(duì)應(yīng)的切片技術(shù)體系，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的特點(diǎn)和信息服務(wù)處理的基本情況，提出對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)需求。較為常見的業(yè)務(wù)需求中，要對(duì)時(shí)延、帶寬以及容量等進(jìn)行集中的審核，從而確保選取的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)模塊能符合服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。

第二，CSMF在實(shí)際操作環(huán)節(jié)中，主要是將客戶的實(shí)際需求作為核心，建立相匹配的QoS分析、鏈路狀態(tài)通告分析等，形成匹配型轉(zhuǎn)化處理模式，并依據(jù)業(yè)務(wù)需求對(duì)應(yīng)選取相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)切片，直接將網(wǎng)絡(luò)切片需求下發(fā)到對(duì)應(yīng)的CSMF位置。

第三，NSMF也是基礎(chǔ)的切片管理中心，主要是進(jìn)行切片資源申請(qǐng)的提交，結(jié)合CSMF分解獲取的網(wǎng)絡(luò)切片應(yīng)用需求，落實(shí)完整的實(shí)例創(chuàng)建管理控制模塊。與此同時(shí)，匹配子切片分解網(wǎng)絡(luò)子切片需求，完成子網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)任務(wù)內(nèi)容的下發(fā)和處理，直接實(shí)現(xiàn)NSSMF的獲取。

圖1 網(wǎng)絡(luò)切片結(jié)構(gòu)

第四，子網(wǎng)絡(luò)NSSMF在收到網(wǎng)絡(luò)子切片需求轉(zhuǎn)化的功能請(qǐng)求后，會(huì)結(jié)合實(shí)際情況和需求的具體內(nèi)容，完成調(diào)用管理，并配合編排處理機(jī)制，構(gòu)建完整的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用控制，保證子切片依托的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制、計(jì)算機(jī)制以及存儲(chǔ)資源部署機(jī)制都能滿足實(shí)際需求[2]。

第五，CSMF最終要進(jìn)行部署切片相關(guān)實(shí)用性價(jià)值的基礎(chǔ)驗(yàn)證工作，并且，管理系統(tǒng)要反向通知場景用戶，對(duì)應(yīng)的切片場景已經(jīng)在部署中，完成部署工作就能進(jìn)行通信服務(wù)管理，從而為后續(xù)切片優(yōu)化調(diào)整提供保障，實(shí)現(xiàn)多元管理的目標(biāo)。

綜上所述，在基于無線網(wǎng)、傳送網(wǎng)以及核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)中，要結(jié)合業(yè)務(wù)隔離、時(shí)延等基礎(chǔ)要求和標(biāo)準(zhǔn)，整合業(yè)務(wù)和傳送網(wǎng)的映射關(guān)系，按照標(biāo)準(zhǔn)化流程落實(shí)具體的過程建立方案，匹配承載切片編排的相關(guān)要素，搭建更加可靠且合理的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行平臺(tái)，確保能為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供良好的支持。

2 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的運(yùn)用

正是基于網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的優(yōu)勢作用，在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系中要善于調(diào)控網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)內(nèi)容，建立較為完整的應(yīng)用模塊，配合互聯(lián)網(wǎng)管理標(biāo)準(zhǔn)，打造更加完整且規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)運(yùn)行平臺(tái)，維持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展效能。

2.1 技術(shù)融合

在技術(shù)全面優(yōu)化的時(shí)代背景下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也向著更加多元的方向發(fā)展，相較于傳統(tǒng)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系，現(xiàn)有的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涵蓋了更多的制造企業(yè)，并且，也從粗放型制造業(yè)逐漸向數(shù)字化、自動(dòng)化企業(yè)轉(zhuǎn)型。為了便于業(yè)務(wù)的開展和服務(wù)系統(tǒng)的升級(jí)，在融合5G移動(dòng)通信技術(shù)時(shí)，要整合切片技術(shù)模式，匹配更多不同的應(yīng)用場景，確保相應(yīng)工作內(nèi)容和服務(wù)流程都能落實(shí)到位。對(duì)于工業(yè)場景而言，并不是單一化的場景體系內(nèi)開展切片服務(wù)，包括低時(shí)延場景完成自動(dòng)化制造、大規(guī)模機(jī)器通信場景傳感器連接、大帶寬場景高清視頻監(jiān)控等，要結(jié)合技術(shù)的要求和網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的具體情況，選取更加匹配的技術(shù)應(yīng)用模塊。

一方面，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中開展相應(yīng)工作，要在有限網(wǎng)絡(luò)資源體系內(nèi)進(jìn)行多重網(wǎng)絡(luò)功能的分析，并且保證差異化協(xié)議狀態(tài)下網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)流動(dòng)性最優(yōu)化，這增加了多重網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)置的復(fù)雜程度，也對(duì)數(shù)據(jù)流提出了更高的要求。因此，要整合網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)內(nèi)容，建立更加可控且規(guī)范的調(diào)度應(yīng)用模式，并維持管理水平[3]。

另一方面，5G移動(dòng)通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)切片處理環(huán)節(jié)的資源調(diào)度較為多樣，能滿足工業(yè)4.0變革中新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的處理需求。建立相應(yīng)的控制模式和服務(wù)體系，并整合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，落實(shí)相應(yīng)的服務(wù)平臺(tái)，滿足服務(wù)多樣化的需求。能在提供資源隔離服務(wù)的同時(shí)，為內(nèi)外網(wǎng)以及差異化業(yè)務(wù)場景數(shù)據(jù)的安全管理提供保障。

除此之外，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)還能結(jié)合場景的特定需求實(shí)現(xiàn)綜合管理，打造質(zhì)量達(dá)標(biāo)、應(yīng)用效能高的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用控制模式，并配合電信級(jí)服務(wù)質(zhì)量和管理可控安全機(jī)制，維持良好的應(yīng)用平臺(tái)。比如，近幾年網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)被廣泛應(yīng)用在電力行業(yè)、礦資源開發(fā)行業(yè)、工業(yè)制造行業(yè)等方面，要依據(jù)不同場景的具體標(biāo)準(zhǔn)開展相應(yīng)作業(yè)，并建立端對(duì)端應(yīng)用控制管理體系，避免服務(wù)模塊無法應(yīng)用造成處理效果不當(dāng)。無論是場景容量參數(shù)還是時(shí)延要求都有很大的差異，且網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)都能結(jié)合具體需求進(jìn)行整合和優(yōu)化，維持良好的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用控制效能[4]。

在云端機(jī)器人、遠(yuǎn)程控制、機(jī)器視覺等方面，都對(duì)容量、時(shí)延提出了對(duì)應(yīng)的要求，而相應(yīng)的內(nèi)容也在不同的應(yīng)用范圍內(nèi)得以落實(shí)。(1)云端機(jī)器人實(shí)時(shí)性操作的主要應(yīng)用范圍是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交互，以及機(jī)器人本體完成終端傳感器的預(yù)處理。(2)遠(yuǎn)程控制的應(yīng)用范圍主要集中在遠(yuǎn)程控制圖像的回傳和指令下達(dá)。(3)機(jī)器視覺的應(yīng)用范圍主要集中在所有圖像信息采集場景的信息傳輸和數(shù)據(jù)反饋。

2.2 煤炭開采

作為高危行業(yè)，煤礦工作受限于井下生產(chǎn)的封閉環(huán)境，對(duì)工藝體系和工業(yè)方案的安全性提出了更高的要求，為了打造更加科學(xué)規(guī)范的行業(yè)管理模式和作業(yè)機(jī)制，將實(shí)時(shí)性監(jiān)控模塊應(yīng)用在行業(yè)安全管理體系中具有重要的意義。結(jié)合煤礦開采行業(yè)的基本要求，一般要設(shè)置采煤、掘進(jìn)、機(jī)電、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等工作內(nèi)容的對(duì)應(yīng)管理系統(tǒng)，以便于實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)狀態(tài)、人員定位管理、緊急避險(xiǎn)狀態(tài)、井下通信聯(lián)絡(luò)等工作的情況。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺(tái)中，盡管能實(shí)現(xiàn)信息的交互，卻不能滿足每個(gè)系統(tǒng)對(duì)容量和時(shí)延的不同需求，使得信息的實(shí)時(shí)性管理并不到位。

在5G移動(dòng)通信技術(shù)全面發(fā)展的基礎(chǔ)上，配合使用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，能針對(duì)每一個(gè)控制系統(tǒng)建立相應(yīng)的控制網(wǎng)絡(luò)，并整合應(yīng)用要求和標(biāo)準(zhǔn)。在5G專網(wǎng)建立的基礎(chǔ)上，結(jié)合系統(tǒng)差異化需求，利用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)方案，打造單獨(dú)成網(wǎng)的應(yīng)用控制模式，最大程度提高對(duì)應(yīng)場景管理的效果。

在應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)子切片的過程中，能結(jié)合不同系統(tǒng)的具體標(biāo)準(zhǔn)，展開分析、處理和系統(tǒng)化應(yīng)用，維持各個(gè)系統(tǒng)的獨(dú)立性和規(guī)范性，在可靠的應(yīng)用模式下有序運(yùn)轉(zhuǎn)，避免系統(tǒng)之間相互影響對(duì)井下安全產(chǎn)生制約作用，并提高煤礦企業(yè)常規(guī)化工作的效率，打造少人化甚至是無人化煤礦開采平臺(tái)，從根本上提高煤礦開采工作項(xiàng)目的安全性，也能規(guī)避安全隱患問題造成的經(jīng)濟(jì)損失或者是人員傷亡[5]。

3 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的趨勢

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系中融合計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營技術(shù)以及通信技術(shù)等內(nèi)容，能更好地維持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用效能，建立健全可控且合理的技術(shù)平臺(tái)。最關(guān)鍵的是，相較于國外先進(jìn)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還有待優(yōu)化，尤其是核心技術(shù)、綜合能力以及網(wǎng)絡(luò)體系方面，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化水平較低，要進(jìn)一步促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展，就要將5G移動(dòng)通信技術(shù)融合在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用控制模塊中。

一方面，要基于網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)打造“人-機(jī)-物”協(xié)同進(jìn)步的互聯(lián)互通控制模式，提高資源泛在連接和彈性互補(bǔ)的實(shí)效性，并結(jié)合實(shí)際資源管理要求和標(biāo)準(zhǔn)，打造可控的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行體系，維持技術(shù)模塊之間的平衡，并且，實(shí)現(xiàn)高效配置的應(yīng)用目標(biāo)，推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)向著更加高速、可靠的方向發(fā)展。

另一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的推廣也為信息技術(shù)和制造業(yè)融合提供了良好的平臺(tái)，配合數(shù)字化發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展以及智能化發(fā)展的基礎(chǔ)，能打造加速推進(jìn)的管理控制結(jié)構(gòu)，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)向著無線化和扁平化轉(zhuǎn)型提供良好的保障，并建立更加科學(xué)合理的核心載體應(yīng)用模式，實(shí)現(xiàn)資源多元發(fā)展的目標(biāo)[6]。

4 結(jié)語

總而言之，5G移動(dòng)通信行業(yè)專網(wǎng)在不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)部署在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系中能發(fā)揮實(shí)時(shí)性作用，創(chuàng)設(shè)更加科學(xué)且規(guī)范的管理平臺(tái)，提高工業(yè)體系發(fā)展水平，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合5G技術(shù)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。