1、2023 年 6 月陈基于“I P v 6+”的5 G 承载网切片技术与应用探究俊杰(中通服中睿科技有限公司,广东 广州 510630)【摘要】随着数字化时代的全面来临袁切片技术将在工业尧医疗尧智能交通等领域发挥巨大作用袁从而推动社会各个领域的创新和进步遥 为了提高 5G 网络的灵活度袁分析基于野IPv6+冶的 5G 承载网切片技术袁在深入探究其原理与机制的基础上袁分析其在不同领域的具体应用袁以期为相关领域的技术应用提供参考遥【关键词】野IPv6+冶曰5G 承载网切片技术曰应用【中图分类号】TN929.5【文献标识码】A【文章编号】1006-4222(2023)06-0043-031 5G 承
2、载网切片需求(1)日益多样化和复杂化的通信需求。随着 5G网络的发展,传统的通信模式已不能满足各行各业的特定需求,在此趋势下,切片技术应运而生。首先,切片技术需要能够实现网络的分隔与隔离,以满足不同切片之间的资源隔离和性能隔离需求。其次,不同业务对网络性能的要求不同,一些应用需要低延迟、高可靠性,一些应用则强调高带宽和高容量。因此,切片技术需要具备灵活的资源分配能力,并且能够根据业务需求动态分配网络资源,以提供个性化服务。(2)网络安全和隐私保护需求。不同行业的网络应用对数据安全性有不同的要求,切片技术需要提供强大的安全机制,以确保敏感数据的传输和存储安全。切片技术还需要具备快速部署和管理的能
3、力,以降低运维成本,提高网络的灵活性。除此之外,切片技术需要具备可编程性和自适应性,使网络能够根据实时的负载情况自动进行优化和调整。5G 网络切片如图 1 所示。2 野IPv6+冶承载网切片2.1 承载网切片架构“IPv6+”承载网切片是基于互联网协议(InternetProtocol Version 6,IPv6)技术的网络切片架构,旨在实现对 5G 网络资源的智能分割与灵活调配,以满足不同业务和应用的特定需求。该架构利用 IPv6 的地址空间丰富性和灵活性,将网络资源切分成不同的虚拟切片,每个切片都可以根据具体需求,配置独立的网络参数、带宽、延迟、安全策略等。另外,每个切片被视为一个独立的
4、网络实体,可以为不同行业、垂直应用和服务提供定制化的网络环境。“IPv6+”承载网切片包括切片管理器、资源分配器、网络功能虚拟化和切片编排等关键要素。切片管理器负责管理和维护各个切片的配置信息,资源分图 1 5G 网络切片智能手机自动驾驶设备物联网设备RAT1RAT2CP/UPCP/UPCP/UP垂直天线接入节点CP/UPUPUP云节点(边缘云和中心云)网络节点切片部分CPRAT1RAT2RAT1RAT2CP/UPUP无线接入技术用户面控制面RATUPCP通信设计与应用432023 年 6 月配器负责根据业务需求分配网络资源,网络功能虚拟化将网络功能转化为虚拟的软件模块,切片编排则负责将不同网
5、络功能组合在一起,构建出满足特定业务需求的切片网络。“IPv6+”承载网切片具有高度的灵活性和可定制性,每个切片通过“IPv6+”技术可以拥有独立的 IP地址空间,实现资源的隔离与分离,使不同的业务和应用能在同一物理基础设施上运行而互不干扰。同时,切片管理器和资源分配器的智能调度机制可以根据实时的业务需求和网络状况动态分配资源,提高资源利用率和网络性能。5G 承载网切片分层架构如图 2 所示。2.2 基于野IPv6+冶的 5G 承载网切片技术2.2.1 网络基础设施层在网络基础设施层,基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术通过合理规划 IPv6 地址空间,将网络资源划分为多个虚拟切片,每个
6、切片具有独立的网络特性和配置。这种切片方法能够满足不同业务、行业和应用对网络资源的特定需求。该技术的应用涉及切片的识别、分割和管理。通过为每个切片分配独立的IPv6 前缀,可以实现切片之间的隔离和独立通信。同时,网络设备和路由器可以根据切片标识对数据流进行智能分发,确保每个切片获得适当的带宽和服务质量。此外,切片管理系统可以根据业务需求调配和优化切片资源,不仅能够确保网络资源的高效利用,也可以充分发挥网络性能。在基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术的支持下,网络基础设施层能够实现更高程度的灵活性和可定制性。不同切片可以拥有不同的网络拓扑结构、安全策略和服务质量要求,从而满足各类应用的特定
7、需求。2.2.2 网络切片实例层在网络切片实例层,基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术能够为不同业务和应用场景提供个性化的网络定制。通过精细的网络资源分配和管理,不同切片可以根据具体需求实现独立的网络配置、性能优化和安全策略。具体而言,网络切片的创建和管理可以基于业务需求,为不同业务场景划分专属的切片空间,从而避免资源浪费和性能冲突;每个切片可以配置独立的服务质量保障机制,确保关键应用获得低延迟和高可靠性的网络体验;网络切片实例层可以针对特定应用的安全要求,制定定制化的安全策略和访问控制规则,实现网络数据的隔离和保护。通过网络切片实例层的运用,不同的行业和场景可以共享同一基础网络设施,并
8、基于网络切片实现各自独立的定制化配置。例如,广东省智能制造可以拥有低延迟、高带宽的网络切片,以满足实时控制和数据传输的需求;智慧医疗可以配置高可靠性的网络切片,以保障医疗设备和数据的安全性。这种灵活性和个性化的网络定制为各种应用场景带来了更大的便利和创新空间,进一步推动了 5G 网络的发展和应用。2.2.3 网络切片管理层基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术在网络切片管理层发挥着重要作用,可为网络切片的规划、配置、监控和优化提供有效的支持和管理手段。网络切片管理层涵盖了切片的生命周期管理,从初始规划到实际应用以及后续的性能监测和调整都在这一层得以实现。在网络切片管理层,首先,需要进行切片
9、的规划和配置,包括定义和设置不同切片的资源需求、服务图 2 5G 承载网切片分层架构接入网子切片管理器承载网子切片管理器核心网子切片管理器网络切片管理层网络切片实例层节点设备电路节点设备电路节点设备网络基础设施层端到端网络切片管理器通信设计与应用442023 年 6 月质量、安全策略等,以确保每个切片能满足特定的业务需求。其次,根据实际情况可以进行切片的创建和分配,保证资源的合理分配和利用。一旦切片被创建,网络切片管理层需要负责监控和维护切片的运行状态,实时收集切片的性能数据,并监测网络拥塞情况,从而保障切片的稳定性和高效性。3 基于野IPv6+冶的 5G 承载网切片技术的应用3.1 演进目标
10、首先,基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术致力于实现网络资源的高度灵活性和可定制性,使运营商能够根据不同业务需求,为不同用户提供个性化的网络切片服务。这有助于满足智能制造、物联网和车联网等不同行业的特定需求,从而推动 5G 技术的广泛应用1。其次,基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术旨在优化网络资源的利用效率,实现网络资源的动态共享和重组。切片技术可以根据实际需求合理分配网络资源,避免资源的浪费和低效使用。这有助于提高网络的整体性能和吞吐量,满足大规模连接和高速传输的要求2。再次,由于 5G 网络涉及大量敏感数据和应用场景,需要更强的安全保障措施,可以应用基于“IPv6+”的 5G
11、 承载网切片技术来强化网络安全和隐私保护。通过切片隔离和安全策略的实施,确保不同切片之间的数据和通信不会互相干扰,从而有效提升网络的安全性。最后,基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术的应用目标是实现 5G 网络的全面数字化转型,将网络切片应用于各行各业,以促进数字经济的发展。通过高效、灵活、安全的网络资源管理,基于“IPv6+”的 5G承载网切片技术能为移动通信、智能城市、工业互联网等领域提供创新的解决方案,有利于推动整个社会的数字化进程3。3.2 应用场景在智能制造领域,基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术可以为不同的制造业提供定制化的网络服务,实现智能生产线的高效运行和管理。例
12、如,可在工厂中为机器人、传感器等设备提供专属的网络切片,确保实时通信和协同工作。在智能交通和车联网领域,基于“IPv6+”的 5G承载网切片技术可以为自动驾驶车辆、交通信号灯、道路监控等提供稳定的高速网络连接,实现车辆之间的实时通信和数据共享,提升交通的流畅性和安全性。在医疗卫生领域,基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术可以为远程医疗、医疗设备联网等提供可靠的网络连接,支持医生与患者之间的远程诊断和治疗,以及医疗数据的实时传输4。在智能城市建设中,基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术能够实现城市基础设施的智能管理和优化。例如,为广东省的智能公共交通、智能能源管理、环境监测等领域提供
13、定制化的网络服务,实现城市运行的高效与智能。由此而见,基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术的应用场景丰富多样,能够满足各个领域的特定需求,推动了 5G 技术在社会各个领域的全面应用与发展。3.3 演进计划基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术的应用应具有明确的演进计划,以逐步实现更广泛和深入的应用5。初步阶段,需要聚焦基础通信网络的切片,为不同业务类型提供定制化的网络服务,如高带宽、低延迟等,以满足各类应用的通信需求。随着技术的不断发展,承载网切片将逐步进入更多领域。在工业自动化领域,承载网切片将支持制造业的智能化升级,实现设备之间的实时通信和协同工作,推动工业生产的高效运行。在智能
14、交通领域,承载网切片将为自动驾驶、智能交通管理等提供支持,提升交通的安全性和通行效率。在医疗健康领域,承载网切片将促进医疗设备的高效联网,支持远程医疗和医疗数据的实时传输,为医疗卫生服务带来新的可能性。4 结语基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术与应用为构建高效、智能的通信网络提供了新的思路和工具。需要通过不断深化研究,推动该技术向着标准化方向发展,为数字化社会的发展和智能产业的升级做出更大贡献。参考文献1 王家成.基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术与应用J.长江信息通信,2022,35(11):205-207.2 姚鑫.分析 5G 网络 IPv6 协议关键技术J.中国新通信,2021,23(5):80-81.3 秦壮壮,屠礼彪,臧寅,等.基于“IPv6+”的 5G 承载网切片技术与应用J.电信科学,2020,36(8):28-35.4 李芳,赵俊峰,李振文.5G 承载网络切片技术和应用方案分析J.通信世界,2020(32):36-38.5 甘浩宇.基于 SDN 与 NFV 的 5G 网络切片仿真平台设计与流量调度研究D.广州:广东工业大学,2022.作者简介院陈俊杰(1983),男,汉族,广东广州人,本科,工程师,主要从事通信传输设计工作。通信设计与应用45