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物联网 | 为什么说 5G网络切片是物联网应用的咽喉?

传感器技术 2019-05-06 17:35 次阅读

在物联网应用中,5G网络切片可以提供优质的服务,并可增强可靠性和安全性。

5G是下一代移动通信网络技术,可以为物联网应用提供不少关键的优势,包括低延迟、高带宽,以及支持在室内和室外的长期、密集的网络覆盖。很多公司似乎已意识到5G在未来的巨大应用潜力。2018年中,在研究公司Gartner进行的5G用例和采用调查中,有66%的组织表示,计划明年(2019年)部署5G,其中59%表示他们将物联网视为主要用例,主要目的是提高运营效率。

5G的另一个重要优势是网络切片,即移动网络运营商可以将其物理网络分割成可以分配给单个公司或生态系统的切片,供其专用。将流量包含在一个片中的各方可以获得服务质量和可靠性保证,例如保证某个工业物联网应用的延迟不超过一定的毫秒数。在一个片中隔离流量的能力也可以转化为加强的安全性。

这是一种构建网络的方式,可以在同一网络上以有效的方式支持多个类别的服务。服务提供商不会仅因超低延迟而构建自己的专用网络,因此他们需要通过切片以某种方式构建其网络以满足这些需求。

网络切片只是为企业提供5G产品的少数几种选择之一。 为企业建立5G架构有不同的方式:可以为企业构建运营的专用网络,也可以由服务提供商在客户端作为专用网络服务运行,还可以作为公共广域网的专用部分来设置。

对于那些希望利用5G来构建其物联网架构的公司而言,一个严峻的消息是:目前尚不清楚,5G公共网络连接和覆盖以及5G网络切片将在多长时间内对企业开放。Gartner的研究表明,移动运营商最初构建5G网络时,将更多地关注消费者移动宽带市场,而非投资于先进的网络概念,比如满足某些企业和行业所需的边缘计算和网络切片。这意味着,具有快速发展的物联网架构需求的公司可能需要再等几年,才能完全拥有自己的5G网络。

虽然大规模使用的5G网络切片可能还需要几年时间,但好消息是,网络切片并不是一个绝对需要5G的架构概念。它可以用于4G或3G,可以在没有5G的情况下完成,因为它是一个普遍的网络概念。然而,移动运营商可能还没有看到市场对网络切片的大量需求,而且随着5G的到来,预期的应用程序发展才能真正满足这种需求。

另一种思考网络切片的方法是,将其看作是成熟的虚拟专用网络模型(VPN)和网络虚拟化趋势的产物。

VPN的覆盖范围通常有限,而网络切片可以在网络上扩展一条专用的路径,从客户端到移动运营商的网络核心,这是VPN无法做到的。此外,网络切片能够将服务彼此隔离,以便用户可以将资源分配给服务,而这些服务不能被其他网络片上的服务使用,甚至不能受到其他网络片上的服务影响。这就像在一个物理网络上运行多个不同的网络。

网络切片可以无线接入网络、传输网络或移动核心,如果移动运营商希望保证特定类型流量(如物联网应用)的质量和延迟,则可以在广泛的区域内进行,切片很可能会延伸到所有这些部分。网络切片将从客户端设备开始,该设备可以是IoT设备,然后成为移动空中接口上的专用通道。它将继续作为传输网络的一部分,一直到核心。

服务提供商可以在其核心和无线接入网络上部署几个不同的网络片,专用于不同的流量类型。一些在特定领域垂直行业中拥有大量客户的供应商可以为每个垂直行业创建切片,以隔离其他垂直行业的关键任务流量。最大的企业客户可能会获得专用的网络“硬切片”,并且这样的切片可能包含很多针对该企业的不同服务和流量类型的“软切片”。例如,一片用于超低延迟流量,一片用于高带宽流量,另一片用于需要极高弹性的服务。

随着物联网应用和其他种类的服务,如高分辨率视频、增强和虚拟现实等技术的发展和演变,网络运营商在其网络中能够支持的网络片数量可能会越来越多。创建过薄的网络片可能会降低它们提供的服务质量,而急剧增加网络片的数量可能给网络运营商带来网络管理方面的挑战。

然而,现实情况是,网络运营商可能还需要数年时间才能应对这些问题。目前对网络切片的需求很低,而且运营商可能仍需要为其切片制定商业模式和定价。毕竟,专用网络资源对企业来说并不便宜。不同的网络运营商还需要寻求网络片的互通协议,以便在需要的时候实现跨多个网络传输的目的。此外,正如Gartner所指出的,随着移动运营商进行下一个改变游戏规则的架构演化,网络切片还不是它们的首要任务。

一个架构演进

虽然网络切片在今天是可行的,但4G和更早一代的网络被认为是“最努力”的网络,而5G的特性——高速率、低时延、广联接,意味着它可以被设计为支持更高质量和保障的服务。不断发展的企业和工业物联网环境可能是一个驱动因素,促使需要更低延迟的更丰富服务的应用程序出现,这反过来将激励更多运营商创建网络切片。

然而,随着5G的出现,它将与NFV、SDN、云计算和边缘计算以及基站设计的变化等其他不断发展的技术和网络架构概念相融合,这让移动运营商有了更多的考虑。

5G让运营商有机会重新思考如何以更有效的方式构建自己的网络。

网络切片是超越VPN的一个步骤,这也使得它听起来像是一个不那么遥远的概念关系,如网络功能虚拟化(NFV),它允许虚拟化网络资源,以及软件定义网络(SDN),它将控制平面功能与数据平面功能分开,以实现更加集中、灵活和可编程的网络管理。

预计NFV和SDN将更多地集成到移动运营商和企业网络架构中,因为它们可以帮助这些公司以更具性价比的方式扩展和管理网络。随着网络切片技术的发展,它可以独立于任何一种技术来实现,但也可以利用两种技术相同的一些原则来共同实现。例如,如果切片一直延伸到运营商的核心网络进行扩展,NFV和SDN可用于网络资源分配和控制,这也将要求运营商在其网络中实现端到端的服务协调。

与此同时,网络切片也将出现在5G世界中,移动网络的核心和边缘位置将成为更加灵活的概念。通过物联网,更多的数据计算和分析可以在边缘设备、边缘云或移动网络塔上进行。此外,基站正在从一个物理单元演变为从基带组件的分离无线电,无线电分布在离用户更近的地方,也就进一步重新定义了边缘。

现今,网络的边缘可能在不同的地方,从无线电到非常集中的核心网络,什么都有。如果网络中有50000个无线电,那么可能有50个核心站点,因此一个核心站点可以提供1000台收音机。随着网络切片在这种流动架构中发挥作用,运营商将需要确定部署网关的最佳位置,以处理不同的应用程序。

目前,网络切片还停留在概念层面它如何迅速成为网络架构还依赖于移动网络运营商。Gartner表示,期望利用5G解决物联网延迟的企业,如果委托技术供应商或网络运营商建设5G专用网络,可能会更快的实现这一目标。若企业选择这一方法,也须明白私有网络是昂贵且难以管理的,并且可能需要频谱许可证。此外,它们可能最适用于物联网流量和应用程序没有分布在广泛区域的校园环境。对于寻求更广泛范围解决方案的企业来说,网络切片可能是最好的选择,但是他们需要等待多久呢?

原文标题:为什么说5G网络切片是物联网应用的咽喉?

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