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网络切片&边缘计算培训联通软件研究院2019年7月第一部分网络切片第二部分边缘计算目录网络切片的概念及价值网络切片的规范网络切片实现的核心技术一、网络切片的理解(1/2)网络切片(NSNetworkSlicing)提供特定网络能力的、端到端的逻辑专用网络。一个网络切片实例是由网络功能和所需的物理/虚拟资源的集合,具体可包括接入网、核心网、传输承载网及应用。IT技术的不断发展SDN;NFV。业务场景的复杂性人与人;人与物;物与物。用户需求的多样性实时性、安全性、可靠性等保障;策略控制的智能选择。如何支持传统“竖井式”网络体系架构垂直集成的网元节点提供了网络所有功能,并支持后向兼容性与互操作性;不支持网络的灵活与动态扩展。催生网络切片能够在一个通用的物理平台之上构建多个专用的、虚拟化的、互相隔离的逻辑网络,来满足不同客户对网络能力的不同要求。数字化加速社会创新新业务需求和场景不断涌现标准定义支撑三大场景多种业务场景催生5G使能全社会数字化、跃升个人数字化体验,肩负着社会数字化转型的历史使命,面对社会数字化转型,面对复杂场景需求,网络切片已经成为是5G的核心能力。面对复杂场景需求网络切片已成为5G的核心能力一、网络切片的价值(2/2)二、网络切片的相关规范(1/6)3GPPTS23.002网络架构3GPPTS23.401EPS架构:3GPP接入3GPPTS23.402EPS架构:非3GPP接入3GPPTS23.5015G系统架构3GPPTS23.5025G系统流程3GPPTS23.5035G系统策略和计费控制架构3GPPTS28.530管理编排:概念,应用场景和需求3GPPTS28.531管理编排:管理3GPPTS28.532管理编排:通用管理服务3GPPTS28.533管理编排:架构3GPPTS28.541管理编排:5G网络资源模型://网络功能虚拟化(NFV);管理和编排;功能要求规范ETSIGSNFV-IFA011网络功能虚拟化(NFV);管理和编排;虚拟化网络功能包装规范ETSIGSNFV-IFA012网络功能虚拟化(NFV);管理和编排;网络服务模板规范ETSIGSNFV-IFA014网络功能虚拟化(NFV);管理和编排;网络服务描述ETSIGSNFV-IFA002网络功能虚拟化(NFV);构建框架ETSIGSNFV-IFA002网络功能虚拟化(NFV);NFV主要概念欧洲电信标准化协会(ETSI)(EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute)是由欧共体委员会1988年批准建立的一个非营利性的电信标准化组织。3rdGenerationPartnershipProject,第三代合作伙伴计划,最初的目标是为了制定3G技术规范。其制定的3G、4G、5G技术规范现在都成了全球通用的标准。二、基于SBA的5G核心网架构(2/6)5G核心网架构进行了重构,各网元被划分为更加轻量级的网络功能(NFs,networkfunctions)模块,每个NF只负责单一的网络功能,它们相互隔离,可独立进行开发、演进和部署,不同的NF之间通过API(applicationinterface)接口进行通信。服务化架构特点:网络功能解耦和模块化NF服务独立升级,可编排服务化接口网络服务对外开放网络功能按需组合和部署新业务快速开通基于服务化的5G核心网架构5GNF全名主要功能对标EPC网元AMF接入和移动性管理功能注册/连接/可达性/移动性管理NAS加密和完整性保护MMESMF会话管理功能会话管理IP地址分配及管理UPF的选择和控制计费触发PGW-CUPF用户平面功能移动性锚点到外部DN的连接点流量使用情况报告PGW-UUDM统一数据管理签约信息管理基于签约数据的接入授权HSSPCF策略控制功能控制面策略规则管理PCRFAUSF鉴权服务器功能实现鉴权功能AUCNSSF网络切片选择功能网络切片实例选择决定下发给UE的AllowedNSSAI决定UE的服务AMF新增NFNRF网络功能信息库支持服务发现功能维护NF注册的服务信息新增NFNEF网络开放功能网络能力及事件开放内部/外部信息转换PFD信息管理新增NF:这个阶段不存在网络切片实例,准备阶段包括网络切片模板的设计、装载、网络切片需求评估、网络环境准备以及其他创建NSI(NetworkSliceInstance)的必要条件。该阶段的关键是创建NSI实例,创建过程中所需资源与配置都能满足网络切片的需求。NSI的创建过程包括创建和修改两部分功能。执行阶段包括NSI激活、监控、性能报告、修改以及实例钝化休眠等:1.激活功能:包括NSI的激活以及会话服务的支撑工作;2.修改功能:NSI的修改会涉及几个流程:能力的改变、拓扑的改变等。这项修改包括NSI的创建及参数的修改,NSI实例的修改能通过接受新的网络切片的请求或者根据NSI监控/反馈的性能报告进行触发;3.停用功能:包括使NSI处于非活动状态并停止提供通信服务的任何操作;4.操作阶段:网络片配置涉及NSI的激活,修改和去激活。网络片配置包括以下内容:如果需要,退出非共享组件并从共享组件中删除NSI特定配置。并且NSI终止并且不再存在。网络切片的管理流程二、网络切片的生命周期(3/6)切片/业务类型SST取值特征eMBB(enhancedMobileBroadband)1切片适用于处理5G增强型移动宽带,不限于一般消费空间移动宽带应用,包括高质量视频流、快速大文件传输等URLLC(ultra-reliablelowlatencycommunications)2支持用于包括工业自动化(远程)控制系统在内的高可靠低时延通信MIoT(massiveIoT)3支持大量和高密度的物联网设备目前,核心网TS23.501定义了三种标准的切片业务(SST),支持跨PLMN服务;UE和网络之间的信令消息中发送的允许和请求的NSSAI中最多可以有8个S-NSSAI。二、标准化网络切片(4/6)网络切片由S-NSSAI(SingleNetworkSliceSelectionAssistanceInformation网络切片选择辅助信息)标识,该信息进一步包括两部分信息:SliceServiceType(SST),表示对应切片特征和业务期待的网络切片行为;SliceDifferentiator(SD),可选,对SST的补充,进一步区分相同SST的多个切片。CSMF:聚焦业务,完成业务需求到网络需求的转化;NSMF:管理和编排NSI(切片实例),并向子网分解网络需求;NSSMF:管理和编排NSSI(子切片实例);子网:切片子网,一般分为CN,RAN,TN等子域划分;MANO:提供了NFV的整体管理和编排;EMS:管理特定类型的一个或多个电信网络单元,负责QOS的保障。二、网络切片的管理架构(5/6)为了满足5G网络切片管理需求,5G网络切片管理总体架构需要实现端到端的切片管理能力,包括核心网子切片管理功能、传送网子切片管理功能、无线网子切片管理功能。一个网络切片模板NST或者网络子切片模板NSST最终可映射为1~N个网络服务模板NSD,一个网络切片实例NSI或者网络子切片实例NSSI最终部署为1~N个网络服务实例NS。3GPP域中的管理对象网络功能,最终关联映射为ETSINFV域的VNF或者PNF。3GPP域的NSSMF与ETSINFV域的NFVO交互,完成切片模板NST/NSST以及切片实例NSI/NSSI分别与NSD和NS的映射转换。3GPP域中NF的网络管理由EM负责,ETSINFV域中VNF/PNF的网络管理也由EM负责。二、网络切片的信息模型(6/6)3GPP域中的管理对象网络切片、网络子切片,最终关联映射为ETSINFV域的1~N个网络服务。3GPPTS28.801管理模型被管对象信息模型软件定义网络(SoftwareDefinedNetwork,SDN)是由美国斯坦福大学CLeanState课题研究组提出的一种新型网络创新架构,是网络虚拟化的一种实现方式。其基本意义是将路由器/交换机中的路由决策等控制功能从设备中独立出来,统一由集中控制器来进行控制,从而实现控制和转发的分离。其核心技术OpenFlow通过将网络设备的控制平面与数据转发平面分离开来,从而实现了网络流量的灵活控制,使网络作为管道变得更加智能,为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。Network而非Networking,表明是一种框架,一种网络设计理念,而非一种构建技术三、网络切片实现的核心技术-SDN(1/5)应用层SDN应用层通过控制层提供的编程接口对底层设备进行编程,把网络的控制权开放给用户,基于上开发各种业务应用,实现丰富多彩的业务创新。控制层控制器集中管理网络中所有设备,虚拟整个网络为资源池,根据用户不同的需求以及全局网络拓扑,灵活动态的分配资源。基础设施层基础设施层是硬件设备层,专注于单纯的数据、业务物理转发,关注的是与控制层的安全通信,其处理性能一定要高,以实现高速数据转发。应用层控制层基础设施层SDN控制软件各类商业应用网络服务网络服务网络服务SDN是一种新兴的、控制与转发分离、并直接可编程的网络架构。SDN技术追求的是网络控制与承载的分离,将传统分布式路由计算转变成集中计算、流标下发的方式,在网络抽象层面上,将基于分组的转发粒度转变为基于流的转发粒度,同时根据策略进行业务流处理。三、网络切片实现的核心技术-SDN(2/5)API控制数据平面接口(例如OpenFlow)北向接口南向接口传统的传输网络中包含专门的路由器和交换机来实现数据转发和网络控制,即传统IP网络采用分布式路由计算,扩展性和网络可靠性好,但缺少全局网络资源的灵活调度能力。SDN通过一个单独的基于软件的SDN控制器来实现网络控制功能的集中化,而路由器和交换机只负责转发,这样就减少了转发网元的成本,即SDN采用全局集中式路由计算,可高效调度全网资源。三、网络切片实现的核心技术-SDN(3/5)北向接口(例如RestAPI)提供给其他厂家或运营商进行接入和管理的接口,即向上提供的接口。如网管提供三种北向接口,分别为CORBA(CommonObjectRequestBrokerArchitecture)、SNMP、Syslog北向接口。它们负责向上级网管系统提供基于CORBA、SNMP和Syslog协议的北向接口,支持上级网管系统通过对应的协议接入网管南向接口(例如Openflow)管理其他厂家网管或设备的接口,即向下提供的接口。提供对其他厂家网元的管理功能,支持多种形式的接口协议,包括SNMP、TR069、SYSLOG、SOAP、SSH等接口,其中主要的是SNMPv3和TR069(即CWMP,客户端广域网管理协议)SDN控制器监控大部分网络,轻松识别最优报文路由,这在网络拥堵或者部分瘫痪的情况下尤其有用。SDN控制器的路由决策能力比传统网络中的路由器和交换机也高出不少,因为后者的路由决策只是基于很有限的一部分网络情况。优势NFV于2013年在ETSI由13家运营商发起研究,是云计算在IT业取得巨大成功的大背景下提出的,其工作目标是增强系统灵活性,实现网络及应用的快速部署、灵活扩容和缩容。NFV的关键核心是通过虚拟化技术、基于通用IT硬件实现电信功能节点的软件化,被认为是未来通信网络的基础技术。NFV试图打破传统电信设备的竖井式体系,将通信网元功能分层解耦并引入新的MANO管理体系实现网元全生命周期管理。(MANO(网络功能虚拟化管理和编排)是用于管理和协调虚拟化网络功能(VNF)和其他软件组件的架构框架)。HSS网管系统网管系统vIMSvEPC虚拟化资源硬件资源IMSPGW…vHSS…MANO通用IT基础设施统一的标准化IT计算、
本文标题:5G网络切片边缘计算培训
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