5G/NR 一文秒懂网络切片(协议专业版)

shuqi0504

26.1 网络切片概念

网络切片是一个概念，可以根据每个客户的要求进行区别对待。通过切片的形式，将不同流量差异化处理，以及可以将资源进行隔离，然后移动网络运营商可以将客户视为属于不同租户类型的客户，每种客户具有不同的服务要求，这些要求根据每个租户根据SLA (Service Level Agreement，服务水平协议)可以使用哪种切片类型进行管理和订阅。

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网络切片始终由RAN部分和CN部分组成。网络切片的支持依赖于以下原理：不同切片的流量由不同的PDU会话处理。网络可以通过调度以及提供不同的L1 / L2配置来实现不同的网络切片。

       为了识别端到端的网络切片，每个网络切片由S-NSSAI(Single Network Slice Selection Assistance Information，单个网络切片选择辅助信息)进行唯一标识，而一个S-NSSAI由SST(Slice/Serive Type，切片/服务类型)和SD(Slice Differentiator，)所组成，其组成结构示意图如图26.1所示。

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SST用于标识切片类型，在S-NSSAI中是必选信息，长度为8bits，取值范围为0~255。SST字段具有标准化和非标准化值之分，其中值0到127属于标准化SST范围，而值128~255属于特定于运营商的范围，由运营商决定。标准化的SST值提供了一种建立切片的全局互操作性的方式，以便PLMN(Public Land Mobile Network，公共陆地移动网)可以针对最常用的切片/服务类型更有效地支持漫游，其中标准化的SST值如表26.1所示。

                                                                表26.1 标准化的SST值[23.501 Table 5.15.2.2-1]

Slice/Service type	SST value	Characteristics
eMBB	1	Slice suitable for the handling of 5G enhanced Mobile Broadband.
URLLC	2	Slice suitable for the handling of ultra- reliable low latency communications.
MIoT	3	Slice suitable for the handling of massive IoT.
V2X	4	Slice suitable for the handling of V2X services.

       注：PLMN中不需要支持所有标准SST值。该表中指示的每个SST值的服务也可以通过其他SST来支持。

       SD可作为SST的补充，用于区分同一个SST下的多个网络切片，其在S-NSSAI中是可选信息，长度为24bits。由于SD是可选信息，因此如果没有与SST关联时，其值为0xFFFFFF。

综上所述，从SD为可选信息来看，S-NSSAI的组成存在两种可能。第一种：S-NSSAI可以同时包含SST和SD字段，在这种情况下，S-NSSAI长度总计为32位；第二种：或者S-NSSAI可以仅包含SST字段，在这种情况下，S-NSSAI长度为8 位。此外，S-NSSAI的取值具有标准值和非标准值之分，其中S-NSSAI标准值的组成仅由具有标准化SST值的SST组成，并不包含SD，也就是说只有表26.1中的1~4种；而S-NSSAI非标准值的组成，同时包含SST(标准化的SST值)和SD，或者只有SST(非标准化的SST值)，且没有SD。为什么标准化的SST值和SD组成的S-NSSAI是非标准值？因为SD是SST的补充，是没有被标准化规定具体某个值代表什么业务，所以标准化的SST值和SD组成的S-NSSAI值为非标准值。

需要注意的是，在一个PLMN中，一个非标准值的S-NSSAI标识一个网络切片，并且S-NSSAI与PLMN是进行关联的。UE除了在与S-NSSAI关联的PLMN中进行接入访问，而在其他任何PLMN中，UE都不能使用关联的非标准值的S-NSSAI进行接入访问。换句话说，S-NSSAI会与UE的IMSI进行关联，而在PLMN中也会进行S-NSSAI关联，如果UE使用的非标准值S-NSSAI在所访问的PLMN中不存在，那么UE的接入访问就会被拒绝，导致无法接入。举个栗子，UE关联的非标准值S-NSSAI中的SST=1(eMBB场景)、SD = 1234567，假设PLMN存在两个，其中PLMN1关联的非标准值S-NSSAI中的SST = 1、SD = 1234567，PLMN2关联的非标准值S-NSSAI中的SST = 1、SD = 123456。那么UE只能接入与其关联S-NSSAI一致的PLMN1，不能接入PLMN2。

虽然上述举例都是一个PLMN下一个S-NSSAI，但是在实际的网络中是可以支持数百个切片，而UE最多同时支持8个切片，并通过在RRCSetupComplete中给UE提供NSSAI(Network Slice Selection Assistance Information，网络切片选择辅助信息)配置，其中NSSAI包含一个S-NSSAI或者一个S-NSSAI列表，而这个S-NSSAI列表最大可支持8个S-NSSAI。

26.2 资源隔离和管理

    在NR的无线接入网中是支持切片之间的资源隔离的，资源隔离可针对不同客户实现专门的定制，可以通过RRM策略和保护机制来实现，这些机制应避免一个切片中共享资源的短缺破坏了另一个切片的服务级别协议。为每个切片针对不同的服务级别协议进行分配共享或专用资源，并通过OAM为不同的切片配置一组不同的配置，使其资源差异化。

如何通过RRM策略进行资源隔离？RRM策略设置一段时间内平均支持的S-NSSAIList之间的资源分配比例，其中资源可以是信令资源(例如，RRC连接的用户)或用户平面资源(例如，PDCP)。值得注意的是，这里的一段时间内的平均时间间隔、详细资源以及如何将比率映射到确切的资源数量均取决于实现。资源分配比例属性均为RRMPolicyRatio2中的属性，其中多个数据类型RRMPolicyRatio2组成一个RRMPolicyRatio2List，而RRMPolicyRatio2List属于一个列表。每个RRMPolicyRatio2都有7个属性，属性的详情如表26.2所示，其中4个属性指定用于分配给相应sNSSAIList的资源的百分比，即：rRMPolicyMaxRatio、rRMPolicyMarginMaxRatio、rRMPolicyMinRatio、rRMPolicyMinRatio。

                                      表26.2 RRMPolicyRatio2的属性特性[摘抄28.541 4.3.36节、4.4.1节]

属性名	描述和取值
groupId	该属性标识NRCellCU中的一个sNSSAIList组。为每个组配置了rRMPolicyRatio2。groupId的值在一个NRCellCU实例中是唯一的。
sNSSAIList	该属性代表管理对象支持的S-NSSAI的列表，也就是由多个切片(S-NSSAI)组成的列表。
quotaType	该属性指示配额的类型，该配额允许将资源严格地分配给所定义的切片进行使用，其他切片不可使用这些资源(“strict quota”)，或者当定义的切片不需要这些资源时允许其他的切片可以使用这些资源，这些资源属于浮动的(“float quota”)。 取值：STRICT，FLOAT。
rRMPolicyMaxRatio	RRM策略设置要分配给相应S-NSSAIList的资源的最大百分比，S-NSSAIList下多个S-NSSAI共同使用资源的最大百分比。 该属性与属性quotaType配置的有关。因为quotaType可配置为STRICT或FLOAT。“strict quota”意味着即使已定义的sNSSAIList中的切片未使用配置最大百分比中的资源时，其他sNSSAI也不允许使用这些资源。“float quota” 意味着已定义的sNSSAIList中的切片不需要最大百分比中的浮动资源时，其他sNSSAI可以使用这些浮动资源。值0表示没有最大限制。 取值：0~100
rRMPolicyMarginMaxRatio	只有当quota type设置为“float quota”时，该属性才会被应用。它在rRMPolicyMaxRatio(最大资源配额)配置的资源内定义资源配额，以便为指定的S-NSSAIList的新资源需求保留缓冲区。通过margin比率，在最大资源配额中，当空闲资源大于由margin比率指示的资源量时，可以将最大资源配额的未使用资源分配给其他S-NSSAI，而margin比率所配置的资源只能用于特定的S-NSSAIList中的切片。值0表示不使用margin比率。 取值：0~100
rRMPolicyMinRatio	RRM策略设置要分配给相应S-NSSAIList的资源的最小百分比。 该属性与属性quotaType配置的有关。因为quotaType可配置为STRICT或FLOAT。“strict quota” 意味着即使已定义的sNSSAIList中的切片未使用配置最小百分比中的资源时，其他sNSSAI也不允许使用这些资源。“float quota” 意味着已定义的sNSSAIList中的切片不需要最小百分比中的浮动资源时，其他sNSSAI可以使用这些浮动资源。值0表示没有最大限制。值0表示没有最低限制。 取值：0~100
rRMPolicyMarginMinRatio	只有当quota type设置为“float quota”时，该属性才会被应用。它在rRMPolicyMinRatio(最小资源配额)内定义资源配额，以便为指定的S-NSSAIList的新资源需求保留缓冲区。通过margin比率，当空闲资源大于margin比率指示的资源量时，可以将最小资源配额的未使用资源分配给其他S-NSSAI。 而margin比率所配置资源只能用于特定的S-NSSAIList。值0表示不使用margin比率。 取值：0~100

       从表26.2中可以得知，RRM策略的资源隔离有两种配额，即：float quota和strict quota，两种资源配额用于一个sNSSAIList组中，也就是说配额配置后，sNSSAIList组下的多个切片共用配额所配置的比例下的资源，例如：rRMPolicyMaxRatio = 100，而sNSSAIList组下有10个切片，那么10个切片所关联的UE所使用的资源之和不能超过小区资源的10%。对于两种配额，资源隔离使用的属性参数也不同，其中strict quota仅使用rRMPolicyMaxRatio、rRMPolicyMinRatio两个属性，而float quota使用rRMPolicyMaxRatio、rRMPolicyMarginMaxRatio、rRMPolicyMinRatio、rRMPolicyMarginMinRatio四个属性，这些属性参数计算的比率都是基于小区总资源而言。

       举例说明：

1) 假如quotaType = FLOAT、rRMPolicyMaxRatio = 50%、rRMPolicyMarginMaxRatio = 20%，表示的是当前所定义的sNSSAIList组下所有切片关联的UE使用的资源之和最大不超过小区总资源* rRMPolicyMaxRatio (50%)。小区总资源* rRMPolicyMarginMaxRatio (20%)的资源只能由当前所定义的sNSSAIList组下所有切片所关联的UE使用，小区总资源*(rRMPolicyMaxRatio(50%) – rRMPolicyMarginMaxRatio(20%))的资源是可以给非当前sNSSAIList组的其他切片所关联的UE进行使用，前提是当前sNSSAIList组下切片不需要使用这些资源时，其示意图如图26.2所示。

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                                                图26.2 quota type为FLOAT模式配置rRMPolicyMaxRatio

2) 假如quotaType = STRICT、rRMPolicyMinRatio = 70%，表示的是过小区总资源* rRMPolicyMinRatio (70%)只能给当前所定义的sNSSAIList组所有切片关联的UE使用，其他sNSSAIList组下切片关联的UE不可使用，而当前所定义的sNSSAIList组所有切片关联的UE使用完这些资源后，还可以使用小区总资源剩余的30%的资源，其示意图如图26.3所示。

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                                                    图26.3 quota type为STRICT模式配置rRMPolicyMinRatio