2020_5G智能终端切片白皮书_54页_2mb
报告摘要
5G智能终端切片白皮书总结
核心内容概述
本白皮书由中国移动研究院、中国联通研究院及多家行业领先企业联合编写，旨在探讨5G智能终端如何实现网络切片功能。白皮书分析了5G网络切片技术在智能终端中的应用需求、关键技术、实现流程及面临的挑战，并提出了两种主要的终端切片实现方案。
主要观点与关键信息
5G终端切片需求分析
- 典型业务场景：5G终端切片技术主要服务于云游戏、视频直播、高清视频播放等对网络性能有特殊要求的业务。
- 云游戏需求：需要低延迟（<20ms）、高带宽（≥80Mbps）和低抖动，以提供媲美本地游戏的体验。
- 视频直播需求：需要高带宽（上行≥100Mbps，下行≥50Mbps）、低时延（<100ms）和高可靠性（≥99.5%），以支持VR直播等新兴技术。
- 高清视频播放需求：需要下行带宽≥150Mbps、时延≤20ms，以支持4K/8K视频及VR/AR应用。
QoS服务的局限性
- 传统QoS仅能区分不同类型的流量，无法对相同类型的流量进行用户级别的区分和隔离。
- 对于需要严格隐私和安全要求的物联网业务，QoS无法满足其对数据隔离的需求。
切片服务的优势
- 网络切片可以为不同业务提供差异化的端到端网络服务，如低延迟、高带宽、高可靠性等。
- 切片服务支持对同一业务的不同应用提供不同的综合体验。
- 通过切片，运营商能够提供模块化、可定制的网络服务，满足不同行业的差异化需求。
关键技术及端到端流程
终端切片参数
- NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）：用于标识终端可使用的网络切片，包括Default Configured NSSAI、Configured NSSAI、Requested NSSAI、Allowed NSSAI和Rejected NSSAI。
- URSP（UE Route Selection Policy）：用于指导终端根据业务特征选择合适的网络切片，包含Traffic Descriptor、Application descriptors、IP descriptors、Domain descriptors、Non-IP descriptors、DNN和Connection Capabilities等。
终端切片基本功能
- 管理切片配置参数：终端需接收、管理和配置由网络下发的NSSAI和URSP信息。
- 建立面向切片的PDU会话：终端根据业务需求选择合适的切片，并建立对应的PDU会话。
- 维护基于切片的PDU会话：在终端移动和网络切换过程中，确保切片服务的连续性和稳定性。
关键信令流程
- 注册过程：终端在注册过程中获取网络切片信息（S-NSSAI）。
- 会话建立过程：终端根据URSP规则选择并建立切片服务。
- 切片配置信息更新过程：通过UCU（UE Configuration Update）流程，终端可更新切片配置信息。
面临的困难与挑战
原生操作系统限制
- 当前安卓系统未支持URSP功能，仅支持Network Capability和APN类型，限制了切片服务的实现。
- 应用程序无法直接指定Traffic Descriptor，如APP ID、FQDN、IP三元组等。
对应用程序的影响
- 不同的切片设计方案可能需要对操作系统和应用程序进行一定程度的改造。
- 现有应用程序多使用Internet类型的Network Capability，无法实现专属切片服务。
Traffic Descriptor获取与使用
- Application ID：存在ID命名冲突和恶意冒用的风险。
- FQDN：域名解析可能通过应用层接口获取，难以及时触发切片建立。
- IP三元组：目标IP地址数量庞大，导致配置困难。
- DNN：由操作系统抽象封装，无法直接传递，需通过扩展Network Capability或APN type实现。
参考设计解决方案
切片关联方式
- 基于APPID：通过识别应用的包名，实现切片服务绑定。
- 基于FQDN：通过解析应用请求的域名，实现切片服务绑定。
- 基于IP三元组：通过识别数据包的目的IP地址，实现切片服务绑定。
- 基于DNN：通过扩展Network Capability/APN type，实现DNN的定制化传递和切片绑定。
DNN传递方案对比
| 方案 | 实现方式 | 优缺点 |
|---|---|---|
| DNN间接传递方式 | 扩展Network Capability/APN type | 对安卓系统修改小，迁移风险小，但支持的DNN数量有限 |
| DNN直接传递方式 | 扩展NetworkSpecifier接口，直接传递DNN | 支持DNN数量无限制，但对安卓framework修改大，迁移风险高 |
终端切片方案总结
两类终端切片方案
- 终端切片基本方案：支持基于APPID、FQDN、IP三元组、DNN等业务颗粒度的切片服务能力。
- 终端切片目标方案：在基本方案基础上，增强对定制DNN的支持，提升切片服务的灵活性和精细化程度。
推荐方案
- 为满足多样化用户需求，5G终端应支持终端切片目标方案，即基于APPID、FQDN、IP三元组、定制DNN的切片服务。
- Modem-Centric方案：更适合实现切片特性，因为它支持后续能力扩展、标准化适配和业务属性感知。
发展展望
- 操作系统与芯片厂商协作：当前主流操作系统（如Android、iOS）尚未支持原生切片方案，终端厂商与芯片厂商需合作进行系统改造。
- 鉴权与授权机制：3GPP提供了二次鉴权和网络切片专用鉴权机制，但目前安卓系统尚未支持，需进一步探索解决方案。
- 产业合作与生态构建：终端切片技术的推广需要个人用户、第三方应用、手机厂商、芯片厂商、操作系统厂商和运营商的深入合作，推动新商业模式和生态环境的形成。
结语
5G网络切片是5G技术的重要组成部分，它能够为不同业务场景提供定制化的网络服务，提升网络资源使用效率，优化运营商网络建设投资。终端切片能力的实现对终端系统架构提出了新的要求，需要操作系统与通信调制解调器之间的协调配合。随着技术的不断发展，终端切片将逐步成为5G智能终端的重要功能之一，推动行业应用的广泛发展。
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