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2024年4月12日发(作者：数字组动词)
DOI:10.3969/.1006-6403.2022.01.007
5G
网络
ToB
业务端到端切片网络配置
研究
［段树侠 米洪伟］
摘要
基于河北联通
5G
网络的部署情况，对无线网、承载网、核心网等单元进行端到
端硬切片的配置进行分析研究，并结合应用进行测试验证，内容包括切片的设计、数
据配置、切片开大区的配合工作、各单元测试结果。测试结果表明
5G
端到端专网切
片服务可以充分保障客户的带宽及时延，充分体现了
5G
网的敏捷性、可靠性和安全性。
关键词：
5G
网络切片
ToB
业务
通
信
热
点
段树侠
高级工程师，毕业于北京邮电大学，现任职于中国联合通信有限公司河北省分公
司网络部，长期从事移动通信网技术研究，有多年移动网工程建设经验。
米洪伟
工程师，毕业于河北工程大学，现任职于广州杰赛科技股份有限公司，长期从事
于移动通信网络规划、设计及优化及技术研究，作为主要完成人曾荣获多项部级工程
咨询及设计奖。
1
引言
5G
时代垂直行业丰富的行业应用
，
对网络功能及性
能提出了不同于
2C
的要求
，
希望获取更多的网络及用户
管理能力
。
ToB
业务的典型需求包括灵活的子管理自服务
、
业务隔离
、
生产不中断
、
数据不出园区
、
低时延
、
高上行
、
特殊覆盖等
，
这些需求对
5G
移动网络的能力
、
敏捷性
、
网络隔离
、
可靠性
、
运维能力
、
开放性等方面提出了更高
的要求
。
为了满足
5G
网络服务与成本效益的平衡
，
5G
网络
切片通过灵活的资源调度组合
，
为不同用户提供差异化的
SLA
保障
，
通过切片的独立运营运维能力
，
帮助用户实现
业务的独立管理
。
通过
5G
网络切片可以在同一个硬件基础设施切分出
多个虚拟的网络
，
按业务能力需求灵活分配资源
。
当新需
求提出而目前网络无法满足要求时
，
只需要为此需求虚拟
出一张新的切片网络
，
而不需要影响已有的切片网络
，
以
最快速度上线业务
。
2 5G
网络切片现状
2.1 5G
网络切片现状
河北联通
5G SA
核心网控制面及管理面相关网元在
山东省内部署
，
用户面网元则在河北省内部署
，
其中
2B
业务
UPF
基于业务需求下下沉至地市或企业园区
，
本项
30
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5G
网络
ToB
业务端到端切片网络配置研究
目测试地点雄安
，
已部署
1
套
2B UPF
。
如图
1
所示
。
本
项目基于
2B
物联网卡进行业务测试
，
测试阶段
，
因切片
管理相关网元
CSCF/NSMF
在部署阶段
，
端到端的网络切
片暂通过手工配置完成
。
（
5QI=4
），
人为制造空口侧的拥塞
，
预期测试效果如下
：
（
1
）
终端
1
：
由于普通体验没有业务优先保障
，
业
务体验差
；
（
2
）
终端
2
：
由于有业务优先保障
，
业务体验优
。
4
切片配置及开通
4.1
切片数据配置
切片信息配置如下
：
（
1
）
新增切片
ID
，
配置信息为
:SST:1/SD:XXC000/
5QI:4
。
（
2
）
申请测试卡
5
张
，
其中
3
张签约默认切片
ID
，
2
张签约新增切片
ID
（
保障切片
）。
（
3
）
新增测试卡签约
DNN
：
。
图
1 5G SA
网络架构
（
4
）
终端通过
NR
接入到济南物网
AMF
，
AMF
通过
与广州或南京
UDM
交互
，
获取到此用户签约的切片
ID
，
并通过无线基站下发到终端
；
（
5
）
终端根据签约对应的
S-NSSAI
并随信令发送到
济南的
SMF
，
SMF
根据此终端的
DNN
、
TAC
、
切片
ID
选择雄安本地物网
UPF
；
gNB
根据不同切片
ID
分配不同
资源
。
注
：
雄安本地物网
UPF
网元名称
：
sd_he_xa_ueg_b_hw
，
N4
地址
：
2408:XXXX:A0F0:XXXX::1
。
3
端到端切片测试方案及预期效果
3.1
业务场景及测试方案
端到端切片测试的业务场景为
VR
超高清视频回传
，
无线采用
RB
资源预留方式
，
传输采用
FlexE
方式
，
核心
网在雄安本地
2B UPF
基于专属
DNN
关联专属切片进行
业务保障
。
为了方便测试结果呈现
，
在实际测试中
，
通过
仿真工具接入终端模拟
。
测试方案如图
2
所示
：
（
1
）
核心网
：
两类用户
，
签约不同的切片
ID
（
Slice1
其中切片
1
为默认切片
，
切片
1
为保障切片
，
ID
，
Slice2 ID
），
共享
UPF
；
（
2
）
传输网
：
采用不同
FlexE
，
FlexE1
为默认切片
，
FlexE2
为保障切片
；
（
3
）
无线网
：
针对切片
2
采用
RB
预留
。
通
信
热
点
4.2
切片开通大区配合工作
（
1
）
山东大区物网
AMF/
物网
SMF/
人网
NSSF
网元
增加新增切片
ID
的相关数据
。
①
大区物网
NSSF
新增网络配置切片
ID
，
基于新增
切片
ID
选择物网
AMF
集合
。
②
物网
AMF
配置服务
PLMN
下支持的切片
，
根据切片和
DNN
选择
SMF
。
③物网
SMF
配
置服务
PLMN
下支持
的切片及配置部署
SMF
支持的切片信息
，
图
2
切片业务设计
依据
TAC
、
DNN
、
切
片
ID
选择雄安本地
UPF
。
（
2
）
广州或南京物网
UDM/PCF
数据配置
，
将现有
3.2
测试预期效果
通过测试仪从无线空口侧灌包
，
模拟
5G
的背景流量
31
2022.01·
广东通信技术
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》
通信热点
的
5
张物联网卡签约
DNN
：
。
其中
2
张
签约保障切片
ID
，
3
张签约默认切片
ID
。
（
3
）
本地
UPF
增加新增切片
ID
数据配置
。
4.3
子域切片配置
（
1
）
无线参数配置
QoS
模板设计如表
1
所示
：
表
1 QoS
模板设计表
5QI
4
ARP
优先级抢占能力
高具备具备
200 Mbit/s200 Mbit/s
Non-GBR
被抢占特性上行速率
（
UE-AMBR
）
上行速率
（
DNN-AMBR
）
下行速率
（
UE-AMBR
）
下行速率
（
DNN-AMBR
）
1 Gbit/s1 Gbit/s
无线参数配置如表
2
所示
：
表
2
无线参数配置表
项目
NR
频率
NR
带宽
NR
发射功率
NR
帧结构
特殊时隙配比
PRACH
格式
参数
3.5 GHz
100 MHz
349 W
2.5 ms
双周期
:7:3 DDDSUDDSUU
10:2:2
Format 0/B4/C2
中任选一种
10 ms
Format 0/1
选一种
，
Format2/3
选一种
30 kHz
开启
8
20 ms
同
SSB
1
个
64/64
启用
关闭
SA
：
2T4R
总功率均不超
26 dBm
TCP
业务和
Ping
业务
PUCCH, PUSCH, Sounding
21A
的
RB
资源预留与
MU-MIMO
互斥
3 dB
固定位置
，
水平方向
备注
（
3
）
承载网参数配置
：
按照现网测试环境搭建组网图
，
接入环使用
50GE
，
核心汇聚环使用
100GE
，
均使用
Flex-E
接口互联
；
5G
基站和
5G
核心网分别接入
MAR
和
MCR
。
在
MAR
和
MCR
之间部署
2C/2B
两个
VPN
，
分别绑定不同
VLAN
子接口接入
，
VLAN
根据基站与核心网数据流量规划
（
可参考
，
2C
：
2B
默认切片
：
2B
保障切片按照
70
：
20
：
10
划分切片带宽
）。
通
信
热
点
PRACH
周期
PUCCH
格式
SSB
子载波间隔
SSB Power Boosting
SSB
波束数量
PBCH
周期
PDCCH
波束数量
PDCCH
符号数
天线通道数
上行功率控制
MU-MIMO
终端形态
终端发射功率
业务类型
5
测试结果
5.1
无线网切片测试结果
5.1.1
资源预留功能测试
（
1
）
终端
1
接入小区并且在好点位置停留
，
登陆
FTP
服务器
，
做上传下载
，
上传
250 Mbit/s
，
（
2
）
核心网参数配置
核心网参数配置如表
3
所示
：
表
3
核心网参数配置表
网元
UDM
AMF
项目
DNN
切片
ID
切片
ID
DNN
SMF
切片
ID
切片
ID
与
DNN
绑定
切片
ID
与对应
UEG
网元
DNN
UEG
切片
ID
N3
逻辑接口
切片
ID
与
N3
逻辑接口绑定
参数
53C000
53C000
53C000
备注
下载
1 030 Mbit/s
。
（
2
）
设置最小
30%
，
最大
70%
的
RB
预留后
，
终端
1
和终端
2
分别接入切片
1
（
默认
）
和切片
2
（
保障
）。
终端
1
和终端
2
登录
FTP
上传
，
终端
1
平均上
新增用户绑定规划
DNN
新增用户绑定规划切片
ID
配置
AMF
支持新增切片
ID
新增
DNN
相关配置
新增切片
ID
配置
传
76.60 Mbit/s
，
终端
2
平均上传
172.15 Mbit/s
；
终端
1
速率占比
30.64%
，
终端
2
速率占比
68.86%
；
切片生效
，
符合预期
。
（
3
）
终端
1
登录
FTP
下载
，
终端
2
登录
FTP
下载
：
终端
1
平均下载
359.58 Mbit/s
，
终端
2
平均
下载
703.23 Mbit/s
；
终端
1
速率占比
29.74%
，
终端
2
速率占比
68.27%
，
符合预期
。
5.1.2
切片场景
RB
资源预留情况下对
eMBB
性
新增
DNN
相关配置
，
地址池配置
53C000
N3if1/1/2
新增切片
ID
配置
按需求新增
N3
逻辑接口
32
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5G
网络
ToB
业务端到端切片网络配置研究
能有增益
终端
1
、
终端
2
分别接入切片
1
和切片
2
（
1
）（
默认
）（
保
障
），
切片
2
不配置
RB
资源预留
。
终端
1
在好点位置登
陆
FTP
服务器做下载
：
下载速率
1 030 Mbit/s
；
终端
2
放
在差点位置登陆
FTP
服务器做下载
，
下载
359.58 Mbit/s
。
（
2
）
切片
2
设置最大最小均为
80%
的
RB
资源预留
后
，
终端
1
放在好点
，
终端
2
放在远点
，
登录
FTP
下载
：
终端
1
下载
216.32 Mbit/s
，
终端
2
下载
727.53 Mbit/s
；
终
端
1
占整体资源
22.91%
；
终端
2
速率增益明显
，
说明切
片场景
RB
资源预留情况下对
eMBB
性能有增益
，
保障用
户不受默认用户的业务影响
。
5.1.3
切片场景
RB
资源预留情况下对时延性能有增益
（
1
）
终端
1
、
终端
2
分别接入切片
1
（
默认
）
和切片
2
（
保障
），
切片
2
不配置
RB
资源预留
。
终端
1
放在好点
，
终端
2
放在远点
，
终端
1 Ping
服务器时延
10.24 ms
，
终端
2 ping
服务器时延
16.98 ms
；
终端
1
登陆
FTP
服务器
，
下
载速率为
1 110.31 Mbit/s
。
切片
2
设置最大最小均为
80%
的
RB
资源预留后
，（
2
）
终端
1
放在好点
，
终端
2
放在远点
，
终端
2 Ping
服务器时
延
9.22 ms
，
终端
1
登陆
FTP
服务器下载速率
231.16 Mbit/s
。
设置
RB
预留后终端
2 ping
时延有增益
，
终端
1
下载速率
约为设置前的
23%
。
说明说明切片场景
RB
资源预留情况
下对保障用户的时延性能有增益
，
保障用户的时延不受默
认用户业务影响
。
5.2
承载网切片测试结果
5.2.1
承载网切片部署验证
承载网切片
Flex-E
部署验证主要内容如下
：
（
1
）
2C
、
2B
默认
、
2B
保障切片的
FLEX-E
接口
UP
，
接口带宽可以按照规划成功划分
。
（
2
）
各网元
FlexE
接口的
2B
和
2C ISIS
邻居状态
up
，
能正确学习到其他网元的
Locator
和
Loopback
地址
。
（
3
）
各网元查看
5G_RAN
和
5G_RAN_VIP
的
VPN
私网路由
，
出接口分别对应
2C/2B
分片的
FlexE
接口上
，
SRv6-BE
隧道状态正常
。
（
4
）
所有流量均在各自的分片内转发
，
且分片内流
量的突发对其他分片内流量的带宽
、
时延和抖动无任何
影响
。
具体数据如图
3
所示
。
通
信
热
点
图
3
承载网
Flex-E
切片部署观测数据
5.2.2 5G
承载网切片隔离效果验证
（
1
）
使用测试工具对
2C
切片打持续的背景流
，
背景
流队列和被测业务同一队列
(AF2
队列
)
，
观察
2C/2B
切
片和专享被测流量
，
2C
切片的被测流量
SLA
受到影响
，
时延丢包都有增长
。
并且
2B
和专享切片业务不受任何影
响
（
业务无丢包
，
时延和抖动无明显变化
）。
（
2
）
使用测试工具对
2B
切片打持续的背景流
，
背景
流队列为
AF2
队列
，
被测业务为
EF
队列
，
观察
2B
切片
和专享被测流量
，
2B
切片的
EF
队列流量
SLA
不受影响
，
专享切片业务不受任何影响
（
业务无丢包
，
时延和抖动无
明显变化
）。
（
3
）
调整
2B
切片的背景流流量为
EF
队列
，
观察
2B
切片和专享被测流量
。
2B
切片的
EF
队列流量
SLA
受到
影响
，
专享切片业务不受任何影响
。
5.3
核心网切片测试结果
（
下转第
43
页
）
33
2022.01·
广东通信技术
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
软件定义的
VoIP
框架研究
Visually-represented,intent-based,voice-assisted
.,11,1-13.
（
2002
）（
VolP
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5 Goode, over Internet .
IEEE,90,1495-1517.4
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11,2019).
14 Dugan, -the TC,UDP and SCTP network band-
width measurement :///(accessed September
11,2019).
（收稿日期：
2021-12-27
）
通
（
上接第
33
页
）
（
1
）
切片注册流程跟踪
经验证
，
初始注册流程
，
UE
携带
requested NSSAI
，
终端显示已在
5G
网络注册成功
。
检查消息跟踪
，
AMF
向
UE
发送了
Registration Accept
消息
，
消息中包括
AMF
分
配的
5G-GUTI
、
Allowed NSSAI
等信息
。
UE
开机
，
触发初始注册流程
，
初始
AMF
不支持
UE requested NSSAI
的场景下
，
基站将初始注册消息发给
default AMF
之后
，
default AMF
经过鉴权
，
取签约切片信
息之后
，
判断本
AMF
不能支持
UE
请求的切片和签约切
片的交集
，
于是向
NSSF
发起切片查询请求
，
NSSF
返回
支持该
UE
请求切片的
AMF Set
，
并采用
AMF
直接重定
向方式把
NAS
消息发给目标
AMF
完成注册流程
，
终端显
示已在
5G
网络注册成功
。
（
2
）
PDUUI
建立
经验证
，
新建
PDU
会话不携带
NSSAI
，
能够创建
PDU
会话成功
。
UE
新建
PDU
会话进行业务
，
在
PDU
会
话激活请求消息中不携带
Requested NSSAI
。
检查流程涉
及接口的服务消息和参数信息
，
AMF
向
UE
发送了
PDU
session Establishment Accept
消息
，
消息中包含了此次
PDU
会话激活使用的
S-NSSAI
，
是注册流程中网络给
UE
分配
参考文献
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24-32.
（收稿日期：
2021-12-07
）
的
Allowed NSSAI
之一
，
PDU
回话创建成功
。
信
热
点
6
小结
通过雄安
5G
实验切片的实施
，
对
5G
无线
、
5G
核
心网
、
传输
、
MEC
等网络单元进行端到端硬切片的应用
测试验证
，
结果表明为
5G ToB
用户提供端到端专网切片
服务
，
可以充分保障用户的带宽及时延要求
，
提供差异
化的
SLA
保障
，
同时本实验完成了切片业务专用的端到
端
5G
链路
，
可以保障数据的隔离
，
充分实现了网络安全
保障
，
为
5G
网络切片的市场推广积累了实践基础及部署
经验
。
43
2022.01·
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