5G网络切片在公网应急保障中的应用研究网络切片在公网应急保障中的应用研究
应急保障通信系统作为日常通信系统的重要补充,在灾害发生时起着至关重要的作用。提出了一种基于5G网络
切片的公网应急资源优先保障技术方案,在明确应急保障通信系统的各种场景对网络的性能需求的基础上,基
于典型的应急保障通信系统架构,论述了应急保障系统的5G网络切片实现流程。该方案可实现应急业务的5G网
络资源优先保障,保证信息的实时交互与共享,提升信息决策的科学性和及时性。
0 引言引言
第五代移动通信技术(5G)能够以全新的网络架构和性能,赋能应急管理、交通运输、医疗健康、智能运维等垂直行业的信
息化发展,满足各行业数字化转型的需求。对于5G业务ITU提出三大应用场景:增强型移动宽带、高可靠低时延通信和海量连
接
[1]
,3GPP协议已经定义通过3种类型的网络切片支持,从而避免每种业务都重新建立独立网络造成的建网成本巨大和制约
业务发展的问题。
5G技术为基于公网构建应急保障专网的可能性提供了理论支撑。网络切片的引入给网络带来了极大的灵活性,主要体现在
按需定制、实时部署、动态保障。公网应急保障场景提出了按需定制、动态保障、安全稳定的需求,网络切片可以最大化地保
障应急专网的拓扑灵活配置和资源专属可保障的需求,成为应急通信行业新的解决方案。
本文从快速构建应急通信专网的应用场景入手,分析了网络切片在公网应急保障场景中的模板参数和关键技术。基于典型
的应急保障通信系统架构,论证应急保障系统的5G网络切片实现流程。
1 网络切片技术网络切片技术
网络切片技术是5G网络的重要特性,该技术可实现将一个物理网络切割成多个虚拟的端到端的网络,每个虚拟网络之间
(包括接入、传输和核心网)逻辑独立,任何一个虚拟网络发生故障都不会影响到其他的虚拟网络。网络切片技术优势在于运
营商基于业务场景的需要,自主定义切片对应的网络特性,包括延迟、速率、连接密度、频谱效率、流量容量和网络效率等,
通过网络配置的灵活性保证用户体验。同时,单个切片更改和添加在网络管理层面具有独立性,无需考虑对网络其他部分的影
响。在一个网络切片中,至少可以分为无线网子切片、承载网子切片和核心网子切片三部分,如图1所示。
5G标准将不同的业务应用对网络的需求归结为3种典型场景:eMBB切片、uRLLC切片和mMTC切片,不同行业应用可以使
用不同切片网络进行承载。5G网络切片具有端到端、业务隔离、按需定制和自动运维的典型特征,可做到端到端动态按需部
署网络能力(规格、位置等),保证切片具有独立的生命周期管理,切片之间互不影响,实现自动化运维。
2 应急保障场景应急保障场景
应急通信通常是指当前通信网络设施被破坏时,为达到特殊通信保障需求的临时紧急通信网络。国家应急管理部2018年提
出打造“工专互补、宽窄融合、固移融合”多维无线通信网络目标,并提出“系统化、扁平化、立体化、智能化、人性化”发展要
求。在抢险救灾等应急场景下,5G网络切片的按需定制和业务隔离的特点将发挥重要作用。
当自然灾害发生时,灾区原有基础通信设施、道路设施、电力设施等会遭受不同程度的损坏,第一时间的受灾信息有效传
输和现场指挥调度是灾害救援的关键。主要应用场景包括:
(1)应急业务的5G网络资源优先保障
当自然灾害发生时,灾区原有基础通信设施遭受不同程度的损坏,由于公网话务量激增,会导致公众通信拥塞和瘫痪,既
无法进行调度指挥,也无法保障政府决策与支持系统的信息传输畅通。该场景下,利用当前的可用硬件资源,通过网络切片重
新部署一张虚拟网络,优先保障救灾人员的通信需求。
(2)本地公用网络的快速恢复
对于自然灾害导致传输网络中断的受灾场景,由于本地5G基站和省级核心网连接中断,将导致业务受阻。通过本地部署5G
本地化核心网,在保证用户签约数据进行人工同步的前提下,可以基于基本完好的灾区基站快速恢复本地移动网络通信,满足