高超

日前，中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合中國(guó)聯(lián)通、華為、高通、聯(lián)發(fā)科技、紫光展銳、咪咕互動(dòng)、騰訊、中興、三星等10余家產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴共同發(fā)布了業(yè)內(nèi)首個(gè)《5G智能終端切片白皮書(shū)》。

據(jù)介紹，白皮書(shū)是5G切片商用落地的重要一環(huán)，面向當(dāng)前用戶基數(shù)巨大的個(gè)人智能終端消費(fèi)市場(chǎng)，主要針對(duì)切片在5G智能終端中的應(yīng)用，深入分析了切片服務(wù)所具有的獨(dú)特技術(shù)能力與服務(wù)優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合新興移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)終端的影響與需求，闡述了切片特性在終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面所面臨的挑戰(zhàn)，提出了5G終端切片參考架構(gòu)與技術(shù)解決方案。

5G終端切片需求

在5G時(shí)代，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需要服務(wù)有著各種類型和需求的設(shè)備，這些需求在移動(dòng)性、計(jì)費(fèi)、安全等方面有著各不相同的要求。比較典型的業(yè)務(wù)場(chǎng)景有云游戲、視頻直播、高清低時(shí)延視頻等業(yè)務(wù)。

其中，云游戲基于實(shí)時(shí)音視頻流技術(shù)，由服務(wù)端向客戶端發(fā)送實(shí)時(shí)的音視頻流，客戶端向服務(wù)端發(fā)送控制指令流，并由服務(wù)端將接收到的控制指令應(yīng)用到游戲中。

白皮書(shū)指出，云游戲特殊的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求：低延遲、大帶寬、無(wú)（小）抖動(dòng)。

在視頻直播方面，隨著互聯(lián)網(wǎng)直播業(yè)務(wù)的發(fā)展，越來(lái)越多的用戶進(jìn)行直播業(yè)務(wù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)上行帶寬的需求也相應(yīng)提高。尤其針對(duì)VR直播等新技術(shù)，加強(qiáng)了直播的互動(dòng)和讓觀眾有更強(qiáng)的代入感以及沉浸式的體驗(yàn)，觀眾可以突破以往平面直播的局限性，根據(jù)喜好選擇觀看視角，實(shí)現(xiàn)沉浸式、高清晰的虛擬體驗(yàn)。

白皮書(shū)指出，這些新技術(shù)增加了對(duì)網(wǎng)絡(luò)上下行帶寬以及網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的要求。5G的eMBB切片會(huì)保障這些新業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)新的科技元素和身臨其境的用戶體驗(yàn)。

超高清視頻播放，例如4K/8K視頻及超高清VR/AR等，要求的實(shí)時(shí)傳輸帶寬超過(guò)100Mbps，4G網(wǎng)絡(luò)已無(wú)法滿足其需求。白皮書(shū)指出，超高清視頻4K的像素比2K提升4倍，8K比4K又提升4倍。5G技術(shù)能有效地解決超高清視頻因網(wǎng)絡(luò)原因引發(fā)的視頻卡頓、畫(huà)面不清晰，可以保證視頻、語(yǔ)音會(huì)議的圖像和聲音傳輸質(zhì)量。

通常來(lái)說(shuō)，VR、AR技術(shù)會(huì)對(duì)應(yīng)兩種不同的設(shè)備，其中VR設(shè)備對(duì)時(shí)延要求比較高，但對(duì)帶寬也有一定的需求;AR設(shè)備對(duì)帶寬需求比較大，但也需要保障一定的時(shí)延。綜合VR和AR設(shè)備需求來(lái)看，超高清VR/AR不僅對(duì)下行帶寬有較高要求，為了防止用戶面臨由于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延帶來(lái)的眩暈感，在保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延需要在10ms—20ms之間。通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)保障傳輸，完全可以滿足VR/AR應(yīng)用中的用戶體驗(yàn)，為用戶帶來(lái)隨時(shí)隨地的無(wú)線沉浸式娛樂(lè)服務(wù)。

挑戰(zhàn)在哪里？

對(duì)終端而言，切片作為一種全新的業(yè)務(wù)能力，在現(xiàn)有終端系統(tǒng)中尚未被支持。因此終端切片的能力設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，對(duì)終端應(yīng)用、終端操作系統(tǒng)、終端通信協(xié)議等都有影響，其中，對(duì)于操作系統(tǒng)的影響和挑戰(zhàn)最為顯著。

白皮書(shū)指出，原生安卓操作系統(tǒng)為了隱藏底層數(shù)據(jù)連接細(xì)節(jié)，把數(shù)據(jù)連接類型抽象為網(wǎng)絡(luò)能力和APN類型。應(yīng)用程序只能申請(qǐng)預(yù)定義的網(wǎng)絡(luò)能力（如internet用來(lái)上網(wǎng)，mms用來(lái)發(fā)彩信），無(wú)法直接指定TrafficDescriptor來(lái)申請(qǐng)建立數(shù)據(jù)連接。

基于上述原因，盡管在終端切片能力的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)上，開(kāi)發(fā)者希望能夠?qū)ΜF(xiàn)有系統(tǒng)框架、流程及業(yè)務(wù)應(yīng)用盡量少的改造影響，但是不同的設(shè)計(jì)方案仍一定程度上需要對(duì)操作系統(tǒng)，業(yè)務(wù)流程有些許的改造影響。

以安卓為例，雖然采用擴(kuò)展安卓原生網(wǎng)絡(luò)能力來(lái)支持DNN選擇切片的方案對(duì)安卓原生系統(tǒng)的改造較小，但是，因?yàn)槟壳按媪拷K端市場(chǎng)的應(yīng)用程序大部分采用internet類型的網(wǎng)絡(luò)能力，如果不對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行升級(jí)和改造，就無(wú)法支持URSP切片的新特性。此外，因?yàn)樵沧肯到y(tǒng)尚未支持URSP，目前沒(méi)有統(tǒng)一的機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)預(yù)留參數(shù)的定義，這對(duì)應(yīng)用程序適配不同的芯片平臺(tái)以及不同的安卓平臺(tái)帶來(lái)一定的困難和風(fēng)險(xiǎn);另一方面，也為基于DNN選擇的切片應(yīng)用在智能終端上的業(yè)務(wù)發(fā)展帶來(lái)一定的阻礙。

不 僅 如 此，白 皮 書(shū) 還 指 出，使 用ApplicationID、DNN、IP三元組、FQDN等進(jìn)行切片業(yè)務(wù)匹配也都面臨諸多挑戰(zhàn)。

使用ApplicationID的挑戰(zhàn)在于，它是產(chǎn)業(yè)界沿襲已久的標(biāo)識(shí)，在Android、IOS等不同的產(chǎn)業(yè)生態(tài)中對(duì)其定義尚無(wú)統(tǒng)一的格式及命名定義，導(dǎo)致對(duì)以此來(lái)配置切片存在ID命名沖突的問(wèn)題，甚至被惡意第三方盜用冒用的風(fēng)險(xiǎn);ApplicationID作為業(yè)務(wù)屬性，主要被上層操作系統(tǒng)進(jìn)行管理使用，但對(duì)于底層Modem卻難以獲取和使用，導(dǎo)致底層無(wú)法以此來(lái)建立切片連接。

使用DNN的挑戰(zhàn)在于，原生安卓操作系統(tǒng)把數(shù)據(jù)連接抽象為網(wǎng)絡(luò)能力和APN類型，并不支持DNN與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的直接關(guān)聯(lián)，應(yīng)用程序通過(guò)預(yù)定義的數(shù)量有限的網(wǎng)絡(luò)能力實(shí)現(xiàn)特定數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的映射，限制了移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商為特定APP靈活配置專屬DNN的服務(wù)能力。

使用IP三元祖的挑戰(zhàn)在于，對(duì)于大型應(yīng)用服務(wù)，服務(wù)提供者將部署多個(gè)服務(wù)器設(shè)備或者大量IP地址，目標(biāo)IP地址數(shù)量規(guī)模巨大，基于IP地址配置切片導(dǎo)致切片配置表冗長(zhǎng)且配置困難，此外在業(yè)務(wù)持續(xù)過(guò)程，有可能會(huì)變換目標(biāo)IP地址，可能造成切片配置失效。

使用FQDN的挑戰(zhàn)在于，CDN部署場(chǎng)景下，應(yīng)用的DNS的域名解析可能會(huì)通過(guò)應(yīng)用層的HTTPGET接口方式來(lái)獲取，造成無(wú)法及時(shí)觸發(fā)切片建立;某些特定應(yīng)用中使用加密DNS或者非DNS域名解析方案，導(dǎo)致切片配置無(wú)法生效;此外FQDN在應(yīng)用操作系統(tǒng)管理控制，Modem側(cè)無(wú)法感知業(yè)務(wù)流的FQDN，無(wú)法通過(guò)底層Modem使用FQDN來(lái)建立切片連接。

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，白皮書(shū)提供了兩種5G終端切片參考設(shè)計(jì)解決方案。其中，5G終端切片基本方案具備基于APPID、FQDN、IP3元組、DNN等多種業(yè)務(wù)顆粒度的切片基本服務(wù)能力;5G終端切片目標(biāo)方案在5G終端切片基本方案的基礎(chǔ)上，增加支持定制DNN，具備基于APPID、FQDN、IP三元組、定制DNN等多種業(yè)務(wù)顆粒度的切片增強(qiáng)服務(wù)能力。

白皮書(shū)指出，終端切片基本方案能夠?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商、業(yè)務(wù)用戶提供基于APPID、FQDN、IP三元組、DNN等多種業(yè)務(wù)顆粒度的切片服務(wù)能力，具有很好的場(chǎng)景適用性。終端切片目標(biāo)方案在切片基本方案基礎(chǔ)上，對(duì)DNN信息傳遞能力進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)定制DNN參數(shù)的靈活傳遞能力，增強(qiáng)了運(yùn)營(yíng)商與業(yè)務(wù)應(yīng)用間的聯(lián)系。但定制DNN傳遞方案需要擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)能力/APN參數(shù)或者改造現(xiàn)有安卓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接建立流程，需要全面考慮對(duì)未來(lái)安卓系統(tǒng)版本的兼容性和前向可用性。此外，DNN作為外部引入特征參數(shù)，存在被盜用、冒用風(fēng)險(xiǎn)隱患，也是未來(lái)需要共同探討解決的問(wèn)題。

展望未來(lái)

目前，由于主流操作系統(tǒng)還沒(méi)有提供基于原生操作系統(tǒng)的終端切片解決方案，因此部分業(yè)界廠家正探索設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)自有的終端切片解決方案。

白皮書(shū)指出，這些方案在路線選擇、技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法等方面各有差異。不同的設(shè)計(jì)方案有不同的邏輯及流程，導(dǎo)致不得不需要考慮OS和芯片廠商搭配的邏輯不會(huì)發(fā)生沖突。如何修改安卓原始framework，是終端廠商進(jìn)行安卓操作系統(tǒng)改造必須要面臨的問(wèn)題。

此外，切片所具有的服務(wù)能力差異化，也使得切片服務(wù)會(huì)被惡意方進(jìn)行服務(wù)盜用和冒用的潛在風(fēng)險(xiǎn)。3GPP提供了二次鑒權(quán)、授權(quán)，以及網(wǎng)絡(luò)切片專用鑒權(quán)、授權(quán)，可以使用非3GPP識(shí)別或證書(shū)。

但原生安卓操作系統(tǒng)并不支持二次鑒權(quán)和網(wǎng)絡(luò)切片專用鑒權(quán)，需要終端廠家和芯片廠家共同實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)各方未來(lái)也應(yīng)再作進(jìn)一步3GPP或非3GPP解決方案的探索，尋找更為充分完備的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，進(jìn)而成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。

網(wǎng)絡(luò)切片在終端側(cè)的應(yīng)用是一個(gè)新穎的設(shè)計(jì)方向。在終端側(cè)使用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，能通過(guò)隔離來(lái)保障終端各業(yè)務(wù)的高質(zhì)量體驗(yàn)要求;對(duì)整體切片產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)，能促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈深入合作，形成新的商業(yè)模式和新的生態(tài)環(huán)境。