5G智能终端切片白皮书：在终端侧“切开”5G价值

高超

日前，中国移动联合中国联通、华为、高通、联发科技、紫光展锐、咪咕互动、腾讯、中兴、三星等10余家产业链合作伙伴共同发布了业内首个《5G智能终端切片白皮书》。

据介绍，白皮书是5G切片商用落地的重要一环，面向当前用户基数巨大的个人智能终端消费市场，主要针对切片在5G智能终端中的应用，深入分析了切片服务所具有的独特技术能力与服务优势，并结合新兴移动互联网应用对终端的影响与需求，阐述了切片特性在终端系统设计与技术实现方面所面临的挑战，提出了5G终端切片参考架构与技术解决方案。

5G终端切片需求

在5G时代，移动网络需要服务有着各种类型和需求的设备，这些需求在移动性、计费、安全等方面有着各不相同的要求。比较典型的业务场景有云游戏、视频直播、高清低时延视频等业务。

其中，云游戏基于实时音视频流技术，由服务端向客户端发送实时的音视频流，客户端向服务端发送控制指令流，并由服务端将接收到的控制指令应用到游戏中。

白皮书指出，云游戏特殊的业务场景，对网络提出了更高的要求：低延迟、大带宽、无（小）抖动。

在视频直播方面，随着互联网直播业务的发展，越来越多的用户进行直播业务，对网络上行带宽的需求也相应提高。尤其针对VR直播等新技术，加强了直播的互动和让观众有更强的代入感以及沉浸式的体验，观众可以突破以往平面直播的局限性，根据喜好选择观看视角，实现沉浸式、高清晰的虚拟体验。

白皮书指出，这些新技术增加了对网络上下行带宽以及网络时延的要求。5G的eMBB切片会保障这些新业务实现新的科技元素和身临其境的用户体验。

超高清视频播放，例如4K/8K视频及超高清VR/AR等，要求的实时传输带宽超过100Mbps，4G网络已无法满足其需求。白皮书指出，超高清视频4K的像素比2K提升4倍，8K比4K又提升4倍。5G技术能有效地解决超高清视频因网络原因引发的视频卡顿、画面不清晰，可以保证视频、语音会议的图像和声音传输质量。

通常来说，VR、AR技术会对应两种不同的设备，其中VR设备对时延要求比较高，但对带宽也有一定的需求;AR设备对带宽需求比较大，但也需要保障一定的时延。综合VR和AR设备需求来看，超高清VR/AR不仅对下行带宽有较高要求，为了防止用户面临由于网络时延带来的眩晕感，在保障数据传输的同时，网络时延需要在10ms—20ms之间。通过5G网络切片技术保障传输，完全可以满足VR/AR应用中的用户体验，为用户带来随时随地的无线沉浸式娱乐服务。

挑战在哪里？

对终端而言，切片作为一种全新的业务能力，在现有终端系统中尚未被支持。因此终端切片的能力设计和实现，对终端应用、终端操作系统、终端通信协议等都有影响，其中，对于操作系统的影响和挑战最为显著。

白皮书指出，原生安卓操作系统为了隐藏底层数据连接细节，把数据连接类型抽象为网络能力和APN类型。应用程序只能申请预定义的网络能力（如internet用来上网，mms用来发彩信），无法直接指定TrafficDescriptor来申请建立数据连接。

基于上述原因，尽管在终端切片能力的开发设计上，开发者希望能够对现有系统框架、流程及业务应用尽量少的改造影响，但是不同的设计方案仍一定程度上需要对操作系统，业务流程有些许的改造影响。

以安卓为例，虽然采用扩展安卓原生网络能力来支持DNN选择切片的方案对安卓原生系统的改造较小，但是，因为目前存量终端市场的应用程序大部分采用internet类型的网络能力，如果不对应用程序进行升级和改造，就无法支持URSP切片的新特性。此外，因为原生安卓系统尚未支持URSP，目前没有统一的机构协调预留参数的定义，这对应用程序适配不同的芯片平臺以及不同的安卓平台带来一定的困难和风险;另一方面，也为基于DNN选择的切片应用在智能终端上的业务发展带来一定的阻碍。

不 仅 如 此，白 皮 书 还 指 出，使 用ApplicationID、DNN、IP三元组、FQDN等进行切片业务匹配也都面临诸多挑战。

使用ApplicationID的挑战在于，它是产业界沿袭已久的标识，在Android、IOS等不同的产业生态中对其定义尚无统一的格式及命名定义，导致对以此来配置切片存在ID命名冲突的问题，甚至被恶意第三方盗用冒用的风险;ApplicationID作为业务属性，主要被上层操作系统进行管理使用，但对于底层Modem却难以获取和使用，导致底层无法以此来建立切片连接。

使用DNN的挑战在于，原生安卓操作系统把数据连接抽象为网络能力和APN类型，并不支持DNN与数据业务的直接关联，应用程序通过预定义的数量有限的网络能力实现特定数据业务的映射，限制了移动运营商为特定APP灵活配置专属DNN的服务能力。

使用IP三元祖的挑战在于，对于大型应用服务，服务提供者将部署多个服务器设备或者大量IP地址，目标IP地址数量规模巨大，基于IP地址配置切片导致切片配置表冗长且配置困难，此外在业务持续过程，有可能会变换目标IP地址，可能造成切片配置失效。

使用FQDN的挑战在于，CDN部署场景下，应用的DNS的域名解析可能会通过应用层的HTTPGET接口方式来获取，造成无法及时触发切片建立;某些特定应用中使用加密DNS或者非DNS域名解析方案，导致切片配置无法生效;此外FQDN在应用操作系统管理控制，Modem侧无法感知业务流的FQDN，无法通过底层Modem使用FQDN来建立切片连接。

针对上述挑战，白皮书提供了两种5G终端切片参考设计解决方案。其中，5G终端切片基本方案具备基于APPID、FQDN、IP3元组、DNN等多种业务颗粒度的切片基本服务能力;5G终端切片目标方案在5G终端切片基本方案的基础上，增加支持定制DNN，具备基于APPID、FQDN、IP三元组、定制DNN等多种业务颗粒度的切片增强服务能力。

白皮书指出，终端切片基本方案能够为运营商、业务用户提供基于APPID、FQDN、IP三元组、DNN等多种业务颗粒度的切片服务能力，具有很好的场景适用性。终端切片目标方案在切片基本方案基础上，对DNN信息传递能力进行改进，实现对定制DNN参数的灵活传递能力，增强了运营商与业务应用间的联系。但定制DNN传递方案需要扩展网络能力/APN参数或者改造现有安卓系统的数据连接建立流程，需要全面考虑对未来安卓系统版本的兼容性和前向可用性。此外，DNN作为外部引入特征参数，存在被盗用、冒用风险隐患，也是未来需要共同探讨解决的问题。

展望未来

目前，由于主流操作系统还没有提供基于原生操作系统的终端切片解决方案，因此部分业界厂家正探索设计开发自有的终端切片解决方案。

白皮书指出，这些方案在路线选择、技术实现方法等方面各有差异。不同的设计方案有不同的逻辑及流程，导致不得不需要考虑OS和芯片厂商搭配的逻辑不会发生冲突。如何修改安卓原始framework，是终端厂商进行安卓操作系统改造必须要面临的问题。

此外，切片所具有的服务能力差异化，也使得切片服务会被恶意方进行服务盗用和冒用的潜在风险。3GPP提供了二次鉴权、授权，以及网络切片专用鉴权、授权，可以使用非3GPP识别或证书。

但原生安卓操作系统并不支持二次鉴权和网络切片专用鉴权，需要终端厂家和芯片厂家共同实现，产业各方未来也应再作进一步3GPP或非3GPP解决方案的探索，寻找更为充分完备的技术实现方案，进而成为业界标准。

网络切片在终端侧的应用是一个新颖的设计方向。在终端侧使用网络切片技术，对用户来说，能通过隔离来保障终端各业务的高质量体验要求;对整体切片产业发展来说，能促进产业链深入合作，形成新的商业模式和新的生态环境。