5G 网络切片深度解析

摘要

本文从 5G 网络切片的底层技术原理出发，深入剖析切片在连接建立、核心网功能选择及用户面数据传输中的关键作用。通过信令流程详解、核心网功能选择算法及实际部署案例，揭示网络切片如何实现差异化服务能力。结合切片管理架构与演进趋势，为 5G 网络切片的技术落地与应用创新提供理论支撑。

1. 引言

5G 网络切片作为支撑垂直行业数字化转型的核心技术，通过将单一物理网络虚拟化为多个逻辑隔离的专用网络，实现了 “一网多用” 的革命性突破。不同于传统网络的刚性架构，5G 切片在无线接入网 (RAN)、核心网 (CN) 及传输网络中均进行了深度重构，特别是在连接建立、核心网功能选择等底层信令流程中引入了全新机制，本文将从这些底层技术细节展开分析。

2. 切片的核心技术架构

2.1 网络切片标识体系

• S-NSSAI (单网络切片选择辅助信息)：
• SST (切片 / 服务类型)：1-255，定义切片业务类型 (如 1=eMBB, 2=URLLC, 3=mMTC)
• SD (切片分化)：用于同一 SST 下的进一步细分，如工业 URLLC 与车联网 URLLC
• NSSAI (网络切片选择辅助信息)：UE 请求的一个或多个 S-NSSAI 集合
• 切片 ID：核心网内部使用的唯一标识，与 S-NSSAI 映射

2.2 切片使能的核心网功能

• NSSF (网络切片选择功能)：
  • 基于 UE 请求的 NSSAI 选择可用切片实例
  • 维护切片能力信息与 AMF/SMF 关联关系
• AMF (接入和移动性管理功能)：
  • 切片级移动性管理
  • 与 NSSF 交互完成切片选择
• SMF (会话管理功能)：
  • 切片级会话管理
  • 基于切片策略选择 UPF
• UPF (用户面功能)：
  • 切片专用数据转发路径
  • QoS enforcement 点

3. 切片在连接建立过程中的作用

3.1 切片感知的附着流程

[UE] <---> [gNB] <---> [AMF] <---> [NSSF]|          |           |           || NAS附着请求(含NSSAI)