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#我的第一部5G手机#5G网络切片应用及安全研究


杨红梅 谢君
（中国信息通信研究院安全研究所 ， 北京 100191）
摘要：网络切片是5G网络架构的重要特征之一 ， 运营商可通过5G网络切片为不同的行业应用提供服务 ， 实现灵活高效的网络资源编排和调度 ， 满足差异化的业务特征及安全性需求 。 介绍了5G网络切片的基本概念及实现方案 ， 阐述了5G网络切片应用场景及安全需求 ， 分析了5G网络切片面临的安全风险及应对方法 ， 并梳理了5G网络切片国际国内标准化进展情况 ， 最后对5G网络切片及行业应用安全的总体发展方向进行了展望 。
关键词：5G网络切片；应用；安全；标准
1 引言
5G作为当前最具代表性的网络信息技术 ， 已成为经济社会数字化转型的重要驱动力量 。 与4G相比 ， 5G可提供至少10倍于4G的峰值速率、毫秒级的传输时延和每平方公里百万级的连接能力 ， 关键性能指标得到了巨大的提升 。 5G实现了全新的核心网网络架构、灵活的无线系统设计、新型信道编码和大规模天线技术等技术创新 ， 可满足移动互联网和物联网的多样化业务需求 ， 应用场景更加广泛 。 2019年被称为5G商用元年 ， 总体来看 ， 全球5G商用进程加快 ， 美国和韩国抢先开展5G商用 ， 欧洲积极跟进 ， 据全球移动供应商协会（GSA）统计 ， 截止到2019年10月 ， 共有109个国家的328家运营商正在投资建设5G网络 ， 69家运营商宣布已部署5G网络 。
5G商用初期 ， 各运营商推出的业务主要以固定无线接入和增强移动宽带为主 ， 比如4K/8K超高清视频、VR/AR等 ， 同时5G在工业互联网、医疗等领域的应用也广受关注 ， 这些应用对网络的服务质量要求和安全性要求具有明显差异 。 因此 ， 运营商迫切需要基于同一张物理网络同时支持差异化需求的垂直行业应用 ， 网络切片技术应运而生 。 基于网络切片技术 ， 5G网络可为工业、交通、医疗等千行百业提供端到端、可定制的智能化通信信息服务 ， 将成为万物互联的纽带 ， 从而对科技、经济、社会、民生各领域带来全方位、深层次的影响 。
2 5G网络切片简介
2.1 网络切片概述
网络切片是指为服务某个行业或某种应用场景 ， 从网络中选取特定的特性和功能 ， 定制出一个逻辑上独立的虚拟专用网络 。 一个虚拟专用网络就是一个切片 ， 不同切片之间相互隔离 。 也就是说 ， 在同一个物理网络上切分出多个功能、特性各不相同的逻辑网络 ， 同时支持多种业务场景 ， 相当于为每一个场景专门搭建一个网络 。 每个5G端到端网络切片都可以提供一套完整网络的功能 ， 包括接入网功能和核心网功能 。
网络切片技术使得网络运营商能够在统一的基础设施上为多个行业用户提供满足其定制化需求的多个专用虚拟网络 ， 典型的网络切片架构如图1所示 。 网络切片具有的特点：一是可根据业务需求对网络功能进行定制裁剪和灵活组网 ， 从而优化业务流程和数据路由；二是切片生命周期结束之后可以将资源释放给其他虚拟网络 ， 实现网络资源的动态分配和灵活调整 ， 提高网络资源利用率；三是可以隔离不同业务场景所需的网络资源 ， 提供网络资源保障 ， 从而增强整体网络的健壮性和可靠性；四是可提供差异化、端到端的安全机制 ， 满足各应用场景不同的安全需求；同时 ， 良好的切片间隔离还可以保障任何一个切片发生故障都不会影响到其他切片 ， 增强网络的安全性 。
#我的第一部5G手机#5G网络切片应用及安全研究
本文插图

图1 网络切片架构示意图
传统网络通常是一种架构满足所有业务需求 ， 而5G时代 ， 利用网络切片技术 ， 可以做到为每种有特定需求的业务量身定做专用虚拟网络（切片） ， 其中特定需求包括功能需求（如优先级、计费、策略控制、安全、移动性等）、性能需求（如时延、移动性、可靠性、速率等）、服务对象（如所有用户、漫游用户、虚拟运营商等）等 。 因此 ， 网络切片技术将从根本上改变传统的移动通信网络架构、网络规划及部署模式 ， 同时也给运营商开拓商业模式带来新的契机 ， 如给垂直行业提供网络切片服务 ， 使其可在给定的权限范围内控制运营商的网络切片 ， 实现定制化服务 。


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