面向行业的5G网络SLA定义及需求白皮书

面向行业的5G网络SLA定义及需求白皮书 牵头编写单位：中国信息通信研究院、华为技术有限公司 工业互联网产业联盟（AII）2022年9月 声明 本报告所载的材料和信息，包括但不限于文本、图片、数据、观点、建议，不构成法律建议，也不应替代律师意见。本报告所有材料或内容的知识产权归工业互联网产业联盟所有（注明是引自其他方的内容除外），并受法律保护。如需转载，需联系本联盟并获得授权许可。未经授权许可，任何人不得将报告的全部或部分内容以发布、转载、汇编、转让、出售等方式使用，不得将报告的全部或部分内容通过网络方式传播，不得在任何公开场合使用报告内相关描述及相关数据图表。违反上述声明者，本联盟将追究其相关法律责任。 工业互联网产业联盟联系电话：010-62305887 邮箱：aii@caict.ac.cn 编写说明 在5G时代，移动通信技术能力的进一步提升，有望帮助垂直工业领域重新考虑如何以无线方式互连机器、生产线，从而助力全社会数字化转型。移动通信服务从面向用户（2C）类型转变为面向行业（2B）类型，终端主要是机器、传感器、机器人等。对于传统2C业务，用户对业务中断的容忍度比机器高得多。例如，当移动网络连接质量不好或服务中断时，2C用户可尝试稍后重拨，但对于2B业务用户，可能导致生产线关闭，从而导致生产效率损失。 本白皮书通过梳理2B行业客户对5G网络的需求，提出5G网络SLA能力指标，统一网络SLA量纲，制定行业业务需求和网络SLA映射模板，统一行业需求、网络需求描述和映射关系，将有效指导5G网络建网和SLA保障，推动相关技术和产业成熟，加速5G行业应用进程。 牵头编写单位：中国信息通信研究院、华为技术有限公司 参与编写单位：中国移动通信集团有限公司、中国联合网络通信集团有限公司、中国电信股份有限公司、中兴通讯(南京)有限责 任公司、浙江中控技术股份有限公司、杭州和利时自动化有限公司、三一集团有限公司、四川长虹电子控股集团有限公司、美的集团、普天信息工程设计服务有限公司、深圳艾灵网络有限公司、创源微致软件有限公司、紫光展锐(上海)科技有限公司、北京科技大学、成都爱瑞无线科技有限公司、京信网络系统股份有限公司、中电科普天科技股份有限公司、卡奥斯工业智能研究院（青岛）有限公司 编写组成员（排名不分先后）： 中国信息通信研究院：黄颖、沈彬、于青民、李宗祥、管子健华为技术有限公司：卢小莉、姜小滨、辛波、黄蔚蓝、谷明旭中国联合网络通信集团有限公司：叶晓煜、安岗、李文杰、张 余、张文博、魏梓原、王源野、赵晨炅、王金石、李森、许丽丽 中国移动通信集团有限公司：郝晓龙、肖善鹏、邓伟、杨鹏、马帅、郝森参、杨博涵、曾凯越、杜琴、于乐 中国电信股份有限公司研究院：李凯、沈云飞中兴通讯(南京)有限责任公司：楚俊生、支周 浙江中控技术股份有限公司：来晓、陈银桃、蒙博宇 杭州和利时自动化有限公司：张玉波、寇立康、李蒙、黄玲 三一集团有限公司：吕青海、李发、王辉、张雯、韩鹏、杨阳、杨广林、商迎秋、牛长德 四川长虹电子控股集团有限公司：毕可骏、徐庭锐、王鑫、韩宇瑞 美的集团股份有限公司：陈俊、王军 普天信息工程设计服务有限公司：陈昕、郭惠军、李果深圳艾灵网络有限公司：俞一帆 创源微致软件有限公司：戴佐俊、张恒 紫光展锐(上海)科技有限公司：张伟强、朱勇旭、李丛蓉北京科技大学：张海君、张晓奇、张耀敏、苏仁伟 成都爱瑞无线科技有限公司：宋巨伟、任广梅京信网络系统股份有限公司：龚贺 中电科普天科技股份有限公司：张振、叶杨、杜翠凤 卡奥斯工业智能研究院（青岛）有限公司：赵士超、刘鹏英 目录 一、网络SLA指标定义1 （一）网络可用度2 （二）时延可靠性3 （三）用户速率5 （四）定位准确度6 （五）时钟同步精度6 （六）网络隔离6 二、网络SLA指标能力等级划分6 （一）网络可用度7 （二）时延可靠性7 （三）用户速率8 （四）定位准确度9 （五）时钟同步精度9 （六）网络隔离9 三、业务需求和网络SLA需求映射10 （一）行业需求提取10 （二）网络SLA需求映射13 （三）网络SLA需求能力等级汇总16 四、典型场景业务SLA需求到网络SLA需求过程示例16 （一）柔性生产制造16 （二）机器视觉质检18 （三）网络SLA需求示例总结20 五、总结和展望21 附录：相关术语21 （一）通信服务可用性和可靠性21 （二）5G网络和垂直应用的性能测量关系25 5G行业应用涉及千行百业，5G行业项目经过一段时间的拓展和试点，基于前期调研，当前主要存在如下问题：一是在垂直行业应用过程中，行业、网络设备商、网络集成商、运营商等相关组织对于网络指标需求定义描述不统一，如可靠性、时延等概念在5G网络中具体代表什么含义，大家理解不一致，导致行业与网络在语言充分对接方面存在难点；二是5G行业应用业务类型和场景丰富，不同细分行业业务需求差异较大，从而对网络服务水平保证（SLA）有不同的需求，由于行业业务需求与网络SLA需求缺少统一语言和映射，导致行业无法描述清楚对网络SLA的具体诉求，从而网络建设保障时存在难点。1 随着5G网络与行业应用的有机融合和推广应用，亟需制定相应的网络SLA规范，从而解决运营商、设备商以及行业用户等对网络SLA需求的概念理解不一致的问题。 通常SLA包括体验SLA、业务SLA和网络SLA：体验SLA从用户业务出发，定义用户体验，如视频卡顿、花屏等，业务SLA从行业业务流出发，定义业务流中断时长、传输数据量等指标，网络SLA从网络角度出发，定义网络连接的速率、时延等指标。 本文主要定位于对网络层SLA的内容分析，通过统一面向行业的5G网络SLA指标范围、SLA指标定义、SLA指标分级规范和SLA指标需求描述等内容，帮助行业客户、行业解决方案提供商、电信运营商、电信设备商等对齐网络SLA语言。 一、网络SLA指标定义 1SLA（ServiceLevelAgreement）：双方正式协商达成的协议，有时也称为服务水平保证。它是服务提供商和客户之间的合同（或合同的一部分），旨在建立对服务、优先级、责任等的共同理解。(来源：TMForumSLA管理手册)。 通过对标准业界和行业的分析，网络层SLA重点关注的指标，包括：网络可用度、时延、可靠性、抖动、用户速率、定位准确度、网络隔离等，作为5G+工业互联网提供网络服务的基础。 （一）网络可用度 网络可用度是网络可用性的概率度量指标，对于可修复产品，网络可用度A与可靠性度量指标MTBF、可维修性度量指标MTTR关系如下： A＝MTBFMTBFMTTR 1.网络可用性 网络可用性:产品在任意随机时刻需要和开始执行任务时，处于可工作或可使用状态的程度。它的概率量度称为可用度。在5G系统中，用于描述网元组成的网络正常运行的时间比例。（来源：GJB451-90、IEC61907）。 2.网络可靠性 网络可靠性:产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性的概率度量也称可靠度。（来源：GJB451-90、IEC61907）。 MTBF（平均故障间隔时间）是可修复产品可靠性的一个基本度量：在规定状态下的特定测量区间，产品的所有部件能够在指定范围内完好工作的寿命单位均值。（来源：MIL-STD-721C-81） 3.网络可维修性 网络可维修性：产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法维修时，保持和恢复到规定状态的能力。（来源：GJB451-90、IEC61907）。 MTTR（平均故障恢复时间）是产品维修性的一种基本参数，其度量方法为：在规定的条件下和规定的时间内，产品在任意规定的维修级别上，修复性维修总时间与在该级别上被修复产品的故障总数之比。（来源：GB/T3187-94、GJB451-90、GR-512-CORE）。 （二）时延可靠性 在5G工业应用中，对传输数据包同时有低时延和高可靠性要求，因此在网络SLA描述时，时延和（包）可靠性一般一起描述为时延可靠性(时延@可靠性)。 时延@可靠性计算方法：满足一定时延约束条件下成功接收的包数除以发送的总包数。 1.时延 时延：在5G系统通信服务接口处测量，数据包从源通信设备的CSIF成功传输到目标通信设备的CSIF的时间。（来源：3GPPTS22.261） •E2E中的端点是通信服务接口（3GPP网络指通信设备的CSIF），如下图所示，橙色箭头为垂直应用程序的视角，蓝色箭头为3GPP网络性能测量的视角，即包括和不包括IP层； 不同通信服务接口（CSIF）下的网络性能测量 •该指标基于无线通信场景，分为单端无线时延(UEtoNetwork/NetworktoUE)和双端无线时延(UEtoNetworktoUE)； •该指标在多数场景要求为最大时延，但有些场景要求为严格 的时间边界[最小端到端延迟，最大端到端延迟]。如图所示，在多数场景，仅有最大时延tUB要求，在部分场景同时有有最小时延tLB和最大时延tUB的要求。（来源：3GPPTS22.104） 2.（包）可靠性 （包）可靠性：在网络层数据包传输的上下文中，在目标服务所需的时间限制内成功传送到给定系统实体的已发送网络层数据包量除以已发送的网络层数据包总数的百分比值。（来源：3GPPTS22.261） •在5G系统通信服务接口处测量； •3GPP中为reliability定义不区分SLA类型即可表示各种指标的可靠性要求，当前本文重点分析时延可靠性要求，同时用packetreliability与传统网络设备可靠性区分； •基于3GPPTS23.501的丢包率定义，当有QOS要求时，丢包 率表示为在满足QOS时延要求下未成功到达的数据包的比例，即1-p(丢包率)=R（可靠性）。在网络SLA指标里面，统一采用（包）可靠性。 （三）用户速率 用户体验数据速率：获得业务质量体验所需的最低数据速率。但广播类业务的情况除外，其为所需的最大值。（来源：3GPPTS22.261） •用户级最低保障速率要求；本文统一简化为“用户速率”表示； •该指标分为上行用户速率和下行用户速率。 （四）定位准确度 定位准确度：描述UE测量的位置与真实位置的偏差。（来源：3GPPTS22.261） •指标一般描述为准确度@概率，如：3m@90%； •可细分为水平准确度、垂直准确度； •准确度可以描述绝对位置的准确度，也可以描述相对位置的准确度。 （🖂）时钟同步精度 时钟同步精度：在同步域内，主时钟和任何从UE时钟之间的最大允许时间偏差。（来源：3GPPTS22.104） •5G系统包括CN、TN、RAN和UE。 （六）网络隔离 网络隔离：为用户申请的网络资源需要与其他用户申请的网络资源进行物理或逻辑上的隔离。（来源：3GPPSA5TS28.541） •物理隔离是指网络资源在物理位置上是分开的，如采用不同的硬件资源、不同的机架、不同的位置、不同的频谱等； •逻辑隔离是指网络资源在逻辑上是隔离的，如采用虚拟资源 层面的隔离，网络功能层面的隔离，或租户/业务层面的隔离。 二、网络SLA指标能力等级划分 各行业场景千差万别，通过抽象并总结共性SLA要求有大带宽、低时延高可靠、高精度定位、高可用网络。本文为了归一化供给侧的网络SLA需求，将网络SLA各指标按照能力等级进行划分，通过划分等级，统一量化网络SLA需求能力等级，网络可按照不同等级进行保障。通过将不同行业场景的能力要求应对到网络的SLA需求等级上，从而可加速行业批量复制能力。 （一）网络可用度 业界通常采用几个9表征网络设备的可靠程度，针对5G+工业场景，网络可用度等级分级如下： 等级/指标 网络可用度(%) 典型服务场景 SLA1 [99,99.9) 一般应用于个人设备，如电脑或服务器 SLA2 [99.9,99.99) 一般在警务专网、平安城市等场景，视频监控、维护信息采集等业务场景 SLA3 [99.99,99.999) 一般在影响生产效率场景，如港口PLC控制等场景 SLA4 [99.9