📘 《AI 時代系列（6）：進階通訊工程——邁向2035年太空星鏈網路時代》
📘 第 10周: 🌆 從 RAN 到城市：E2E × Digital Twin × RIS × LEO 完整設計
6G 端到端工程全貌
94／150單元： 網路切片設計 ✂️ 打造專屬服務品質一張網路，同時服務 eMBB、URLLC、mMTC、LEO、工廠自動化6G 的核心工程能力之一
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🎯 單元導讀：為什麼「切片」是 6G 最重點？
4G 網路 = 一張網 → 所有人擠在同一條高速公路
結果：
✔ 一塞車全部塞
✔ 想做自駕車 URLLC？→ 不可能
✔ 想用網路控制機器手臂？→ 不敢用
✔ 想跑工廠專用通道？→ 做不到
所以 5G/6G 直接改成：
⭐「一張實體網路」→「多張虛擬專用網路」的世界
這就是：
🧩 Network Slicing（網路切片）
每一種服務都可以擁有獨立的：
• RAN
• Core
• UPF
• Policy
• QoS
• 頻寬保留量
• 安全政策
• 延遲 SLA
• 覆蓋範圍
就像「專屬高速公路」，互不干擾。
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🧱 一、什麼是網路切片？一句話版
⭐ 在同一套物理網路上，建立多個「獨立又專用」的虛擬網路，每個都有不同 QoS / Latency / Routing / UPF / AMF / SMF 政策。
每片切片（Slice）都像是一家公司自己租到的一條高速公路。
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✂️ 二、3 大經典切片類型（必考）
📌 ① eMBB（高頻寬）
• 大流量
• 影音串流
• XR / 8K
• 高速下載
📌 ② URLLC（超可靠低延遲）
• 自駕車
• 遠端手術
• 工廠機器手臂
• 精準同步
📌 ③ mMTC（大規模 IoT）
• 智慧電錶
• 感測器
• NB-IoT / NTN
• 長電池壽命
6G 會增加更多：
• NTN 切片（LEO 專用）
• 企業私切片
• 機器人 URLLC 切片
• AI-native Slice（自動調 QoS）
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🧭 三、網路切片的架構（超重要）
一個完整切片包含：
╔═══════════════════╗
║ RAN Slice ║ ← FR1/FR2/Beamforming/PRB 分配
╚═══════════════════╝
╔═════════════════════╗
║Core Slice (AMF/SMF/UPF/PCF) ║
╚═════════════════════╝
╔═════════════════════════╗
║ Transport Slice (路由、頻寬、SR-TE) ║
╚═════════════════════════╝
每一層都要獨立配置。
這張網路切片架構示意圖說明的是：一個切片不是單一功能，而是一條端到端（E2E）的專屬虛擬網路——從 RAN Slice 先在無線層獨立配置頻段（FR1／FR2）、波束與 PRB 資源，確保接取側效能；再由 Core Slice 以專屬的 AMF／SMF／UPF／PCF 提供對應的控制、轉送與政策；最後透過 Transport Slice 在承載網路中預留路由、頻寬與 SR-TE 路徑，確保延遲與可靠度，三層缺一不可、各自獨立配置，才能真正滿足 eMBB、URLLC、mMTC 等不同服務的 SLA。
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🧠 四、切片設計核心：S-NSSAI（切片身分證）
每個切片都有自己的：
• SST：Slice Service Type
• SD：Slice Differentiator
例如：
服務 SST SD
eMBB 1 010203
URLLC 2 070809
mMTC 3 000111
手機一連線，AMF 就會用 NSSF 鑑別它應該走哪條切片。
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🧩 五、核心：CP/UP 分離讓切片真正可行
因為：
⭐ AMF/SMF/UPF 都可以「一片一套」
例如：
URLLC → AMF2 / SMF2 / UPF_URLLC（下沉到 MEC）
eMBB → AMF1 / SMF1 / UPF_eMBB（走骨幹）
mMTC → AMF3 / SMF3 / UPF_IoT（低頻寬）
每個切片互不干擾。
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🛰️ 六、NTN（LEO）切片：6G 最大亮點
LEO/NTN 會獨立一個切片：
• 專屬 UPF（靠近衛星閘道）
• 專屬 QoS（抗 Doppler）
• Routing 可直連太空網路
• 航運/航空專用 SBA 路徑
未來連飛機、船、沙漠都用自己切片。
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🔥 七、AI-native 切片：自動調 QoS（6G 重點）
AI / ML 可以預測：
• 流量
• 延遲
• 覆蓋
• 車流
• 飛機航線
• 干擾
讓切片：
✔ 自動擴張
✔ 自動縮減
✔ 自動備援
✔ 自動 QoE 控制
這就是 AI Slice Orchestration。
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🧮 八、切片設計工程步驟
Step 1 — 定義服務需求（SLA）
延遲多少？可靠度多少？頻寬多少？
Step 2 — RAN 切片
PRB 分配、Beamforming、Scheduling。
Step 3 — Core 切片
AMF/SMF/UPF 的獨立實例。
Step 4 — Transport 切片
SR-TE / QoS / MPLS。
Step 5 — AI 管理與監控
自動 Scaling、Retraining。
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🔍 九、ASCII 示意圖：一張網切 3 片
Physical Network
┌───────────────────────────────┐
│ RAN Core Transport │
├───────────────────────────────┤
│ [Slice #1: eMBB] 8K、AR、行動寬頻 │
│ AMF1 SMF1 UPF1 PRB1 │
├───────────────────────────────┤
│ [Slice #2: URLLC] 自駕車、機器人 │
│ AMF2 SMF2 UPF2 (MEC) │
├───────────────────────────────┤
│ [Slice #3: mMTC] IoT 大量連線 │
│ AMF3 SMF3 UPF3 │
└───────────────────────────────┘
這張 ASCII 示意圖要表達的是：在同一套實體 RAN／Core／Transport 基礎設施上，可同時建立多條彼此隔離、各自最佳化的端到端虛擬網路——eMBB 切片配置較多無線資源（PRB）與高吞吐 UPF 以支援 8K、AR 與行動寬頻；URLLC 切片採用專屬 AMF／SMF／UPF 並結合 MEC，確保極低延遲與高可靠度以支援自駕車與機器人；mMTC 切片則以大量連線、低速低功耗為設計重點，各切片在邏輯上完全獨立，但在物理層共享同一張網路，這正是 5G/6G 網路切片的核心價值。
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🧪 十、模擬題
1️⃣ 專業題
URLLC 為什麼需要獨立切片？
✔ A. 保證超低延遲與高可靠度
B. 讓手機變快
C. 節省功率
D. 因為 RRC 複雜
✔ A. 獨立切片可避免與 eMBB 流量競爭，確保毫秒級延遲與極高可靠度的 SLA。
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2️⃣ 應用題
工廠機械手臂最適合哪種切片？
A. eMBB
✔ B. URLLC
C. mMTC
D. LEO 專用切片
✔ B. 機械手臂屬於即時控制場景，需極低延遲與高穩定性，正是 URLLC 的設計目標。
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3️⃣ 情境題
今天 LEO 星鏈需要航運專用路徑，應該如何配置？
✔ A. 獨立 UPF 在地面閘道建切片
B. 用 LTE EPC
C. 把 UE 鎖 700MHz
D. 禁止使用 URLLC
✔ 在地面閘道部署專屬 UPF 並建立切片，可提供固定路徑、QoS 保證與業務隔離。
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🛠 十一、實務演練題
1️⃣ 在 free5GC 建立三個切片（eMBB / URLLC / mMTC）
2️⃣ 觀察 UE 註冊時的 Nnssf 與 Nsmf API 流程
3️⃣ 模擬 PRB 分配差異對 eMBB 吞吐的影響
4️⃣ 模擬 URLLC 中斷 → RIC 自動修復
5️⃣ 用 AI traffic prediction 來自動縮放切片頻寬
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✅ 小結：網路切片是 6G 的「多宇宙」建築法
✔ 讓同一張網服務不同 SLA
✔ 支援 MEC、自駕車、IoT、LEO
✔ 與 SBA / CP-UP 分離 / NTN 完全相容
✔ AI-native Network 的核心應用場景
一句話：
⭐ 切片 = 6G 將世界所有服務分類並各自給一條高速公路。
