5G și Network Slicing
Când 5G este menționat pe scară largă, Network Slicing este cea mai discutată tehnologie dintre ele. Operatorii de rețea precum KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT și furnizorii de echipamente precum Ericsson, Nokia și Huawei cred cu toții că Network Slicing este arhitectura de rețea ideală pentru era 5G.
Această nouă tehnologie permite operatorilor să împartă mai multe rețele virtuale end-to-end într-o infrastructură hardware, iar fiecare Network Slice este izolat în mod logic de dispozitiv, rețea de acces, rețea de transport și rețea de bază pentru a îndeplini diferitele caracteristici ale diferitelor tipuri de servicii.
Pentru fiecare Network Slice, resursele dedicate, cum ar fi serverele virtuale, lățimea de bandă a rețelei și calitatea serviciului sunt pe deplin garantate. Deoarece feliile sunt izolate unele de altele, erorile sau eșecurile dintr-o felie nu vor afecta comunicarea celorlalte felii.
De ce are nevoie de 5G Network Slicing?
Din trecut până în rețeaua 4G actuală, rețelele mobile servesc în principal telefoane mobile și, în general, fac doar o anumită optimizare pentru telefoanele mobile. Cu toate acestea, în era 5G, rețelele mobile trebuie să deservească dispozitive de diferite tipuri și cerințe. Multe dintre scenariile de aplicație menționate includ bandă largă mobilă, iot la scară largă și iot critice pentru misiune. Toate au nevoie de diferite tipuri de rețele și au cerințe diferite în materie de mobilitate, contabilitate, securitate, control al politicilor, latență, fiabilitate și așa mai departe.
De exemplu, un serviciu iot la scară largă conectează senzori fiși pentru a măsura temperatura, umiditatea, precipitațiile etc. Nu este nevoie de preluări, actualizări de locație și alte caracteristici ale principalelor telefoane care servesc în rețeaua mobilă. În plus, serviciile iot critice, cum ar fi conducerea autonomă și controlul de la distanță al roboților, necesită o latență de la capăt la capăt de câteva milisecunde, care este foarte diferită de serviciile mobile de bandă largă.
Principalele scenarii de aplicare a 5G
Înseamnă asta că avem nevoie de o rețea dedicată pentru fiecare serviciu? De exemplu, unul servește telefoane mobile 5G, unul deservește 5G iot masiv și unul deservește 5G iot critic de misiune. Nu avem nevoie, pentru că putem folosi rețeaua tăiată pentru a împărți mai multe rețele logice dintr-o rețea fizică separată, ceea ce este o abordare foarte rentabilă!
Cerințe de aplicație pentru Network Slicing
Secțiunea de rețea 5G descrisă în cartea albă 5G publicată de NGMN este prezentată mai jos:
Cum implementăm Network Slicing end-to-end?
(1) Rețea de acces fără fir 5G și rețea de bază: NFV
În rețeaua mobilă de astăzi, dispozitivul principal este telefonul mobil. RAN (DU și RU) și funcțiile de bază sunt construite din echipamente de rețea dedicate furnizate de furnizorii RAN. Pentru a implementa segmentarea rețelei, Network Function Virtualization (NFV) este o condiție prealabilă. Practic, ideea principală a NFV este de a implementa software-ul pentru funcționarea rețelei (adică MME, S/P-GW și PCRF în nucleul de pachete și DU în RAN) toate în mașinile virtuale de pe serverele comerciale, în loc să fie separat în cadrul lor dedicat. dispozitive de rețea. În acest fel, RAN este tratat ca nor de margine, în timp ce funcția de bază este tratată ca nor de bază. Conexiunea dintre VMS situat la margine și în cloud-ul de bază este configurată folosind SDN. Apoi, se creează o porțiune pentru fiecare serviciu (de exemplu, porțiune de telefon, porțiune de iot masiv, porțiune de iot critică pentru misiune etc.).
Cum se implementează unul dintre Network Slicing(I)?
Figura de mai jos arată cum poate fi virtualizată și instalată fiecare aplicație specifică serviciului în fiecare secțiune. De exemplu, felierea poate fi configurată după cum urmează:
(1) UHD slicing: virtualizarea DU, 5G core (UP) și servere cache în edge cloud și virtualizarea 5G core (CP) și MVO servere în core cloud
(2) Tăierea telefonului: virtualizarea nucleelor 5G (UP și CP) și a serverelor IMS cu capabilități complete de mobilitate în cloud-ul de bază
(3) Tăiere iot la scară largă (de exemplu, rețele de senzori): virtualizarea unui nucleu 5G simplu și ușor în cloud-ul de bază nu are capabilități de gestionare a mobilității
(4) Secționare iot critică pentru misiune: Virtualizarea nucleelor 5G (UP) și a serverelor asociate (de exemplu, servere V2X) în cloud edge pentru a minimiza latența de transmisie
Până acum, a fost nevoie să creăm slice-uri dedicate pentru servicii cu cerințe diferite. Și funcțiile rețelei virtuale sunt plasate în locații diferite în fiecare secțiune (adică, edge cloud sau core cloud) în funcție de diferitele caracteristici ale serviciului. În plus, unele funcții de rețea, cum ar fi facturarea, controlul politicilor etc., pot fi necesare în unele secțiuni, dar nu și în altele. Operatorii pot personaliza segmentarea rețelei așa cum doresc și probabil cel mai rentabil mod.
Cum se implementează unul dintre Network Slicing(I)?
(2) Secționarea rețelei între edge și core cloud: IP/MPLS-SDN
Rețeaua definită de software, deși un concept simplu atunci când a fost introdus pentru prima dată, devine din ce în ce mai complexă. Luând forma Overlay ca exemplu, tehnologia SDN poate oferi o conexiune de rețea între mașinile virtuale din infrastructura de rețea existentă.
Tăierea rețelei de la capăt la capăt
În primul rând, ne uităm la cum să ne asigurăm că conexiunea de rețea dintre cloudul de margine și mașinile virtuale de bază din cloud este sigură. Rețeaua dintre mașinile virtuale trebuie implementată pe baza IP/MPLS-SDN și Transport SDN. În această lucrare, ne concentrăm pe IP/MPLS-SDN furnizat de furnizorii de routere. Ericsson și Juniper oferă ambele produse de arhitectură de rețea SDN IP/MPLS. Operațiunile sunt ușor diferite, dar conectivitatea între VMS bazat pe SDN este foarte asemănătoare.
În cloud-ul de bază sunt servere virtualizate. În hypervisorul serverului, rulați vRouter/vSwitch încorporat. Controlerul SDN oferă configurația tunelului dintre serverul virtualizat și routerul DC G/W (routerul PE care creează VPN-ul MPLS L3 în centrul de date cloud). Creați tuneluri SDN (adică MPLS GRE sau VXLAN) între fiecare mașină virtuală (de exemplu, 5G IoT core) și routere DC G/W în cloud-ul de bază.
Controlerul SDN gestionează apoi maparea dintre aceste tuneluri și VPN-ul MPLS L3, cum ar fi VPN-ul IoT. Procesul este același în edge cloud, creând o porțiune iot conectată de la edge cloud la coloana vertebrală IP/MPLS și până la norul central. Acest proces poate fi implementat pe baza tehnologiilor și standardelor care sunt mature și disponibile până acum.
(3) Secționarea rețelei între edge și core cloud: IP/MPLS-SDN
Ceea ce rămâne acum este rețeaua mobilă fronthawall. Cum tăiem această rețea mobilă fronthold între edge cloud și 5G RU? În primul rând, trebuie definită mai întâi rețeaua front-haul 5G. Există câteva opțiuni în discuție (de exemplu, introducerea unei noi rețele de transmisie bazată pe pachete prin redefinirea funcționalității DU și RU), dar încă nu a fost făcută o definiție standard. Următoarea figură este o diagramă prezentată în grupul de lucru ITU IMT 2020 și oferă un exemplu de rețea frontală virtualizată.
Exemplu de tăiere a rețelei 5G C-RAN de către organizația ITU
Ora postării: 02-feb-2024
