5G i mrežno slicing
Kada se široko spominje 5G, Network Slicing je najčešće spominjana tehnologija među njima. Mrežni operateri poput KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT i dobavljači opreme poput Ericssona, Nokije i Huaweija vjeruju da je Network Slicing idealna mrežna arhitektura za 5G eru.
Ova nova tehnologija omogućava operaterima da podijele više virtuelnih end-to-end mreža u hardverskoj infrastrukturi, a svaki mrežni dio je logički izolovan od uređaja, pristupne mreže, transportne mreže i jezgrene mreže kako bi se zadovoljile različite karakteristike različitih vrsta usluga.
Za svaki mrežni segment, namjenski resursi poput virtuelnih servera, propusnog opsega mreže i kvaliteta usluge su u potpunosti zagarantovani. Budući da su segmenti izolovani jedan od drugog, greške ili kvarovi u jednom segmentu neće uticati na komunikaciju drugih segmenta.
Zašto je 5G mreži potrebno mrežno sjeckanje (network slicing)?
Od prošlosti do sadašnje 4G mreže, mobilne mreže su uglavnom opsluživale mobilne telefone i uglavnom su vršile samo određenu optimizaciju za mobilne telefone. Međutim, u eri 5G, mobilne mreže moraju opsluživati uređaje različitih tipova i zahtjeva. Mnogi od spomenutih scenarija primjene uključuju mobilni širokopojasni pristup, internet stvari velikih razmjera i internet stvari kritičnih za misiju. Svima su potrebne različite vrste mreža i imaju različite zahtjeve u pogledu mobilnosti, računovodstva, sigurnosti, kontrole politika, latencije, pouzdanosti i tako dalje.
Na primjer, velika IoT usluga povezuje fiksne senzore za mjerenje temperature, vlažnosti, padavina itd. Nema potrebe za primopredajom, ažuriranjima lokacije i drugim funkcijama glavnih servisnih telefona u mobilnoj mreži. Osim toga, kritične IoT usluge poput autonomne vožnje i daljinskog upravljanja robotima zahtijevaju latenciju od početka do kraja od nekoliko milisekundi, što se veoma razlikuje od mobilnih širokopojasnih usluga.
Glavni scenariji primjene 5G mreže
Da li to znači da nam je potrebna posebna mreža za svaku uslugu? Na primjer, jedna opslužuje 5G mobilne telefone, jedna opslužuje 5G masivni internet stvari, a jedna opslužuje 5G internet stvari od kritične važnosti. Ne moramo, jer možemo koristiti segmentaciju mreže da odvojimo više logičkih mreža od odvojene fizičke mreže, što je vrlo isplativ pristup!
Zahtjevi aplikacije za mrežno sliciranje
Dio 5G mreže opisan u 5G dokumentu koji je objavio NGMN prikazan je u nastavku:
Kako implementiramo end-to-end Network Slicing?
(1) 5G bežična pristupna mreža i jezgrena mreža: NFV
U današnjoj mobilnoj mreži, glavni uređaj je mobilni telefon. RAN (DU i RU) i osnovne funkcije izgrađene su od namjenske mrežne opreme koju obezbjeđuju RAN dobavljači. Za implementaciju mrežnog slicanja, virtualizacija mrežnih funkcija (NFV) je preduslov. U osnovi, glavna ideja NFV-a je implementacija softvera mrežnih funkcija (tj. MME, S/P-GW i PCRF u jezgru paketa i DU u RAN-u) sve u virtuelnim mašinama na komercijalnim serverima umjesto odvojeno u njihovim namjenskim mrežnim uređajima. Na ovaj način, RAN se tretira kao rubni oblak, dok se osnovna funkcija tretira kao osnovni oblak. Veza između VMS-a koji se nalazi na rubu i u osnovnom oblaku konfiguriše se pomoću SDN-a. Zatim se kreira sloj za svaku uslugu (tj. telefonski sloj, masivni IoT sloj, kritični IoT sloj, itd.).
Kako implementirati jedno od mrežnog skraćivanja (Mrežnog skraćivanja)?
Donja slika prikazuje kako se svaka aplikacija specifična za servis može virtualizirati i instalirati u svakom segmentu. Na primjer, segmentiranje se može konfigurirati na sljedeći način:
(1)UHD slicing: virtualizacija DU, 5G core (UP) i keš servera u edge cloudu i virtualizacija 5G core (CP) i MVO servera u core cloudu
(2) Raspoređivanje telefona: virtualizacija 5G jezgara (UP i CP) i IMS servera sa potpunim mogućnostima mobilnosti u jezgru oblaka
(3) Isjecanje interneta stvari velikih razmjera (npr. senzorske mreže): Virtualizacija jednostavnog i laganog 5G jezgra u jezgru oblaka nema mogućnosti upravljanja mobilnošću.
(4) Kritično segmentiranje interneta stvari: Virtualizacija 5G jezgara (UP) i pridruženih servera (npr. V2X servera) u rubnom oblaku radi minimiziranja latencije prijenosa
Do sada smo morali kreirati namjenske segmente za usluge s različitim zahtjevima. Funkcije virtualne mreže su smještene na različitim lokacijama u svakom segmentu (tj. rubni oblak ili glavni oblak) u skladu s različitim karakteristikama usluge. Osim toga, neke mrežne funkcije, kao što su naplata, kontrola politika itd., mogu biti potrebne u nekim segmentima, ali ne i u drugima. Operateri mogu prilagoditi segmentaciju mreže onako kako žele, i vjerovatno na najisplativiji način.
Kako implementirati jedno od mrežnog skraćivanja (Mrežnog skraćivanja)?
(2) Podjela mreže između rubnog i centralnog oblaka: IP/MPLS-SDN
Softverski definirano umrežavanje, iako jednostavan koncept kada je prvi put predstavljeno, postaje sve složenije. Uzimajući oblik Overlaya kao primjer, SDN tehnologija može osigurati mrežnu vezu između virtualnih mašina na postojećoj mrežnoj infrastrukturi.
End-to-end Network Slicing
Prvo, razmatramo kako osigurati sigurnost mrežne veze između virtuelnih mašina na rubu oblaka i glavnih virtuelnih mašina u oblaku. Mreža između virtuelnih mašina mora biti implementirana na osnovu IP/MPLS-SDN i Transport SDN. U ovom radu fokusiramo se na IP/MPLS-SDN koji pružaju dobavljači rutera. Ericsson i Juniper nude proizvode mrežne arhitekture IP/MPLS SDN. Operacije se malo razlikuju, ali je povezanost između VMS-a zasnovanih na SDN-u vrlo slična.
U jezgru oblaka nalaze se virtualizirani serveri. U hipervizoru servera pokrenite ugrađeni vRouter/vSwitch. SDN kontroler osigurava konfiguraciju tunela između virtualiziranog servera i DC G/W rutera (PE rutera koji kreira MPLS L3 VPN u podatkovnom centru oblaka). Kreirajte SDN tunele (npr. MPLS GRE ili VXLAN) između svake virtuelne mašine (npr. 5G IoT jezgra) i DC G/W rutera u jezgru oblaka.
SDN kontroler zatim upravlja mapiranjem između ovih tunela i MPLS L3 VPN-a, kao što je IoT VPN. Proces je isti i u rubnom oblaku, kreirajući IoT segment povezan od rubnog oblaka do IP/MPLS okosnice i sve do jezgra oblaka. Ovaj proces se može implementirati na osnovu tehnologija i standarda koji su do sada zreli i dostupni.
(3) Podjela mreže između rubnog i centralnog oblaka: IP/MPLS-SDN
Ono što sada preostaje je mobilna fronthaul mreža. Kako ćemo ovu mobilnu fronthold mrežu razdvojiti između rubnog oblaka i 5G RU-a? Prije svega, prvo se mora definirati 5G front-haul mreža. Postoje neke opcije koje se razmatraju (npr. uvođenje nove paketno zasnovane forward mreže redefiniranjem funkcionalnosti DU-a i RU-a), ali još uvijek nije napravljena standardna definicija. Sljedeća slika je dijagram predstavljen u radnoj grupi ITU IMT 2020 i daje primjer virtualizirane fronhaul mreže.
Primjer dijeljenja 5G C-RAN mreže od strane ITU organizacije
Vrijeme objave: 02.02.2024.
