5G i mrežno rezanje
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 omogućuje operaterima podjelu više virtualnih end-to-end mreža u hardverskoj infrastrukturi, a svaki mrežni dio je logički izoliran od uređaja, pristupne mreže, transportne mreže i jezgrene mreže kako bi se zadovoljile različite karakteristike različitih vrsta usluga.
Za svaki mrežni dio, namjenski resursi poput virtualnih poslužitelja, propusnosti mreže i kvalitete usluge su u potpunosti zajamčeni. Budući da su dijelovi međusobno izolirani, pogreške ili kvarovi u jednom dijelu neće utjecati na komunikaciju drugih dijelova.
Zašto 5G-u treba mrežno rezanje?
Od prošlosti do sadašnje 4G mreže, mobilne mreže uglavnom opslužuju mobilne telefone i općenito rade samo određenu optimizaciju za mobilne telefone. Međutim, u eri 5G, mobilne mreže moraju opsluživati uređaje različitih vrsta i zahtjeva. Mnogi od spomenutih scenarija primjene uključuju mobilni širokopojasni pristup, veliki internet stvari i kritični internet stvari. Svima su potrebne različite vrste mreža i imaju različite zahtjeve u pogledu mobilnosti, računovodstva, sigurnosti, kontrole pravila, latencije, pouzdanosti i tako dalje.
Na primjer, velika IoT usluga povezuje fiksne senzore za mjerenje temperature, vlažnosti, oborina itd. Nema potrebe za primopredajom, ažuriranjima lokacije i drugim značajkama glavnih poslužnih 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 uvelike razlikuje od mobilnih širokopojasnih usluga.
Glavni scenariji primjene 5G mreže
Znači li to da nam je potrebna posebna mreža za svaku uslugu? Na primjer, jedna služi 5G mobilnim telefonima, jedna služi 5G masivnom internetu stvari, a jedna služi 5G kritičnom internetu stvari. Ne moramo, jer možemo koristiti mrežno rezanje kako bismo odvojili više logičkih mreža od zasebne fizičke mreže, što je vrlo isplativ pristup!
Zahtjevi aplikacije za mrežno rezanje
Dio 5G mreže opisan u 5G bijeloj knjizi koju 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 osiguravaju dobavljači RAN-a. Za implementaciju mrežnog skrininga, virtualizacija mrežnih funkcija (NFV) je preduvjet. U osnovi, glavna ideja NFV-a je implementacija softvera mrežnih funkcija (tj. MME, S/P-GW i PCRF u jezgri paketa i DU u RAN-u) sve u virtualnim strojevima na komercijalnim poslužiteljima umjesto odvojeno u njihovim namjenskim mrežnim uređajima. Na taj se način RAN tretira kao rubni oblak, dok se osnovna funkcija tretira kao jezgreni oblak. Veza između VMS-a smještenog na rubu i u jezgrenom oblaku konfigurira se pomoću SDN-a. Zatim se za svaku uslugu stvara segment (tj. telefonski segment, masivni segment IoT-a, segment IoT-a za kritičnu misiju itd.).
Kako implementirati jedno od mrežnog skraćivanja (Mrežnog skraćivanja)?
Donja slika prikazuje kako se svaka aplikacija specifična za uslugu može virtualizirati i instalirati u svakom sloju. Na primjer, slojevi se mogu konfigurirati na sljedeći način:
(1)UHD slicing: virtualizacija DU, 5G core (UP) i cache poslužitelja u rubnom oblaku i virtualizacija 5G core (CP) i MVO poslužitelja u jezgru oblaka
(2) Rezanje telefona: virtualizacija 5G jezgri (UP i CP) i IMS poslužitelja s potpunim mogućnostima mobilnosti u jezgri oblaka
(3) Raspodjeljivanje interneta stvari velikih razmjera (npr. senzorske mreže): Virtualizacija jednostavne i lagane 5G jezgre u jezgrenom oblaku nema mogućnosti upravljanja mobilnošću.
(4) Kritično segmentiranje interneta stvari: Virtualizacija 5G jezgri (UP) i pridruženih poslužitelja (npr. V2X poslužitelja) u rubnom oblaku radi minimiziranja latencije prijenosa
Do sada smo trebali stvoriti namjenske slojeve za usluge s različitim zahtjevima. Virtualne mrežne funkcije smještene su na različitim lokacijama u svakom sloju (tj. rubni oblak ili jezgreni oblak) prema različitim karakteristikama usluge. Osim toga, neke mrežne funkcije, poput naplate, kontrole pravila itd., mogu biti potrebne u nekim slojevima, ali ne i u drugima. Operateri mogu prilagoditi dijeljenje mreže onako kako žele, i vjerojatno na najisplativiji način.
Kako implementirati jedno od mrežnog skraćivanja (Mrežnog skraćivanja)?
(2) Podjela mreže između rubnog i središnjeg 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 strojeva na postojećoj mrežnoj infrastrukturi.
Rezanje mreže od kraja do kraja
Prvo, pogledat ćemo kako osigurati sigurnost mrežne veze između virtualnih strojeva na rubu oblaka i jezgre oblaka. Mreža između virtualnih strojeva mora biti implementirana na temelju IP/MPLS-SDN-a i Transport SDN-a. U ovom radu usredotočujemo se na IP/MPLS-SDN koji pružaju dobavljači usmjerivača. Ericsson i Juniper nude proizvode mrežne arhitekture IP/MPLS SDN-a. Operacije se malo razlikuju, ali povezivost između VMS-a temeljenih na SDN-u je vrlo slična.
U jezgri oblaka nalaze se virtualizirani poslužitelji. U hipervizoru poslužitelja pokrenite ugrađeni vRouter/vSwitch. SDN kontroler osigurava konfiguraciju tunela između virtualiziranog poslužitelja i DC G/W usmjerivača (PE usmjerivač koji stvara MPLS L3 VPN u podatkovnom centru oblaka). Stvorite SDN tunele (tj. MPLS GRE ili VXLAN) između svakog virtualnog stroja (npr. 5G IoT jezgra) i DC G/W usmjerivača u jezgri oblaka.
SDN kontroler zatim upravlja mapiranjem između tih tunela i MPLS L3 VPN-a, kao što je IoT VPN. Proces je isti u rubnom oblaku, stvarajući IoT segment povezan od rubnog oblaka do IP/MPLS okosnice i sve do jezgrenog oblaka. Ovaj proces može se implementirati na temelju tehnologija i standarda koji su do sada zreli i dostupni.
(3) Podjela mreže između rubnog i središnjeg oblaka: IP/MPLS-SDN
Ono što sada preostaje je mobilna fronthaul mreža. Kako ćemo ovu mobilnu fronthold mrežu odvojiti od rubnog oblaka i 5G RU-a? Prije svega, prvo se mora definirati 5G front-haul mreža. Raspravlja se o nekim opcijama (npr. uvođenje nove paketno temeljene forward mreže redefiniranjem funkcionalnosti DU-a i RU-a), ali još nije napravljena standardna definicija. Sljedeća slika je dijagram predstavljen u radnoj skupini ITU IMT 2020 i daje primjer virtualizirane fronhaul mreže.
Primjer dijeljenja 5G C-RAN mreže od strane ITU organizacije
Vrijeme objave: 02. veljače 2024.
