5G i mrežno rezanje
Kada se naveliko spominje 5G, Network Slicing je tehnologija o kojoj se najviše raspravlja među njima. Mrežni operateri kao što su KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT i dobavljači opreme kao što su Ericsson, Nokia i Huawei svi vjeruju da je Network Slicing idealna mrežna arhitektura za 5G eru.
Ova nova tehnologija omogućuje operaterima da razdvoje više virtualnih end-to-end mreža u hardverskoj infrastrukturi, a svaki mrežni odsječak je logički izoliran od uređaja, pristupne mreže, transportne mreže i jezgrene mreže kako bi zadovoljio različite karakteristike različitih vrsta usluga.
Za svaki mrežni odsječak u potpunosti su zajamčeni namjenski resursi kao što su virtualni poslužitelji, propusnost mreže i kvaliteta usluge. Budući da su odsječci izolirani jedni od drugih, pogreške ili kvarovi u jednom odsječku neće utjecati na komunikaciju drugih odsječaka.
Zašto 5G treba Network Slicing?
Od prošlosti do sadašnje 4G mreže, mobilne mreže uglavnom služe mobilnim telefonima i općenito rade samo određenu optimizaciju za mobilne telefone. Međutim, u eri 5G, mobilne mreže trebaju opsluživati uređaje različitih vrsta i zahtjeva. Mnogi od spomenutih scenarija primjene uključuju mobilnu širokopojasnu vezu, veliki iot i kritični iot. Svi oni trebaju različite vrste mreža i imaju različite zahtjeve u mobilnosti, računovodstvu, sigurnosti, kontroli politike, latenciji, pouzdanosti i tako dalje.
Na primjer, velika IOT usluga povezuje fiksne senzore za mjerenje temperature, vlažnosti, padalina itd. Nema potrebe za primopredajama, ažuriranjem lokacije i drugim značajkama glavnih uslužnih telefona u mobilnoj mreži. Osim toga, IOT usluge kritične za misiju kao što su autonomna vožnja i daljinsko upravljanje robotima zahtijevaju latenciju od kraja do kraja od nekoliko milisekundi, što se uvelike razlikuje od mobilnih širokopojasnih usluga.
Glavni scenariji primjene 5G
Znači li to da trebamo posebnu mrežu za svaku uslugu? Na primjer, jedan služi 5G mobilnim telefonima, jedan služi 5G masivnom iotu, a jedan služi 5G kritičnom iotu. Ne trebamo, jer možemo koristiti mrežno rezanje za razdvajanje više logičkih mreža iz zasebne fizičke mreže, što je vrlo isplativ pristup!
Zahtjevi aplikacije za mrežno rezanje
Isječak 5G mreže opisan u 5G bijeloj knjizi koju je objavio NGMN prikazan je u nastavku:
Kako implementiramo end-to-end mrežno rezanje?
(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 rezanja, preduvjet je virtualizacija mrežnih funkcija (NFV). U osnovi, glavna ideja NFV-a je implementacija softvera mrežne funkcije (tj. MME, S/P-GW i PCRF u jezgri paketa i DU u RAN-u) sve u virtualnim strojevima na komercijalnim poslužiteljima umjesto zasebno u njihovim namjenskim poslužiteljima. mrežni uređaji. Na ovaj način, RAN se tretira kao rubni oblak, dok se jezgrena funkcija tretira kao jezgreni oblak. Veza između VMS-a smještenog na rubu i u središnjem oblaku konfigurirana je pomoću SDN-a. Zatim se kreira odsječak za svaku uslugu (tj. telefonski odsječak, masivni iot odsječak, kritični iot odsječak, itd.).
Kako implementirati jedan od Network Slicing(I)?
Donja slika pokazuje kako se svaka aplikacija specifična za uslugu može virtualizirati i instalirati u svaki odsječak. Na primjer, rezanje se može konfigurirati na sljedeći način:
(1) UHD rezanje: virtualizacija DU, 5G jezgre (UP) i cache poslužitelja u rubnom oblaku i virtualizacija 5G jezgre (CP) i MVO poslužitelja u jezgrenom oblaku
(2) Rezanje telefona: virtualiziranje 5G jezgri (UP i CP) i IMS poslužitelja s punim mogućnostima mobilnosti u jezgrenom oblaku
(3) Iot rezanje velikih razmjera (npr. mreže senzora): Virtualizacija jednostavne i lagane 5G jezgre u osnovnom oblaku nema mogućnosti upravljanja mobilnošću
(4) Iot rezanje kritično za misiju: Virtualiziranje 5G jezgri (UP) i pridruženih poslužitelja (npr. V2X poslužitelja) u rubnom oblaku za smanjenje latencije prijenosa
Do sada smo morali stvoriti namjenske dijelove za usluge s različitim zahtjevima. A funkcije virtualne mreže smještene su na različitim lokacijama u svakom odsječku (tj. rubni oblak ili jezgreni oblak) u skladu s različitim karakteristikama usluge. Osim toga, neke mrežne funkcije, kao što su naplata, kontrola pravila, itd., mogu biti potrebne u nekim dijelovima, ali ne iu drugim. Operateri mogu prilagoditi rezanje mreže onako kako žele, a to je vjerojatno najisplativiji način.
Kako implementirati jedan od Network Slicing(I)?
(2) Rezanje mreže između rubnog i jezgrenog oblaka: IP/MPLS-SDN
Softverski definirano umrežavanje, iako jednostavan koncept kada je prvi put uveden, postaje sve složenije. Uzimajući oblik Overlay-a kao primjer, SDN tehnologija može osigurati mrežnu vezu između virtualnih strojeva na postojećoj mrežnoj infrastrukturi.
Mrežno rezanje od kraja do kraja
Prvo, gledamo kako osigurati da je mrežna veza između rubnog oblaka i virtualnih strojeva u jezgri oblaka sigurna. Mreža između virtualnih strojeva mora biti implementirana na temelju IP/MPLS-SDN i Transport SDN. U ovom radu fokusirat ćemo se na IP/MPLS-SDN koji pružaju dobavljači usmjerivača. Ericsson i Juniper nude proizvode IP/MPLS SDN mrežne arhitekture. Operacije su malo drugačije, ali je povezivost između VMS-a temeljenog na SDN-u 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 u oblaku). Stvorite SDN tunele (npr. MPLS GRE ili VXLAN) između svakog virtualnog stroja (npr. 5G IoT jezgre) i DC G/W usmjerivača u jezgrenom oblaku.
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 odsječak povezan od rubnog oblaka do IP/MPLS okosnice i sve do jezgre oblaka. Ovaj se proces može implementirati na temelju tehnologija i standarda koji su do sada zreli i dostupni.
(3) Rezanje mreže između rubnog i jezgrenog oblaka: IP/MPLS-SDN
Ono što sada ostaje je mobilna fronthawall mreža. Kako ćemo presjeći ovu mobilnu prednju mrežu između rubnog oblaka i 5G RU? Prije svega, prvo se mora definirati 5G front-haul mreža. Postoje neke opcije o kojima se raspravlja (npr. uvođenje nove mreže za prosljeđivanje temeljene na paketima redefiniranjem funkcionalnosti DU i RU), ali još nije napravljena standardna definicija. Sljedeća slika je dijagram predstavljen u radnoj skupini ITU IMT 2020 i daje primjer virtualizirane fronhaul mreže.
Primjer odsječka 5G C-RAN mreže od strane ITU organizacije
Vrijeme objave: 2. veljače 2024
