5G ja võrgu viilutamine
Kui 5G-st laialdaselt räägitakse, on võrgu viilutamine (Network Slicing) enim arutatud tehnoloogia. Võrguoperaatorid nagu KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT ja seadmete müüjad nagu Ericsson, Nokia ja Huawei usuvad kõik, et võrgu viilutamine on 5G ajastu ideaalne võrguarhitektuur.
See uus tehnoloogia võimaldab operaatoritel jagada riistvarainfrastruktuuris mitu virtuaalset otsast-otsa võrku ning iga võrgulõik on loogiliselt isoleeritud seadmest, juurdepääsuvõrgust, transpordivõrgust ja põhivõrgust, et rahuldada erinevat tüüpi teenuste erinevaid omadusi.
Iga võrgulõigu jaoks on täielikult tagatud spetsiaalsed ressursid, näiteks virtuaalserverid, võrgu ribalaius ja teenuse kvaliteet. Kuna viilud on üksteisest isoleeritud, ei mõjuta ühe viilu vead või tõrked teiste viilude kommunikatsiooni.
Miks 5G vajab võrgu viilutamist?
Varem kuni praeguse 4G võrguni teenindasid mobiilsidevõrgud peamiselt mobiiltelefone ja üldiselt tegid nad mobiiltelefonide jaoks vaid mõningast optimeerimist. 5G ajastul peavad mobiilsidevõrgud aga teenindama erinevat tüüpi ja nõudmistega seadmeid. Paljud mainitud rakendusstsenaariumid hõlmavad mobiilset lairibaühendust, suuremahulist asjade internetti ja missioonikriitilist asjade internetti. Need kõik vajavad erinevat tüüpi võrke ja neil on erinevad nõuded mobiilsuse, raamatupidamise, turvalisuse, poliitikakontrolli, latentsuse, töökindluse jms osas.
Näiteks ühendab suuremahuline asjade interneti teenus statsionaarseid andureid temperatuuri, niiskuse, sademete jms mõõtmiseks. Mobiilsidevõrgu peamiste teenindavate telefonide puhul pole vaja üleandmisi, asukoha värskendusi ega muid funktsioone. Lisaks vajavad missioonikriitilised asjade interneti teenused, nagu autonoomne juhtimine ja robotite kaugjuhtimine, mitme millisekundi pikkust otsast lõpuni latentsusaega, mis erineb mobiilse lairiba teenustest väga palju.
5G peamised rakendusstsenaariumid
Kas see tähendab, et iga teenuse jaoks on vaja eraldi võrku? Näiteks üks teenindab 5G mobiiltelefone, teine 5G massiivset asjade internetti ja kolmas 5G missioonikriitilist asjade internetti. Me ei pea seda tegema, sest me saame võrgu viilutamise abil eraldada mitu loogilist võrku eraldi füüsilisest võrgust, mis on väga kulutõhus lähenemisviis!
Võrgu viilutamise rakenduse nõuded
NGMN-i avaldatud 5G valges raamatus kirjeldatud 5G võrgulõik on näidatud allpool:
Kuidas rakendada otsast lõpuni võrgu viilutamist?
(1) 5G traadita juurdepääsuvõrk ja põhivõrk: NFV
Tänapäeva mobiilsidevõrgus on peamiseks seadmeks mobiiltelefon. RAN-i müüjate pakutavad spetsiaalsed võrguseadmed (DU ja RU) ja põhifunktsioonid on üles ehitatud. Võrgu viilutamise rakendamiseks on eeltingimuseks võrgufunktsioonide virtualiseerimine (NFV). Põhimõtteliselt on NFV peamine idee juurutada võrgufunktsioonide tarkvara (st MME, S/P-GW ja PCRF pakettsüdamikus ja DU RAN-is) kommertsserverite virtuaalmasinatesse, mitte eraldi oma spetsiaalsetesse võrguseadmetesse. Sel viisil käsitletakse RAN-i servapilvena, samas kui põhifunktsiooni käsitletakse tuumapilvena. Ääres ja tuumapilves asuvate VMS-ide vaheline ühendus konfigureeritakse SDN-i abil. Seejärel luuakse iga teenuse jaoks eraldi viil (st telefoniviil, massiivne asjade interneti viil, missioonikriitiline asjade interneti viil jne).
Kuidas rakendada ühte võrgu viilutamisest (I)?
Allolev joonis näitab, kuidas iga teenusepõhist rakendust saab virtualiseerida ja igasse viilu installida. Näiteks viilutamist saab konfigureerida järgmiselt:
(1) UHD viilutamine: DU, 5G põhivõrgu (UP) ja vahemäluserverite virtualiseerimine servapilves ning 5G põhivõrgu (CP) ja MVO serverite virtualiseerimine põhipilves
(2) Telefoni viilutamine: 5G südamike (UP ja CP) ja IMS-serverite virtualiseerimine täielike mobiilsusvõimalustega südamikpilves
(3) Ulatuslik asjade interneti viilutamine (nt sensorvõrgud): Lihtsa ja kerge 5G tuumiku virtualiseerimine tuumpilves ei paku mobiilsuse haldamise võimalusi.
(4) Missioonikriitiline asjade interneti viilutamine: 5G tuumade (UP) ja nendega seotud serverite (nt V2X serverite) virtualiseerimine servapilves edastuslatentsuse minimeerimiseks
Siiani oleme pidanud looma spetsiaalsed sektorid erinevate nõuetega teenuste jaoks. Ja virtuaalse võrgu funktsioonid paigutatakse iga sektori (nt servapilve või tuumapilve) erinevatesse kohtadesse vastavalt teenuse erinevatele omadustele. Lisaks võivad mõned võrgu funktsioonid, näiteks arveldamine, poliitika kontroll jne, olla vajalikud mõnes sektoris, kuid mitte teistes. Operaatorid saavad võrgu sektorite sektorit kohandada just nii, nagu nad soovivad, ja tõenäoliselt kõige kuluefektiivsemal viisil.
Kuidas rakendada ühte võrgu viilutamisest (I)?
(2) Võrgu viilutamine serva- ja põhipilve vahel: IP/MPLS-SDN
Tarkvarapõhine võrgustamine, kuigi esmasel kasutuselevõtul lihtne kontseptsioon, muutub üha keerukamaks. Näiteks Overlay tehnoloogia abil saab SDN-tehnoloogia pakkuda võrguühendust virtuaalsete masinate vahel olemasoleval võrguinfrastruktuuril.
Võrgu viilutamine otsast lõpuni
Esiteks vaatleme, kuidas tagada servapilve ja tuumpilve virtuaalsete masinate vahelise võrguühenduse turvalisus. Virtuaalsete masinate vaheline võrk tuleb rakendada IP/MPLS-SDN-i ja transpordi SDN-i baasil. Selles artiklis keskendume ruuteritootjate pakutavatele IP/MPLS-SDN-idele. Nii Ericsson kui ka Juniper pakuvad IP/MPLS SDN-i võrguarhitektuuri tooteid. Toimingud on veidi erinevad, kuid SDN-põhiste VMS-ide vaheline ühenduvus on väga sarnane.
Tuumpilves asuvad virtualiseeritud serverid. Serveri hüperviisoris käivitage sisseehitatud vRouter/vSwitch. SDN-kontroller tagab tunneli konfiguratsiooni virtualiseeritud serveri ja DC G/W ruuteri (PE-ruuter, mis loob pilveandmekeskuses MPLS L3 VPN-i) vahel. Looge SDN-tunnelid (nt MPLS GRE või VXLAN) iga virtuaalmasina (nt 5G IoT tuum) ja DC G/W ruuterite vahel tuumpilves.
Seejärel haldab SDN-kontroller nende tunnelite ja MPLS L3 VPN-i, näiteks IoT VPN-i, vahelist kaardistamist. Protsess on servapilves sama, luues asjade interneti lõigu, mis on ühendatud servapilvest IP/MPLS-i selgrooga ja kogu teekonnal kuni põhipilveni. Seda protsessi saab rakendada juba olemasolevate ja saadaolevate tehnoloogiate ja standardite põhjal.
(3) Võrgu viilutamine serva- ja põhipilve vahel: IP/MPLS-SDN
Nüüd on alles jäänud mobiilne esivõrgu konstruktsioon. Kuidas eraldada see mobiilne esivõrk servapilve ja 5G RU vahel? Esiteks tuleb defineerida 5G esivõrgu konstruktsioon. Arutelu all on mõned võimalused (nt uue paketipõhise edasisuunamisvõrgu kasutuselevõtt DU ja RU funktsionaalsuse ümberdefineerimise teel), kuid standardset definitsiooni pole veel tehtud. Järgnev joonis on ITU IMT 2020 töörühmas esitatud diagramm ja annab näite virtualiseeritud esivõrgust.
Näide ITU organisatsiooni 5G C-RAN võrgu viilutamisest
Postituse aeg: 02.02.2024
