5G és hálózati szeletelés
Amikor az 5G-t széles körben emlegetik, a Network Slicing a legtöbbet vitatott technológia közöttük. Az olyan hálózatüzemeltetők, mint a KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT, valamint az olyan berendezések gyártói, mint az Ericsson, a Nokia és a Huawei, mind úgy gondolják, hogy a Network Slicing az ideális hálózati architektúra az 5G-korszakban.
Ez az új technológia lehetővé teszi az üzemeltetők számára, hogy több virtuális végponttól végpontig terjedő hálózatot kettéoszthassanak egy hardveres infrastruktúrában, és minden Network Slice logikailag el van szigetelve az eszköztől, a hozzáférési hálózattól, a szállítási hálózattól és a maghálózattól, hogy megfeleljen a különféle típusú szolgáltatások különböző jellemzőinek.
Minden hálózati szelet esetében teljes mértékben garantált az olyan dedikált erőforrás, mint a virtuális szerverek, a hálózati sávszélesség és a szolgáltatás minősége. Mivel a szeletek el vannak szigetelve egymástól, az egyik szelet hibái vagy meghibásodásai nem befolyásolják a többi szelet kommunikációját.
Miért van szüksége az 5G-nek Network Slicing-re?
A múlttól a jelenlegi 4G hálózatig a mobilhálózatok főként mobiltelefonokat szolgálnak ki, és általában csak néhány optimalizálást végeznek mobiltelefonokra. Az 5G-korszakban azonban a mobilhálózatoknak különféle típusú és igényű eszközöket kell kiszolgálniuk. A legtöbb említett alkalmazási forgatókönyv közé tartozik a mobil szélessáv, a nagyszabású iot és a kritikus fontosságú iot. Mindegyiküknek különböző típusú hálózatokra van szüksége, és eltérő követelményeket támasztanak a mobilitás, a könyvelés, a biztonság, a házirend-ellenőrzés, a késleltetés, a megbízhatóság és így tovább.
Például egy nagyszabású iot szolgáltatás fix érzékelőket köt össze a hőmérséklet, páratartalom, csapadék stb. mérésére. Nincs szükség átadásokra, helyfrissítésekre és a mobilhálózat fő kiszolgáló telefonjainak egyéb szolgáltatásaira. Ezenkívül a kritikus fontosságú iot-szolgáltatások, például az autonóm vezetés és a robotok távvezérlése több ezredmásodperces végponttól végpontig tartó késleltetést igényelnek, ami nagyon különbözik a mobil szélessávú szolgáltatásoktól.
Az 5G fő alkalmazási forgatókönyvei
Ez azt jelenti, hogy minden szolgáltatáshoz külön hálózatra van szükségünk? Például az egyik 5G mobiltelefonokat szolgál ki, a másik az 5G tömeges szolgáltatásokat, a másik pedig az 5G küldetéskritikus eszközöket szolgálja ki. Nincs rá szükségünk, mert a hálózati szeletelés segítségével több logikai hálózatot is szétválaszthatunk egy külön fizikai hálózatból, ami nagyon költséghatékony megközelítés!
A hálózati szeletelés alkalmazási követelményei
Az NGMN által kiadott 5G fehér könyvben leírt 5G hálózati szelet az alábbiakban látható:
Hogyan valósítjuk meg a végpontok közötti hálózatszeletelést?
(1) 5G vezeték nélküli hozzáférési hálózat és törzshálózat: NFV
Napjaink mobilhálózatában a fő eszköz a mobiltelefon. A RAN(DU és RU) és az alapvető funkciók a RAN-szállítók által biztosított dedikált hálózati berendezésekből épülnek fel. A hálózati szeletelés megvalósításához a Network Function Virtualization (NFV) előfeltétele. Alapvetően az NFV fő ötlete az, hogy a hálózati funkció szoftverét (azaz MME, S/P-GW és PCRF a csomagmagban és DU a RAN-ban) telepítse a virtuális gépekre a kereskedelmi szervereken, nem pedig külön a dedikált szervereiken. hálózati eszközök. Ily módon a RAN-t peremfelhőként, míg az alapfunkciót magfelhőként kezeljük. A peremen és a központi felhőben található VMS közötti kapcsolat SDN használatával van konfigurálva. Ezután minden szolgáltatáshoz létrejön egy szelet (azaz telefon szelet, masszív iot szelet, küldetéskritikus iot szelet stb.).
Hogyan lehet megvalósítani a Network Slicing(I) egyikét?
Az alábbi ábra bemutatja, hogy az egyes szolgáltatásspecifikus alkalmazások hogyan virtualizálhatók és telepíthetők az egyes szeletekbe. Például a szeletelés a következőképpen konfigurálható:
(1) UHD szeletelés: a DU, 5G core (UP) és cache szerverek virtualizálása a szélső felhőben, valamint az 5G mag (CP) és MVO szerverek virtualizálása a központi felhőben
(2) Telefon szeletelése: 5G magok (UP és CP) és IMS-szerverek virtualizálása teljes mobilitási képességekkel a központi felhőben
(3) Nagyszabású iot-szeletelés (pl. szenzorhálózatok): Egy egyszerű és könnyű 5G mag virtualizálása a központi felhőben nem rendelkezik mobilitáskezelési képességekkel
(4) Küldetéskritikus iot szeletelés: Az 5G magok (UP) és a kapcsolódó szerverek (pl. V2X szerverek) virtualizálása a szélső felhőben az átviteli késleltetés minimalizálása érdekében
Eddig külön szeleteket kellett létrehoznunk a különböző igényű szolgáltatásokhoz. A virtuális hálózati funkciók pedig az egyes szeletekben (azaz peremfelhőben vagy magfelhőben) más-más helyeken helyezkednek el, a szolgáltatási jellemzőknek megfelelően. Ezenkívül egyes hálózati funkciókra, például számlázásra, házirend-szabályozásra stb. szükség lehet bizonyos szeletekben, másokban viszont nem. Az üzemeltetők a kívánt módon és valószínűleg a legköltséghatékonyabb módon testreszabhatják a hálózatszeletelést.
Hogyan lehet megvalósítani a Network Slicing(I) egyikét?
(2) Hálózati szeletelés az él és a központi felhő között: IP/MPLS-SDN
A szoftver által definiált hálózat, bár első bevezetésekor egyszerű fogalom volt, egyre bonyolultabbá válik. Az Overlay példájaként az SDN technológia hálózati kapcsolatot biztosíthat a virtuális gépek között a meglévő hálózati infrastruktúrán.
Végpontok közötti hálózati szeletelés
Először is megvizsgáljuk, hogyan biztosítható a hálózati kapcsolat a szélső felhő és az alapvető felhő virtuális gépei között. A virtuális gépek közötti hálózatot IP/MPLS-SDN és Transport SDN alapján kell megvalósítani. Ebben a cikkben a router gyártók által biztosított IP/MPLS-SDN-re összpontosítunk. Az Ericsson és a Juniper egyaránt kínál IP/MPLS SDN hálózati architektúra termékeket. A műveletek kissé eltérnek, de az SDN-alapú VMS-ek közötti kapcsolat nagyon hasonló.
Az alapvető felhőben virtualizált szerverek találhatók. A kiszolgáló hypervisorjában futtassa a beépített vRouter/vSwitch programot. Az SDN-vezérlő biztosítja az alagút-konfigurációt a virtualizált szerver és a DC G/W útválasztó (az MPLS L3 VPN-t a felhőadatközpontban létrehozó PE-útválasztó) között. Hozzon létre SDN-alagutakat (pl. MPLS GRE vagy VXLAN) az egyes virtuális gépek (pl. 5G IoT mag) és a DC G/W útválasztók között a központi felhőben.
Ezután az SDN-vezérlő kezeli a leképezést ezen alagutak és az MPLS L3 VPN, például az IoT VPN között. A folyamat ugyanaz a peremfelhőben, egy iot szelet jön létre, amely az élfelhőtől az IP/MPLS gerinchálózathoz és egészen a központi felhőhöz kapcsolódik. Ez a folyamat az eddig kiforrott és elérhető technológiák és szabványok alapján valósítható meg.
(3) Hálózati szeletelés az él és a központi felhő között: IP/MPLS-SDN
Ami most maradt, az a mobil fronthawall hálózat. Hogyan vágjuk el ezt a mobil fronthold hálózatot a szélső felhő és az 5G RU között? Először is először az 5G front-haul hálózatot kell meghatározni. Néhány lehetőség megvitatás alatt van (pl. új csomag alapú továbbító hálózat bevezetése a DU és RU funkcionalitásának újradefiniálásával), de szabványos definíció még nem készült. A következő ábra az ITU IMT 2020 munkacsoportjában bemutatott diagram, és példát mutat egy virtualizált fronthaul hálózatra.
Példa az 5G C-RAN hálózatszeletelésre az ITU szervezete által
Feladás időpontja: 2024.02.02
