5G і нарізка мережі
Коли широко згадується 5G, мережеве нарізання є найбільш обговорюваною технологією серед них. Такі мережеві оператори, як KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT, і постачальники обладнання, такі як Ericsson, Nokia і Huawei, вважають, що Network Slicing є ідеальною мережевою архітектурою для ери 5G.
Ця нова технологія дозволяє операторам розділяти кілька віртуальних наскрізних мереж в апаратну інфраструктуру, і кожен мережевий фрагмент логічно ізольований від пристрою, мережі доступу, транспортної мережі та базової мережі, щоб відповідати різним характеристикам різних типів послуг.
Для кожного сегмента мережі повністю гарантуються виділені ресурси, такі як віртуальні сервери, пропускна здатність мережі та якість обслуговування. Оскільки сегменти ізольовані один від одного, помилки або збої в одному сегменті не вплинуть на зв’язок інших сегментів.
Навіщо 5G потрібен Network Slicing?
Від минулого до нинішньої мережі 4G мобільні мережі в основному обслуговують мобільні телефони, і, як правило, виконують лише певну оптимізацію для мобільних телефонів. Однак в епоху 5G мобільні мережі повинні обслуговувати пристрої різних типів і вимог. Багато зі згаданих сценаріїв застосування включають мобільний широкосмуговий зв’язок, великомасштабне iot і критично важливе iot. Усі вони потребують різних типів мереж і мають різні вимоги щодо мобільності, обліку, безпеки, контролю політики, затримки, надійності тощо.
Наприклад, масштабна служба iot підключає фіксовані датчики для вимірювання температури, вологості, кількості опадів тощо. Немає потреби в передачі даних, оновленні місцезнаходження та інших функціях основних обслуговуючих телефонів у мобільній мережі. Крім того, критично важливі послуги IOT, такі як автономне водіння та дистанційне керування роботами, потребують наскрізної затримки в кілька мілісекунд, що дуже відрізняється від послуг мобільного широкосмугового зв’язку.
Основні сценарії застосування 5G
Чи означає це, що нам потрібна окрема мережа для кожної служби? Наприклад, один обслуговує мобільні телефони 5G, інший обслуговує масовий іот 5G, а інший обслуговує критично важливе іотування 5G. Нам не потрібно, тому що ми можемо використовувати нарізку мережі, щоб відокремити кілька логічних мереж від окремої фізичної мережі, що є дуже економічно ефективним підходом!
Вимоги до програми для нарізки мережі
Фрагмент мережі 5G, описаний у офіційному документі 5G, опублікованому NGMN, показано нижче:
Як ми реалізуємо наскрізне нарізання мережі?
(1) Бездротова мережа доступу 5G і базова мережа: NFV
У сучасній мобільній мережі основним пристроєм є мобільний телефон. RAN(DU та RU) і основні функції побудовані на спеціальному мережевому обладнанні, наданому постачальниками RAN. Для реалізації нарізки мережі необхідною умовою є віртуалізація мережевих функцій (NFV). По суті, головна ідея NFV полягає в розгортанні програмного забезпечення мережевих функцій (тобто MME, S/P-GW і PCRF в ядрі пакетів і DU в RAN) у віртуальних машинах на комерційних серверах, а не окремо в їх виділених серверах. мережевих пристроїв. Таким чином, RAN розглядається як крайова хмара, тоді як основна функція розглядається як основна хмара. З’єднання між VMS, розташованими на межі, і в ядрі хмари налаштовується за допомогою SDN. Потім для кожної служби створюється зріз (тобто зріз телефону, масивний зріз iot, критичний зріз iot тощо).
Як реалізувати один із Network Slicing(I)?
На малюнку нижче показано, як кожну спеціальну програму служби можна віртуалізувати та встановити в кожному фрагменті. Наприклад, нарізку можна налаштувати так:
(1) Нарізка UHD: віртуалізація серверів DU, 5G core (UP) і кеш-серверів у периферійній хмарі, а також віртуалізація 5G core (CP) і серверів MVO в ядрі хмари
(2) Нарізка телефону: віртуалізація ядер 5G (UP і CP) і серверів IMS із повними можливостями мобільності в базовій хмарі
(3) Широкомасштабне нарізання iot (наприклад, сенсорні мережі): віртуалізація простого та легкого ядра 5G у базовій хмарі не має можливостей керування мобільністю
(4) Критично важливе нарізання iot: віртуалізація ядер 5G (UP) і пов’язаних серверів (наприклад, серверів V2X) у периферійній хмарі для мінімізації затримки передавання
Наразі нам потрібно було створювати спеціальні фрагменти для служб із різними вимогами. І функції віртуальної мережі розміщуються в різних місцях у кожному сегменті (тобто, крайова хмара або ядро хмари) відповідно до різних характеристик служби. Крім того, деякі функції мережі, такі як виставлення рахунків, контроль політики тощо, можуть бути необхідними в деяких сегментах, але не в інших. Оператори можуть налаштувати нарізку мережі так, як їм заманеться, і це, ймовірно, найефективніший спосіб.
Як реалізувати один із Network Slicing(I)?
(2) Розрізання мережі між периферійною та основною хмарою: IP/MPLS-SDN
Програмно визначена мережа, хоча і була простою концепцією, коли вона була вперше представлена, стає дедалі складнішою. У формі Overlay як приклад технологія SDN може забезпечити мережеве з’єднання між віртуальними машинами в існуючій мережевій інфраструктурі.
Наскрізне нарізання мережі
По-перше, ми розглянемо, як забезпечити безпеку мережевого з’єднання між периферійною хмарою та віртуальними машинами ядра хмари. Мережа між віртуальними машинами має бути реалізована на основі IP/MPLS-SDN і Transport SDN. У цій статті ми зосередимося на IP/MPLS-SDN, що надається постачальниками маршрутизаторів. Ericsson і Juniper пропонують продукти мережевої архітектури IP/MPLS SDN. Операції дещо відрізняються, але підключення між VMS на основі SDN дуже схоже.
В ядрі хмари знаходяться віртуалізовані сервери. У гіпервізорі сервера запустіть вбудований vRouter/vSwitch. Контролер SDN забезпечує конфігурацію тунелю між віртуалізованим сервером і маршрутизатором DC G/W (маршрутизатор PE, який створює MPLS L3 VPN у хмарному центрі обробки даних). Створюйте тунелі SDN (тобто MPLS GRE або VXLAN) між кожною віртуальною машиною (наприклад, ядром 5G IoT) і маршрутизаторами DC G/W у базовій хмарі.
Потім контролер SDN керує зіставленням між цими тунелями та MPLS L3 VPN, наприклад IoT VPN. Процес такий самий у периферійній хмарі, створюючи зріз iot, підключений від периферійної хмари до магістралі IP/MPLS і аж до ядра хмари. Цей процес може бути реалізований на основі технологій і стандартів, які є зрілими та доступними.
(3) Розрізання мережі між периферійною та основною хмарою: IP/MPLS-SDN
Те, що залишилося зараз, це мобільна передня мережа. Як розрізати цю мобільну фронтову мережу між периферійною хмарою та 5G RU? Перш за все, спершу необхідно визначити передову мережу 5G. Існують деякі варіанти, які обговорюються (наприклад, впровадження нової прямої мережі на основі пакетів шляхом перевизначення функціональних можливостей DU та RU), але стандартного визначення ще не було зроблено. Наступний малюнок є схемою, представленою в робочій групі ITU IMT 2020, і надає приклад віртуалізованої зовнішньої мережі.
Приклад нарізки мережі 5G C-RAN організацією ITU
Час публікації: 02 лютого 2024 р
