5G a delenie siete
Keď sa široko hovorí o 5G, medzi nimi je najdiskutovanejšia technológia Network Slicing. Sieťoví operátori ako KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT a dodávatelia zariadení ako Ericsson, Nokia a Huawei veria, že Network Slicing je ideálnou sieťovou architektúrou pre éru 5G.
Táto nová technológia umožňuje operátorom rozdeliť viacero virtuálnych end-to-end sietí v hardvérovej infraštruktúre a každý Network Slice je logicky izolovaný od zariadenia, prístupovej siete, transportnej siete a základnej siete, aby vyhovoval rôznym charakteristikám rôznych typov služieb.
Pre každý Network Slice sú plne zaručené vyhradené zdroje, ako sú virtuálne servery, šírka pásma siete a kvalita služieb. Keďže sú rezy navzájom izolované, chyby alebo zlyhania v jednom reze neovplyvnia komunikáciu ostatných rezov.
Prečo 5G potrebuje delenie siete?
Od minulosti až po súčasnú 4G sieť slúžia mobilné siete najmä mobilným telefónom a vo všeobecnosti robia len určitú optimalizáciu pre mobilné telefóny. V ére 5G však musia mobilné siete slúžiť zariadeniam rôznych typov a požiadaviek. Mnohé zo spomínaných aplikačných scenárov zahŕňajú mobilné širokopásmové pripojenie, rozsiahlu iot a kritickú iot. Všetky potrebujú rôzne typy sietí a majú rôzne požiadavky na mobilitu, účtovníctvo, bezpečnosť, kontrolu politiky, latenciu, spoľahlivosť atď.
Napríklad rozsiahla služba iot spája pevné senzory na meranie teploty, vlhkosti, zrážok atď. Nie sú potrebné odovzdávania, aktualizácie polohy a ďalšie funkcie hlavných obsluhujúcich telefónov v mobilnej sieti. Okrem toho, kritické iot služby, ako je autonómne riadenie a diaľkové ovládanie robotov, vyžadujú end-to-end latenciu niekoľkých milisekúnd, čo je veľmi odlišné od mobilných širokopásmových služieb.
Hlavné aplikačné scenáre 5G
Znamená to, že pre každú službu potrebujeme vyhradenú sieť? Napríklad jeden slúži 5G mobilným telefónom, jeden slúži 5G masívnemu iotu a druhý 5G kritickému iotu. Nepotrebujeme, pretože môžeme použiť segmentovanie siete na oddelenie viacerých logických sietí zo samostatnej fyzickej siete, čo je cenovo veľmi efektívny prístup!
Požiadavky aplikácie na segmentovanie siete
Sieť 5G opísaná v bielej knihe 5G, ktorú vydala NGMN, je zobrazená nižšie:
Ako implementujeme komplexné segmentovanie siete?
(1) Bezdrôtová prístupová sieť 5G a základná sieť: NFV
V dnešnej mobilnej sieti je hlavným zariadením mobilný telefón. RAN (DU a RU) a základné funkcie sú postavené z vyhradených sieťových zariadení, ktoré poskytujú predajcovia RAN. Na implementáciu segmentovania siete je nevyhnutným predpokladom virtualizácia sieťových funkcií (NFV). V zásade je hlavnou myšlienkou NFV nasadenie softvéru sieťových funkcií (tj MME, S/P-GW a PCRF v jadre paketu a DU v RAN) všetko vo virtuálnych strojoch na komerčných serveroch namiesto oddelene v ich vyhradených sieťové zariadenia. Týmto spôsobom sa s RAN zaobchádza ako s okrajovým oblakom, zatiaľ čo s funkciou jadra sa zaobchádza ako s jadrom. Spojenie medzi VMS umiestneným na okraji a v jadrovom cloude sa konfiguruje pomocou SDN. Potom sa vytvorí výrez pre každú službu (tj telefónny výrez, masívny iot výrez, kritický iot výrez atď.).
Ako implementovať jeden z Network Slicing(I)?
Obrázok nižšie ukazuje, ako je možné virtualizovať a nainštalovať každú aplikáciu špecifickú pre službu v každom segmente. Napríklad krájanie možno nakonfigurovať takto:
(1) Rozdelenie UHD: virtualizácia DU, 5G jadra (UP) a vyrovnávacích serverov v hraničnom cloude a virtualizácia 5G jadra (CP) a serverov MVO v jadrovom cloude
(2) Rozdelenie telefónu: virtualizácia jadier 5G (UP a CP) a serverov IMS s plnými možnosťami mobility v jadrovom cloude
(3) Rozsiahle iot slicing (napr. senzorové siete): Virtualizácia jednoduchého a ľahkého jadra 5G v jadrovom cloude nemá žiadne možnosti správy mobility.
(4) Critical iot slicing: Virtualizácia jadier 5G (UP) a pridružených serverov (napr. serverov V2X) v cloude edge na minimalizáciu latencie prenosu
Doteraz sme potrebovali vytvoriť špecializované segmenty pre služby s rôznymi požiadavkami. A funkcie virtuálnej siete sú umiestnené na rôznych miestach v každom segmente (tj edge cloud alebo core cloud) podľa rôznych charakteristík služby. Okrem toho niektoré sieťové funkcie, ako je účtovanie, kontrola politiky atď., môžu byť potrebné v niektorých segmentoch, ale nie v iných. Operátori si môžu prispôsobiť segmentovanie siete tak, ako chcú, a pravdepodobne je to nákladovo najefektívnejší spôsob.
Ako implementovať jeden z Network Slicing(I)?
(2) Rozdelenie siete medzi okrajom a jadrom cloudu: IP/MPLS-SDN
Softvérovo definované siete, aj keď to bol jednoduchý koncept, keď boli prvýkrát predstavené, sú čoraz zložitejšie. Ak vezmeme ako príklad formu Overlay, technológia SDN môže poskytnúť sieťové pripojenie medzi virtuálnymi strojmi na existujúcej sieťovej infraštruktúre.
Komplexné delenie siete
Najprv sa pozrieme na to, ako zabezpečiť, aby sieťové pripojenie medzi okrajovým cloudom a hlavnými cloudovými virtuálnymi strojmi bolo bezpečné. Sieť medzi virtuálnymi strojmi musí byť implementovaná na základe IP/MPLS-SDN a Transport SDN. V tomto článku sa zameriavame na IP/MPLS-SDN poskytované dodávateľmi smerovačov. Ericsson a Juniper ponúkajú produkty sieťovej architektúry IP/MPLS SDN. Operácie sú mierne odlišné, ale konektivita medzi VMS na báze SDN je veľmi podobná.
V jadre cloudu sú virtualizované servery. V hypervízore servera spustite vstavaný vRouter/vSwitch. Radič SDN poskytuje konfiguráciu tunela medzi virtualizovaným serverom a smerovačom DC G/W (smerovač PE, ktorý vytvára MPLS L3 VPN v cloudovom dátovom centre). Vytvorte tunely SDN (tj MPLS GRE alebo VXLAN) medzi každým virtuálnym strojom (napr. jadrom 5G IoT) a smerovačmi DC G/W v jadrovom cloude.
Radič SDN potom spravuje mapovanie medzi týmito tunelmi a MPLS L3 VPN, ako je IoT VPN. Proces je rovnaký v okrajovom cloude, čím sa vytvorí iot slice pripojený od okrajového cloudu k chrbticovej sieti IP/MPLS a až po hlavný cloud. Tento proces môže byť realizovaný na základe technológií a štandardov, ktoré sú vyspelé a dostupné.
(3) Rozdelenie siete medzi hraničným a základným cloudom: IP/MPLS-SDN
Čo teraz zostáva, je mobilná fronthawall sieť. Ako rozdelíme túto mobilnú sieť medzi cloudom edge a 5G RU? V prvom rade je potrebné definovať 5G front-haul sieť. Diskutuje sa o niektorých možnostiach (napr. zavedenie novej doprednej siete založenej na paketoch predefinovaním funkčnosti DU a RU), ale zatiaľ nebola vytvorená žiadna štandardná definícia. Nasledujúci obrázok je diagram prezentovaný v pracovnej skupine ITU IMT 2020 a uvádza príklad virtualizovanej siete fronthaul.
Príklad segmentovania siete 5G C-RAN organizáciou ITU
Čas odoslania: Feb-02-2024
