5G и сечење мреже
Када се широко помиње 5G, Network Slicing је најчешће дискутована технологија међу њима. Мрежни оператери као што су KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT и произвођачи опреме као што су Ericsson, Nokia и Huawei верују да је Network Slicing идеална мрежна архитектура за 5G еру.
Ова нова технологија омогућава оператерима да поделе више виртуелних end-to-end мрежа у хардверској инфраструктури, а сваки мрежни сегмент је логички изолован од уређаја, приступне мреже, транспортне мреже и основне мреже како би се задовољиле различите карактеристике различитих врста услуга.
За сваки мрежни сегмент, наменски ресурси као што су виртуелни сервери, пропусни опсег мреже и квалитет услуге су у потпуности загарантовани. Пошто су сегменти изоловани један од другог, грешке или кварови у једном сегменту неће утицати на комуникацију других сегмента.
Зашто је 5G-у потребно сечење мреже?
Од прошлости до садашње 4G мреже, мобилне мреже углавном опслужују мобилне телефоне и генерално врше само одређену оптимизацију за мобилне телефоне. Међутим, у 5G ери, мобилне мреже морају да опслужују уређаје различитих типова и захтева. Многи од поменутих сценарија примене укључују мобилни широкопојасни интернет, интернет ствари великих размера и интернет ствари критичних за мисију. Свима њима су потребне различите врсте мрежа и имају различите захтеве у погледу мобилности, рачуноводства, безбедности, контроле политика, латенције, поузданости и тако даље.
На пример, велика IoT услуга повезује фиксне сензоре за мерење температуре, влажности, падавина итд. Нема потребе за примопредајом, ажурирањем локације и другим функцијама главних сервисних телефона у мобилној мрежи. Поред тога, критичне IoT услуге, као што су аутономна вожња и даљинско управљање роботима, захтевају латенцију од почетка до краја од неколико милисекунди, што се веома разликује од мобилних широкопојасних услуга.
Главни сценарији примене 5G
Да ли то значи да нам је потребна посебна мрежа за сваку услугу? На пример, једна служи 5G мобилним телефонима, једна служи 5G масивном интернету ствари, а једна служи 5G критичном интернету ствари. Не морамо, јер можемо да користимо сечење мреже да бисмо одвојили више логичких мрежа од засебне физичке мреже, што је веома исплатив приступ!
Захтеви апликације за мрежно сечење
Део 5G мреже описан у 5G белој књизи коју је објавио NGMN приказан је у наставку:
Како имплементирамо енд-то-енд мрежно сечење?
(1) 5G бежична приступна мрежа и основна мрежа: NFV
У данашњој мобилној мрежи, главни уређај је мобилни телефон. RAN (DU и RU) и основне функције су изграђене од наменске мрежне опреме коју обезбеђују RAN добављачи. Да би се имплементирало мрежно сегментирање, виртуелизација мрежних функција (NFV) је предуслов. У основи, главна идеја NFV-а је да се софтвер мрежних функција (тј. MME, S/P-GW и PCRF у језгру пакета и DU у RAN-у) распореди све у виртуелним машинама на комерцијалним серверима уместо одвојено у њиховим наменским мрежним уређајима. На овај начин, RAN се третира као edge cloud, док се основна функција третира као core cloud. Веза између VMS-а који се налази на ивици и у core cloud-у је конфигурисана помоћу SDN-а. Затим се креира сегмент за сваку услугу (тј. сегмент телефона, масивни IoT сегмент, сегмент IoT-а критичан за мисију, итд.).
Како имплементирати једно од мрежног сечења (I)?
Доња слика приказује како се свака апликација специфична за услугу може виртуелизовати и инсталирати у сваком сегменту. На пример, сегментирање се може конфигурисати на следећи начин:
(1)UHD сечење: виртуелизација DU, 5G језгра (UP) и кеш сервера у edge cloud-у и виртуелизација 5G језгра (CP) и MVO сервера у core cloud-у
(2) Сечење телефона: виртуелизација 5G језгара (UP и CP) и IMS сервера са пуним могућностима мобилности у основном облаку
(3) Сечење интернета ствари великих размера (нпр. сензорске мреже): Виртуелизација једноставног и лаганог 5G језгра у облаку језгра нема могућности управљања мобилношћу
(4) Критично сечење IoT-а: Виртуелизација 5G језгара (UP) и придружених сервера (нпр. V2X сервера) у edge cloud-у ради минимизирања латенције преноса
До сада смо морали да креирамо наменске сегменте за сервисе са различитим захтевима. А виртуелне мрежне функције су смештене на различитим локацијама у сваком сегменту (тј. рубни облак или основни облак) у складу са различитим карактеристикама сервиса. Поред тога, неке мрежне функције, као што су наплата, контрола политика итд., могу бити неопходне у неким сегментима, али не и у другима. Оператори могу да прилагоде сегментирање мреже онако како желе, и вероватно на најисплативији начин.
Како имплементирати једно од мрежног сечења (I)?
(2) Расподела мреже између рубног и језгра облака: IP/MPLS-SDN
Софтверски дефинисано умрежавање, иако једноставан концепт када је први пут представљено, постаје све сложеније. Узимајући облик Overlay-а као пример, SDN технологија може да обезбеди мрежну везу између виртуелних машина на постојећој мрежној инфраструктури.
Сечење мреже од краја до краја
Прво, разматрамо како да осигурамо да је мрежна веза између виртуелних машина на рубу облака и виртуелних машина у језгру облака безбедна. Мрежа између виртуелних машина мора бити имплементирана на основу IP/MPLS-SDN и Transport SDN. У овом раду фокусирамо се на IP/MPLS-SDN које пружају произвођачи рутера. Ericsson и Juniper нуде производе мрежне архитектуре IP/MPLS SDN. Операције се мало разликују, али је повезивање између VMS-а заснованих на SDN-у веома слично.
У језгру облака налазе се виртуелизовани сервери. У хипервизору сервера покрените уграђени vRouter/vSwitch. SDN контролер обезбеђује конфигурацију тунела између виртуелизованог сервера и DC G/W рутера (PE рутера који креира MPLS L3 VPN у центру података облака). Креирајте SDN тунеле (нпр. MPLS GRE или VXLAN) између сваке виртуелне машине (нпр. 5G IoT језгро) и DC G/W рутера у језгру облака.
SDN контролер затим управља мапирањем између ових тунела и MPLS L3 VPN-а, као што је IoT VPN. Процес је исти у edge cloud-у, креирајући IoT сегмент повезан од edge cloud-а до IP/MPLS окоснице и све до језгра cloud-а. Овај процес се може имплементирати на основу технологија и стандарда који су до сада зрели и доступни.
(3) Расподела мреже између рубног и језгра облака: IP/MPLS-SDN
Оно што сада преостаје је мобилна фронтхолд мрежа. Како ћемо ову мобилну фронтхолд мрежу раздвојити између рубног облака и 5G RU? Пре свега, прво мора бити дефинисана 5G front-haul мрежа. Постоје неке опције које се разматрају (нпр. увођење нове пакетно засноване форвард мреже редефинисањем функционалности DU и RU), али још увек није направљена стандардна дефиниција. Следећа слика је дијаграм представљен у радној групи ITU IMT 2020 и даје пример виртуелизоване фронтхолд мреже.
Пример сечења 5G C-RAN мреже од стране ITU организације
Време објаве: 02. фебруар 2024.
