5G και τεμαχισμό δικτύου
Όταν αναφέρεται ευρέως το 5G, η τεμαχισμό του δικτύου είναι η πιο συζητημένη τεχνολογία μεταξύ τους. Οι φορείς εκμετάλλευσης δικτύων όπως η KT, η SK Telecom, η China Mobile, η DT, η KDDI, η NTT και οι προμηθευτές εξοπλισμού όπως η Ericsson, η Nokia και η Huawei πιστεύουν ότι η τεμαχισμό του δικτύου είναι η ιδανική αρχιτεκτονική δικτύου για την εποχή των 5G.
Αυτή η νέα τεχνολογία επιτρέπει στους χειριστές να χωρίζουν πολλαπλά εικονικά δίκτυα από άκρο σε άκρο σε μια υποδομή υλικού και κάθε φέτα δικτύου είναι λογικά απομονωμένη από τη συσκευή, το δίκτυο πρόσβασης, το δίκτυο μεταφορών και το κεντρικό δίκτυο για να ικανοποιήσει τα διαφορετικά χαρακτηριστικά διαφόρων τύπων υπηρεσιών.
Για κάθε φέτα δικτύου, οι ειδικοί πόροι, όπως οι εικονικοί διακομιστές, το εύρος ζώνης δικτύου και η ποιότητα των υπηρεσιών, είναι πλήρως εγγυημένοι. Δεδομένου ότι οι φέτες απομονώνονται μεταξύ τους, τα σφάλματα ή οι αποτυχίες σε μία φέτα δεν θα επηρεάσουν την επικοινωνία άλλων φέτες.
Γιατί το 5G χρειάζεται τεμαχισμό δικτύου;
Από το παρελθόν στο τρέχον δίκτυο 4G, τα κινητά δίκτυα εξυπηρετούν κυρίως κινητά τηλέφωνα και γενικά κάνουν μόνο κάποια βελτιστοποίηση για κινητά τηλέφωνα. Ωστόσο, στην εποχή των 5G, τα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας πρέπει να εξυπηρετούν συσκευές διαφόρων τύπων και απαιτήσεων. Πολλά από τα σενάρια εφαρμογής που αναφέρονται περιλαμβάνουν κινητά ευρυζωνικά, μεγάλης κλίμακας IoT και IoT κρίσιμο για την αποστολή. Όλοι χρειάζονται διαφορετικούς τύπους δικτύων και έχουν διαφορετικές απαιτήσεις στην κινητικότητα, τη λογιστική, την ασφάλεια, τον έλεγχο της πολιτικής, την καθυστέρηση, την αξιοπιστία και ούτω καθεξής.
Για παράδειγμα, μια υπηρεσία IoT μεγάλης κλίμακας συνδέει σταθερούς αισθητήρες για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, της υγρασίας, των βροχοπτώσεων κλπ. Δεν υπάρχει ανάγκη για μεταβολές, ενημερώσεις τοποθεσίας και άλλα χαρακτηριστικά των κυριότερων τηλεφώνων στο δίκτυο κινητής τηλεφωνίας. Επιπλέον, οι υπηρεσίες IoT που είναι κρίσιμες για τις αποστολές, όπως ο αυτόνομος οδηγός και το τηλεχειριστήριο των ρομπότ, απαιτούν καθυστέρηση από άκρο σε άκρο πολλών χιλιοστών του δευτερολέπτου, το οποίο είναι πολύ διαφορετικό από τις κινητές ευρυζωνικές υπηρεσίες.
Κύρια σενάρια εφαρμογής 5G
Αυτό σημαίνει ότι χρειαζόμαστε ένα ειδικό δίκτυο για κάθε υπηρεσία; Για παράδειγμα, το ένα σερβίρει 5G κινητά τηλέφωνα, το ένα σερβίρει 5G μαζική IoT, και ένα σερβίρει 5G αποστολή κριτική IoT. Δεν χρειάζεται, επειδή μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το δίκτυο Slicing για να χωρίσουμε πολλαπλά λογικά δίκτυα από ένα ξεχωριστό φυσικό δίκτυο, το οποίο είναι μια πολύ αποδοτική προσέγγιση!
Απαιτήσεις εφαρμογής για τεμαχισμό δικτύου
Η φέτα δικτύου 5G που περιγράφεται στη Λευκή Βίβλος 5G που κυκλοφόρησε από το NGMN φαίνεται παρακάτω:
Πώς εφαρμόζουμε το τεμαχισμό δικτύου από άκρο σε άκρο;
(1) Δίκτυο ασύρματης πρόσβασης 5G: NFV: NFV
Στο σημερινό δίκτυο κινητής τηλεφωνίας, η κύρια συσκευή είναι το κινητό τηλέφωνο. Το RAN (DU και RU) και οι βασικές λειτουργίες κατασκευάζονται από ειδικό εξοπλισμό δικτύου που παρέχονται από τους πωλητές RAN. Για την εφαρμογή του τεμαχισμού του δικτύου, η Virtualization Network Virtualization (NFV) αποτελεί προϋπόθεση. Βασικά, η κύρια ιδέα του NFV είναι η ανάπτυξη του λογισμικού λειτουργίας δικτύου (δηλαδή MME, S/P-GW και PCRF στον πυρήνα του πακέτου και στο DU στο RAN) όλα στα εικονικά μηχανήματα στους εμπορικούς διακομιστές αντί να χωριστά στις ειδικές συσκευές δικτύου τους. Με αυτόν τον τρόπο, το RAN αντιμετωπίζεται ως σύννεφο άκρων, ενώ η λειτουργία του πυρήνα αντιμετωπίζεται ως το σύννεφο πυρήνα. Η σύνδεση μεταξύ VM που βρίσκεται στην άκρη και στο σύννεφο πυρήνα έχει ρυθμιστεί χρησιμοποιώντας SDN. Στη συνέχεια, δημιουργείται μια φέτα για κάθε υπηρεσία (δηλαδή φέτα τηλεφώνου, τεράστια φέτα IoT, κριτική αποστολή IoT, κλπ.).
Πώς να εφαρμόσετε ένα από τα τεμαχισμό του δικτύου (i);
Το παρακάτω σχήμα δείχνει τον τρόπο με τον οποίο κάθε εφαρμογή για συγκεκριμένη υπηρεσία μπορεί να εικονογραφηθεί και να εγκατασταθεί σε κάθε φέτα. Για παράδειγμα, η τεμαχισμό μπορεί να ρυθμιστεί ως εξής:
(1) Slicing UHD: Virtualizing DU, 5G Core (UP) και Cache Servers στο Cloud Edge και Virtualizing 5G Core (CP) και MVO Servers στο Core Cloud
(2) Τεχνοποίηση τηλεφώνου: Εικονικοποιώντας τους πυρήνες 5G (UP και CP) και IMS Servers με δυνατότητες πλήρους κινητικότητας στο Core Cloud
(3) Μεγάλη κλίμακα IoT Slicing (π.χ. δίκτυα αισθητήρων): Εικονικοποίηση ενός απλού και ελαφρού πυρήνα 5G στο σύννεφο πυρήνα δεν έχει δυνατότητες διαχείρισης κινητικότητας
(4) Κίτη κρίσιμης σημασίας για την αποστολή: Virtualizing 5G Cores (UP) και συναφείς διακομιστές (π.χ. διακομιστές V2X) στο Cloud Edge για ελαχιστοποίηση της καθυστέρησης μετάδοσης
Μέχρι στιγμής, χρειαζόμασταν να δημιουργήσουμε ειδικές φέτες για υπηρεσίες με διαφορετικές απαιτήσεις. Και οι λειτουργίες του εικονικού δικτύου τοποθετούνται σε διαφορετικές τοποθεσίες σε κάθε φέτα (δηλαδή, σύννεφο άκρου ή πυρήνα σύννεφο) σύμφωνα με διαφορετικά χαρακτηριστικά εξυπηρέτησης. Επιπλέον, ορισμένες λειτουργίες δικτύου, όπως η χρέωση, ο έλεγχος της πολιτικής κ.λπ., μπορεί να είναι απαραίτητες σε ορισμένες φέτες, αλλά όχι σε άλλες. Οι φορείς εκμετάλλευσης μπορούν να προσαρμόσουν το δίκτυο που κόβουν τον τρόπο που θέλουν και ίσως ο πιο οικονομικά αποδοτικός τρόπος.
Πώς να εφαρμόσετε ένα από τα τεμαχισμό του δικτύου (i);
(2) Τεμφυλάκιση δικτύου μεταξύ Edge και Core Cloud: IP/MPLS-SDN
Το λογισμικό που καθορίζεται από τη δικτύωση, αν και μια απλή ιδέα όταν εισήχθη για πρώτη φορά, γίνεται όλο και πιο περίπλοκη. Λαμβάνοντας τη μορφή επικάλυψης ως παράδειγμα, η τεχνολογία SDN μπορεί να παρέχει σύνδεση δικτύου μεταξύ των εικονικών μηχανών στην υπάρχουσα υποδομή δικτύου.
Τεχνική τεμαχισμό δικτύου από άκρο σε άκρο
Πρώτον, εξετάζουμε πώς να διασφαλίσουμε ότι η σύνδεση δικτύου μεταξύ του Cloud Edge και των εικονικών μηχανών Core Cloud είναι ασφαλής. Το δίκτυο μεταξύ των εικονικών μηχανών πρέπει να εφαρμοστεί με βάση το IP/MPLS-SDN και το SDN μεταφοράς. Σε αυτή την εργασία, εστιάζουμε σε IP/MPLS-SDN που παρέχεται από προμηθευτές δρομολογητών. Η Ericsson και η Juniper προσφέρουν και τα δύο προϊόντα αρχιτεκτονικής δικτύου IP/MPLS. Οι λειτουργίες είναι ελαφρώς διαφορετικές, αλλά η συνδεσιμότητα μεταξύ VMS με βάση το SDN είναι πολύ παρόμοια.
Στο σύννεφο πυρήνα υπάρχουν εικονικοί διακομιστές. Στο Hypervisor του διακομιστή, εκτελέστε το ενσωματωμένο vrouter/vswitch. Ο ελεγκτής SDN παρέχει τη διαμόρφωση της σήραγγας μεταξύ του εικονικοποιημένου διακομιστή και του δρομολογητή DC G/W (ο δρομολογητής PE που δημιουργεί το MPLS L3 VPN στο κέντρο δεδομένων σύννεφων). Δημιουργήστε σήραγγες SDN (δηλαδή MPLS GRE ή VXLAN) μεταξύ κάθε εικονικής μηχανής (π.χ. πυρήνα IoT) και δρομολογητών DC G/W στο σύννεφο πυρήνα.
Στη συνέχεια, ο ελεγκτής SDN διαχειρίζεται τη χαρτογράφηση μεταξύ αυτών των σηράγγων και του MPLS L3 VPN, όπως το IoT VPN. Η διαδικασία είναι η ίδια στο Cloud Edge, δημιουργώντας μια φέτα IoT που συνδέεται από το σύννεφο Edge στη ραχοκοκαλιά IP/MPLS και μέχρι το σύννεφο του πυρήνα. Αυτή η διαδικασία μπορεί να εφαρμοστεί βάσει τεχνολογιών και προτύπων που είναι ώριμα και διαθέσιμα μέχρι στιγμής.
(3) Τεχνική διέγερση δικτύου μεταξύ Edge και Core Cloud: IP/MPLS-SDN
Αυτό που παραμένει τώρα είναι το κινητό δίκτυο Fronthawall. Πώς κόβουμε αυτό το κινητό δίκτυο Fronthold μεταξύ του Edge Cloud και του 5G RU; Πρώτα απ 'όλα, το δίκτυο Front-Haul 5G πρέπει να ορίζεται πρώτα. Υπάρχουν ορισμένες επιλογές υπό συζήτηση (π.χ., εισάγοντας ένα νέο δίκτυο με βάση το πακέτο, επαναπροσδιορίζοντας τη λειτουργικότητα των DU και RU), αλλά δεν έχει γίνει ακόμη κανένας τυπικός ορισμός. Το ακόλουθο σχήμα είναι ένα διάγραμμα που παρουσιάζεται στην ομάδα εργασίας ITU IMT 2020 και δίνει ένα παράδειγμα ενός εικονικοποιημένου δικτύου Fronhaul.
Παράδειγμα 5G C-RAN Network Slicing από τον οργανισμό ITU
Χρόνος δημοσίευσης: Φεβ-02-2024
