5G un tīkla sagriešana
Kad plaši tiek pieminēts 5G, tīkla sadalījums ir visvairāk apspriestā tehnoloģija. Tīkla operatori, piemēram, KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT, un iekārtu pārdevēji, piemēram, Ericsson, Nokia un Huawei, visi uzskata, ka tīkla sadalījums ir ideāla tīkla arhitektūra 5G laikmetam.
Šī jaunā tehnoloģija ļauj operatoriem aparatūras infrastruktūrā sadalīt vairākus virtuālus pilnīgus tīklus, un katra tīkla daļa ir loģiski izolēta no ierīces, piekļuves tīkla, transporta tīkla un pamattīkla, lai atbilstu dažādu pakalpojumu veidu atšķirīgajām īpašībām.
Katrai tīkla daļai ir pilnībā garantēti īpaši resursi, piemēram, virtuālie serveri, tīkla joslas platums un pakalpojumu kvalitāte. Tā kā daļas ir izolētas viena no otras, kļūdas vai kļūmes vienā daļā neietekmēs citu daļu saziņu.
Kāpēc 5G ir nepieciešama tīkla sadalīšana?
No pagātnes līdz mūsdienām 4G tīklā mobilie tīkli galvenokārt apkalpo mobilos tālruņus un parasti veic tikai zināmu optimizāciju mobilajiem tālruņiem. Tomēr 5G laikmetā mobilajiem tīkliem ir jāapkalpo dažādu veidu un prasību ierīces. Daudzi no minētajiem lietojumu scenārijiem ietver mobilo platjoslu, liela mēroga lietu internetu un misijai kritisku lietu internetu. Tiem visiem ir nepieciešami dažāda veida tīkli un atšķirīgas prasības mobilitātes, uzskaites, drošības, politikas kontroles, latentuma, uzticamības un tā tālāk jomās.
Piemēram, liela mēroga lietu interneta pakalpojums savieno fiksētus sensorus, lai mērītu temperatūru, mitrumu, nokrišņus utt. Nav nepieciešamas sakaru pārslēgšanas, atrašanās vietas atjaunināšanas un citas galveno apkalpojošo tālruņu funkcijas mobilajā tīklā. Turklāt tādiem misijai kritiski svarīgiem lietu interneta pakalpojumiem kā autonomā braukšana un robotu tālvadība ir nepieciešama vairāku milisekundžu pilna latentuma, kas ļoti atšķiras no mobilā platjoslas pakalpojumiem.
5G galvenie pielietojuma scenāriji
Vai tas nozīmē, ka katram pakalpojumam ir nepieciešams atsevišķs tīkls? Piemēram, viens apkalpo 5G mobilos tālruņus, viens 5G masveida lietu internetu un vēl viens 5G misijai kritiski svarīgu lietu internetu. Mums tas nav nepieciešams, jo mēs varam izmantot tīkla sadalījumu, lai atdalītu vairākus loģiskos tīklus no atsevišķa fiziskā tīkla, kas ir ļoti izmaksu ziņā efektīva pieeja!
Tīkla sagriešanas lietojumprogrammu prasības
NGMN publicētajā 5G informatīvajā dokumentā aprakstītā 5G tīkla daļa ir parādīta zemāk:
Kā mēs ieviešam pilnīgu tīkla sadalījumu?
(1)5G bezvadu piekļuves tīkls un pamattīkls: NFV
Mūsdienu mobilo sakaru tīklā galvenā ierīce ir mobilais tālrunis. RAN (DU un RU) un pamatfunkcijas tiek veidotas no speciāla tīkla aprīkojuma, ko nodrošina RAN pārdevēji. Lai ieviestu tīkla sadalījumu, priekšnoteikums ir tīkla funkciju virtualizācija (NFV). Būtībā NFV galvenā ideja ir izvietot tīkla funkciju programmatūru (t. i., MME, S/P-GW un PCRF pakešu kodolā un DU RAN) virtuālajās mašīnās komerciālajos serveros, nevis atsevišķi to speciālajās tīkla ierīcēs. Tādā veidā RAN tiek uzskatīts par perifērijas mākoni, savukārt pamatfunkcija tiek uzskatīta par kodola mākoni. Savienojums starp VMS, kas atrodas perifērijā un kodola mākonī, tiek konfigurēts, izmantojot SDN. Pēc tam katram pakalpojumam tiek izveidota šķēle (t. i., tālruņa šķēle, masveida lietu interneta šķēle, misijai kritiski svarīga lietu interneta šķēle utt.).
Kā ieviest vienu no tīkla šķēlēšanas (I) metodēm?
Zemāk redzamajā attēlā ir parādīts, kā katru pakalpojumam specifisko lietojumprogrammu var virtualizēt un instalēt katrā šķēlē. Piemēram, šķēlēšanu var konfigurēt šādi:
(1) UHD sagriešana: DU, 5G kodola (UP) un kešatmiņas serveru virtualizācija perifērijas mākonī, kā arī 5G kodola (CP) un MVO serveru virtualizācija kodola mākonī.
(2) Tālruņu sagriešana: 5G kodolu (UP un CP) un IMS serveru virtualizācija ar pilnām mobilitātes iespējām kodola mākonī
(3) Liela mēroga lietu interneta sagriešana (piemēram, sensoru tīkli): vienkārša un viegla 5G kodola virtualizācija kodola mākonī nenodrošina mobilitātes pārvaldības iespējas.
(4) Misijai kritiska lietu interneta sagriešana: 5G kodolu (UP) un saistīto serveru (piemēram, V2X serveru) virtualizācija perifērijas mākonī, lai samazinātu pārraides latentumu
Līdz šim mums bija jāizveido atsevišķas šķēles pakalpojumiem ar atšķirīgām prasībām. Un virtuālā tīkla funkcijas tiek novietotas dažādās vietās katrā šķēlē (t. i., perifērijas mākonī vai pamata mākonī) atbilstoši dažādām pakalpojumu īpašībām. Turklāt dažas tīkla funkcijas, piemēram, norēķini, politikas kontrole utt., var būt nepieciešamas dažās šķēlēs, bet ne citās. Operatori var pielāgot tīkla šķēlēšanu sev vēlamā veidā, un, iespējams, visrentablākajā veidā.
Kā ieviest vienu no tīkla šķēlēšanas (I) metodēm?
(2) Tīkla sadalīšana starp perifērijas un galveno mākoni: IP/MPLS-SDN
Programmatūras definēta tīklošana, lai gan sākotnēji tā bija vienkārša koncepcija, kļūst arvien sarežģītāka. Piemēram, SDN tehnoloģija, izmantojot pārklājumu, var nodrošināt tīkla savienojumu starp virtuālajām mašīnām esošajā tīkla infrastruktūrā.
Pilna tīkla sagriešana
Vispirms mēs aplūkojam, kā nodrošināt drošu tīkla savienojumu starp perifērijas mākoni un pamata mākoņa virtuālajām mašīnām. Tīkls starp virtuālajām mašīnām ir jāievieš, pamatojoties uz IP/MPLS-SDN un transporta SDN. Šajā rakstā mēs koncentrējamies uz IP/MPLS-SDN, ko nodrošina maršrutētāju pārdevēji. Gan Ericsson, gan Juniper piedāvā IP/MPLS SDN tīkla arhitektūras produktus. Darbības nedaudz atšķiras, taču savienojamība starp SDN balstītām VMS ir ļoti līdzīga.
Galvenajā mākonī atrodas virtualizēti serveri. Servera hipervizorā palaidiet iebūvēto vRouter/vSwitch. SDN kontrolieris nodrošina tuneļa konfigurāciju starp virtualizēto serveri un DC G/W maršrutētāju (PE maršrutētāju, kas mākoņa datu centrā izveido MPLS L3 VPN). Izveidojiet SDN tuneļus (t. i., MPLS GRE vai VXLAN) starp katru virtuālo mašīnu (p. i., 5G IoT kodolu) un DC G/W maršrutētājiem pamata mākonī.
Pēc tam SDN kontrolieris pārvalda kartēšanu starp šiem tuneļiem un MPLS L3 VPN, piemēram, IoT VPN. Process ir tāds pats arī perifērijas mākonī, izveidojot lietu interneta šķēli, kas savienota no perifērijas mākoņa ar IP/MPLS mugurkaulu un līdz pat kodola mākonim. Šo procesu var ieviest, pamatojoties uz tehnoloģijām un standartiem, kas ir nobriedušas un pieejamas jau tagad.
(3) Tīkla sadalīšana starp perifērijas un galveno mākoni: IP/MPLS-SDN
Tagad atliek tikai mobilais priekšējās līnijas tīkls. Kā mēs varam atdalīt šo mobilo priekšējās līnijas tīklu starp perifērijas mākoni un 5G RU? Pirmkārt, vispirms ir jādefinē 5G priekšējās līnijas tīkls. Tiek apspriestas dažas iespējas (piemēram, jauna pakešu bāzes priekšējās līnijas tīkla ieviešana, pārdefinējot DU un RU funkcionalitāti), taču standarta definīcija vēl nav izstrādāta. Šis attēls ir diagramma, kas prezentēta ITU IMT 2020 darba grupā un sniedz virtualizēta priekšējās līnijas tīkla piemēru.
ITU organizācijas 5G C-RAN tīkla sagriešanas piemērs
Publicēšanas laiks: 2024. gada 2. februāris
