5G en Netwerksnyding
Wanneer 5G wyd genoem word, is Network Slicing die mees besproke tegnologie onder hulle. Netwerkoperateurs soos KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT, en toerustingverskaffers soos Ericsson, Nokia, en Huawei glo almal dat Network Slicing die ideale netwerkargitektuur vir die 5G-era is.
Hierdie nuwe tegnologie stel operateurs in staat om verskeie virtuele end-tot-end netwerke in 'n hardeware-infrastruktuur te verdeel, en elke Network Slice is logies geïsoleer van die toestel, toegangsnetwerk, vervoernetwerk en kernnetwerk om aan die verskillende eienskappe van verskillende tipes dienste te voldoen.
Vir elke Netwerkskyf word toegewyde hulpbronne soos virtuele bedieners, netwerkbandwydte en diensgehalte ten volle gewaarborg. Aangesien skywe van mekaar geïsoleer is, sal foute of mislukkings in een skyf nie die kommunikasie van ander skywe beïnvloed nie.
Waarom benodig 5G netwerksnyding?
Van die verlede tot die huidige 4G-netwerk, bedien mobiele netwerke hoofsaaklik selfone, en doen oor die algemeen slegs 'n mate van optimalisering vir selfone. In die 5G-era moet mobiele netwerke egter toestelle van verskillende tipes en vereistes bedien. Baie van die toepassingscenario's wat genoem word, sluit in mobiele breëband, grootskaalse IoT en missie-kritieke IoT. Hulle benodig almal verskillende tipes netwerke en het verskillende vereistes in mobiliteit, rekeningkunde, sekuriteit, beleidsbeheer, latensie, betroubaarheid, ensovoorts.
Byvoorbeeld, 'n grootskaalse IoT-diens verbind vaste sensors om temperatuur, humiditeit, reënval, ens. te meet. Daar is geen behoefte aan oorhandigings, liggingopdaterings en ander kenmerke van die hoofbedienende telefone in die mobiele netwerk nie. Boonop vereis missie-kritieke IoT-dienste soos outonome bestuur en afstandbeheer van robotte 'n end-tot-end latensie van etlike millisekondes, wat baie verskil van mobiele breëbanddienste.
Hooftoepassingscenario's van 5G
Beteken dit dat ons 'n toegewyde netwerk vir elke diens benodig? Byvoorbeeld, een bedien 5G-selfone, een bedien 5G massiewe IoT, en een bedien 5G missie-kritieke IoT. Ons hoef nie, want ons kan netwerksnyding gebruik om verskeie logiese netwerke van 'n aparte fisiese netwerk te verdeel, wat 'n baie koste-effektiewe benadering is!
Toepassingsvereistes vir Netwerksnyding
Die 5G-netwerksnit wat in die 5G-witskrif wat deur die NGMN vrygestel is, beskryf word, word hieronder getoon:
Hoe implementeer ons end-tot-end Network Slicing?
(1) 5G draadlose toegangsnetwerk en kernnetwerk: NFV
In vandag se mobiele netwerk is die hooftoestel die selfoon. RAN (DU en RU) en kernfunksies word gebou vanaf toegewyde netwerktoerusting wat deur RAN-verskaffers verskaf word. Om netwerksnyding te implementeer, is Netwerkfunksievirtualisering (NFV) 'n voorvereiste. Basies is die hoofgedagte van NFV om die netwerkfunksiesagteware (dws MME, S/P-GW en PCRF in die pakketkern en DU in die RAN) alles in die virtuele masjiene op die kommersiële bedieners te ontplooi in plaas van afsonderlik in hul toegewyde netwerktoestelle. Op hierdie manier word die RAN as die randwolk behandel, terwyl die kernfunksie as die kernwolk behandel word. Die verbinding tussen VMS wat aan die rand geleë is en in die kernwolk word met behulp van SDN gekonfigureer. Dan word 'n sny vir elke diens geskep (dws telefoonsny, massiewe IoT-sny, missie-kritieke IoT-sny, ens.).
Hoe om een van die Network Slicing(I) te implementeer?
Die figuur hieronder toon hoe elke diensspesifieke toepassing gevirtualiseer en in elke sny geïnstalleer kan word. Byvoorbeeld, snywerk kan soos volg gekonfigureer word:
(1) UHD-snywerk: virtualisering van DU-, 5G-kern- (UP) en kasbedieners in die randwolk, en virtualisering van 5G-kern- (CP) en MVO-bedieners in die kernwolk
(2) Foon-snyding: virtualisering van 5G-kerne (UP en CP) en IMS-bedieners met volle mobiliteitsvermoëns in die kernwolk
(3) Grootskaalse IoT-snyding (bv. sensornetwerke): Die virtualisering van 'n eenvoudige en liggewig 5G-kern in die kernwolk het geen mobiliteitsbestuurvermoëns nie.
(4) Missie-kritieke IoT-snyding: Virtualisering van 5G-kerne (UP) en geassosieerde bedieners (bv. V2X-bedieners) in die randwolk om transmissielatensie te minimaliseer.
Tot dusver moes ons toegewyde snye skep vir dienste met verskillende vereistes. En die virtuele netwerkfunksies word op verskillende plekke in elke sny geplaas (d.w.s. randwolk of kernwolk) volgens verskillende dienskenmerke. Daarbenewens kan sommige netwerkfunksies, soos fakturering, beleidsbeheer, ens., in sommige snye nodig wees, maar nie in ander nie. Operateurs kan netwerksnyding aanpas soos hulle wil, en waarskynlik die mees koste-effektiewe manier.
Hoe om een van die Network Slicing(I) te implementeer?
(2) Netwerksnyding tussen rand- en kernwolk: IP/MPLS-SDN
Sagteware-gedefinieerde netwerke, hoewel 'n eenvoudige konsep toe dit die eerste keer bekendgestel is, word al hoe meer kompleks. As ons die vorm van Overlay as voorbeeld neem, kan SDN-tegnologie netwerkverbinding tussen virtuele masjiene op die bestaande netwerkinfrastruktuur bied.
End-tot-end Netwerk Sny
Eerstens kyk ons na hoe om te verseker dat die netwerkverbinding tussen die randwolk en die kernwolk virtuele masjiene veilig is. Die netwerk tussen die virtuele masjiene moet geïmplementeer word gebaseer op IP/MPLS-SDN en Transport SDN. In hierdie artikel fokus ons op IP/MPLS-SDN wat deur routerverskaffers verskaf word. Ericsson en Juniper bied albei IP/MPLS SDN-netwerkargitektuurprodukte aan. Die bewerkings is effens anders, maar die konnektiwiteit tussen SDN-gebaseerde VMS is baie soortgelyk.
In die kernwolk is gevirtualiseerde bedieners. In die hipervisor van die bediener, voer die ingeboude vRouter/vSwitch uit. Die SDN-beheerder verskaf die tonnelkonfigurasie tussen die gevirtualiseerde bediener en die DC G/W-router (die PE-router wat die MPLS L3 VPN in die wolkdatasentrum skep). Skep SDN-tunnels (dws MPLS GRE of VXLAN) tussen elke virtuele masjien (bv. 5G IoT-kern) en DC G/W-routers in die kernwolk.
Die SDN-beheerder bestuur dan die kartering tussen hierdie tonnels en die MPLS L3 VPN, soos die IoT VPN. Die proses is dieselfde in die randwolk, wat 'n IoT-sny skep wat vanaf die randwolk na die IP/MPLS-ruggraat en al die pad na die kernwolk verbind is. Hierdie proses kan geïmplementeer word op grond van tegnologieë en standaarde wat tot dusver volwasse en beskikbaar is.
(3) Netwerksnyding tussen rand- en kernwolk: IP/MPLS-SDN
Wat nou oorbly, is die mobiele fronthawl-netwerk. Hoe sny ons hierdie mobiele fronthold-netwerk tussen die randwolk en die 5G RU? Eerstens moet die 5G-fronthaul-netwerk eers gedefinieer word. Daar is 'n paar opsies onder bespreking (bv. die bekendstelling van 'n nuwe pakkie-gebaseerde voorwaartse netwerk deur die funksionaliteit van DU en RU te herdefinieer), maar geen standaarddefinisie is nog gemaak nie. Die volgende figuur is 'n diagram wat in die ITU IMT 2020-werkgroep aangebied is en gee 'n voorbeeld van 'n gevirtualiseerde fronthaul-netwerk.
Voorbeeld van 5G C-RAN Netwerk Slicing deur ITU Organisasie
Plasingstyd: 2 Februarie 2024
