5G og Network Slicing
Når 5G er mye omtalt, er Network Slicing den mest diskuterte teknologien blant dem.Nettverksoperatører som KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT og utstyrsleverandører som Ericsson, Nokia og Huawei mener alle at Network Slicing er den ideelle nettverksarkitekturen for 5G-æraen.
Denne nye teknologien lar operatører dele flere virtuelle ende-til-ende-nettverk i en maskinvareinfrastruktur, og hver Network Slice er logisk isolert fra enheten, tilgangsnettverket, transportnettverket og kjernenettverket for å møte de ulike egenskapene til ulike typer tjenester.
For hver Network Slice er dedikerte ressurser som virtuelle servere, nettverksbåndbredde og tjenestekvalitet fullt garantert.Siden skiver er isolert fra hverandre, vil ikke feil eller feil i en skive påvirke kommunikasjonen til andre skiver.
Hvorfor trenger 5G Network Slicing?
Fra fortiden til dagens 4G-nettverk betjener mobilnettverk hovedsakelig mobiltelefoner, og utfører generelt bare noe optimalisering for mobiltelefoner.Men i 5G-tiden må mobilnettverk betjene enheter av ulike typer og krav.Mange av applikasjonsscenarioene som er nevnt inkluderer mobilt bredbånd, storskala iot og virksomhetskritisk iot.De trenger alle ulike typer nettverk og har ulike krav innen mobilitet, regnskap, sikkerhet, policykontroll, latens, pålitelighet og så videre.
For eksempel kobler en storskala iot-tjeneste sammen faste sensorer for å måle temperatur, luftfuktighet, nedbør osv. Det er ikke behov for overleveringer, posisjonsoppdateringer og andre funksjoner på de viktigste betjenende telefonene i mobilnettet.I tillegg krever virksomhetskritiske iot-tjenester som autonom kjøring og fjernstyring av roboter ende-til-ende-latens på flere millisekunder, noe som er veldig forskjellig fra mobile bredbåndstjenester.
Hovedapplikasjonsscenarier for 5G
Betyr dette at vi trenger et dedikert nettverk for hver tjeneste?For eksempel betjener en 5G-mobiltelefoner, en betjener 5G massiv iot, og en betjener 5G misjonskritisk iot.Det trenger vi ikke, fordi vi kan bruke nettverksskjæring til å dele ut flere logiske nettverk fra et eget fysisk nettverk, noe som er en svært kostnadseffektiv tilnærming!
Applikasjonskrav for nettverksskjæring
5G-nettverksdelen beskrevet i 5G-hvitboken utgitt av NGMN er vist nedenfor:
Hvordan implementerer vi ende-til-ende Network Slicing?
(1)5G trådløst tilgangsnettverk og kjernenettverk: NFV
I dagens mobilnett er hovedenheten mobiltelefonen.RAN(DU og RU) og kjernefunksjoner er bygget fra dedikert nettverksutstyr levert av RAN-leverandører.For å implementere nettverksslicing er Network Function Virtualization (NFV) en forutsetning.I utgangspunktet er hovedideen til NFV å distribuere nettverksfunksjonsprogramvaren (dvs. MME, S/P-GW og PCRF i pakkekjernen og DU i RAN) alt i de virtuelle maskinene på kommersielle servere i stedet for separat i deres dedikerte nettverksenheter.På denne måten behandles RAN som kantskyen, mens kjernefunksjonen behandles som kjerneskyen.Forbindelsen mellom VMS plassert på kanten og i kjerneskyen konfigureres ved hjelp av SDN.Deretter opprettes et stykke for hver tjeneste (dvs. telefonstykke, massivt iot-stykke, oppdragskritisk iot-stykke, etc.).
Hvordan implementere en av Network Slicing(I)?
Figuren nedenfor viser hvordan hver tjenestespesifikk applikasjon kan virtualiseres og installeres i hver del.For eksempel kan skjæring konfigureres som følger:
(1)UHD-skjæring: virtualisering av DU-, 5G-kjerne (UP) og cache-servere i kantskyen, og virtualisering av 5G-kjerne (CP) og MVO-servere i kjerneskyen
(2) Telefonskjæring: virtualisering av 5G-kjerner (UP og CP) og IMS-servere med full mobilitetsevne i kjerneskyen
(3) Iot-skjæring i stor skala (f.eks. sensornettverk): Virtualisering av en enkel og lett 5G-kjerne i kjerneskyen har ingen mulighet for mobilitetsadministrasjon
(4) Oppdragskritisk iot-slicing: Virtualisering av 5G-kjerner (UP) og tilhørende servere (f.eks. V2X-servere) i kantskyen for å minimere overføringsforsinkelsen
Så langt har vi hatt behov for å lage dedikerte skiver for tjenester med ulike krav.Og de virtuelle nettverksfunksjonene er plassert på forskjellige steder i hver del (dvs. kantsky eller kjernesky) i henhold til forskjellige tjenestekarakteristikker.I tillegg kan noen nettverksfunksjoner, for eksempel fakturering, policykontroll osv., være nødvendige i noen stykker, men ikke i andre.Operatører kan tilpasse nettverksskjæring slik de vil, og sannsynligvis den mest kostnadseffektive måten.
Hvordan implementere en av Network Slicing(I)?
(2) Nettverksskjæring mellom kant- og kjernesky: IP/MPLS-SDN
Programvaredefinert nettverk, selv om det var et enkelt konsept da det først ble introdusert, blir stadig mer komplekst.I form av Overlay som eksempel kan SDN-teknologi gi nettverksforbindelse mellom virtuelle maskiner på den eksisterende nettverksinfrastrukturen.
End-to-end Network Slicing
For det første ser vi på hvordan vi sikrer at nettverksforbindelsen mellom kantskyen og de virtuelle kjerneskymaskinene er sikker.Nettverket mellom de virtuelle maskinene må implementeres basert på IP/MPLS-SDN og Transport SDN.I denne artikkelen fokuserer vi på IP/MPLS-SDN levert av ruterleverandører.Ericsson og Juniper tilbyr begge IP/MPLS SDN-nettverksarkitekturprodukter.Operasjonene er litt forskjellige, men tilkoblingen mellom SDN-basert VMS er veldig lik.
I kjerneskyen er virtualiserte servere.Kjør den innebygde vRouter/vSwitch i hypervisoren til serveren.SDN-kontrolleren gir tunnelkonfigurasjonen mellom den virtualiserte serveren og DC G/W-ruteren (PE-ruteren som lager MPLS L3 VPN i skydatasenteret).Lag SDN-tunneler (dvs. MPLS GRE eller VXLAN) mellom hver virtuell maskin (f.eks. 5G IoT-kjerne) og DC G/W-rutere i kjerneskyen.
SDN-kontrolleren administrerer deretter kartleggingen mellom disse tunnelene og MPLS L3 VPN, for eksempel IoT VPN.Prosessen er den samme i kantskyen, og skaper en iot-slice koblet fra kantskyen til IP/MPLS-ryggraden og hele veien til kjerneskyen.Denne prosessen kan implementeres basert på teknologier og standarder som er modne og tilgjengelige så langt.
(3) Nettverksskjæring mellom kant- og kjernesky: IP/MPLS-SDN
Det som gjenstår nå er det mobile fronthawall-nettverket.Hvordan kutter vi dette mobile fronthold-nettverket mellom kantskyen og 5G RU?Først av alt må 5G-front-haul-nettverket defineres først.Det er noen alternativer under diskusjon (f.eks. å introdusere et nytt pakkebasert viderekoblingsnettverk ved å omdefinere funksjonaliteten til DU og RU), men ingen standarddefinisjon har blitt laget ennå.Følgende figur er et diagram presentert i ITU IMT 2020-arbeidsgruppen og gir et eksempel på et virtualisert fronhaul-nettverk.
Eksempel på 5G C-RAN Network Slicing av ITU-organisasjonen
Innleggstid: 02-02-2024
