מדוע 5G זקוק לחיתוך רשת, כיצד ליישם פרוסת רשת 5G?

5G ופריסת רשת
כאשר מוזכר 5G נרחב, פרוסת רשת היא הטכנולוגיה הנדונה ביותר שביניהם. מפעילי רשת כמו KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT, וספקי ציוד כמו אריקסון, נוקיה ו- Huawei מאמינים כי פרוסת רשת היא ארכיטקטורת הרשת האידיאלית לעידן 5G.
טכנולוגיה חדשה זו מאפשרת למפעילים לפצל רשתות וירטואליות מרובות מקצה לקצה בתשתית חומרה, וכל פרוסת רשת מבודדת באופן לוגי מהמכשיר, רשת גישה, רשת התחבורה ורשת הליבה כדי לעמוד במאפיינים השונים של שירותים שונים.
עבור כל פרוסת רשת, מובטחים משאבים ייעודיים כמו שרתים וירטואליים, רוחב פס רשת ואיכות השירות. מכיוון שפרוסות מבודדות זו מזו, שגיאות או כשלים בפרוסה אחת לא ישפיעו על תקשורת של פרוסות אחרות.

מדוע 5G זקוק לחיתוך רשת?
מהעבר לרשת 4G הנוכחית, רשתות סלולריות משרתות בעיקר טלפונים ניידים, ובאופן כללי רק מבצעים אופטימיזציה לטלפונים ניידים. עם זאת, בעידן 5G, רשתות ניידות צריכות לשרת מכשירים מסוגים שונים ודרישות. רבים מתרחישי היישומים שהוזכרו כוללים פס רחב נייד, IoT בקנה מידה גדול ו- IoT קריטי למשימה. כולם זקוקים לסוגים שונים של רשתות ויש להם דרישות שונות בניידות, חשבונאות, אבטחה, בקרת מדיניות, חביון, אמינות וכן הלאה.
לדוגמה, שירות IoT בקנה מידה גדול מחבר חיישנים קבועים למדידת טמפרטורה, לחות, גשמים וכו '. אין צורך במסירים, עדכוני מיקום ותכונות אחרות של הטלפונים העיקריים בהגשה ברשת הניידת. בנוסף, שירותי IoT קריטיים למשימה כמו נהיגה אוטונומית ושלט רחוק של רובוטים דורשים חביון מקצה לקצה של כמה אלפיות השנייה, השונה מאוד משירותי פס רחב נייד.

תרחישי יישום עיקריים של 5G
האם זה אומר שאנחנו זקוקים לרשת ייעודית לכל שירות? לדוגמה, אחד משרת טלפונים ניידים של 5G, אחד משרת 5 גרם IoT מאסיבי, ואחד משרת IoT קריטי של 5G משימה. איננו צריכים, מכיוון שאנו יכולים להשתמש בפרוסות רשת כדי לפצל רשתות לוגיות מרובות מרשת פיזית נפרדת, שהיא גישה חסכונית מאוד!

דרישות יישום לחיתוך רשת
פרוסת רשת 5G המתוארת בנייר הלבן 5G ששוחרר על ידי ה- NGMN מוצגת להלן:

כיצד אנו מיישמים פריסת רשת מקצה לקצה?
(1) רשת גישה אלחוטית 5G ורשת ליבה: NFV
ברשת הניידת של ימינו, המכשיר הראשי הוא הטלפון הנייד. RAN (DU ו- RU) ופונקציות הליבה בנויות מציוד רשת ייעודי המסופק על ידי ספקי RAN. ליישום פרוסת רשת, וירטואליזציה של פונקציות הרשת (NFV) היא תנאי מוקדם. בעיקרון, הרעיון המרכזי של NFV הוא לפרוס את תוכנת פונקציית הרשת (IE MME, S/P-GW ו- PCRF ב- Packet Core ו- DU ב- RAN) והכל במכונות הווירטואליות בשרתים המסחריים במקום בנפרד במכשירי הרשת הייעודיים שלהם. באופן זה, מתייחסים ל- RAN כאל ענן הקצה, ואילו פונקציית הליבה מתייחסת כאל ענן הליבה. החיבור בין VMs שנמצא בקצה ובענן הליבה מוגדר באמצעות SDN. לאחר מכן, נוצר פרוסה עבור כל שירות (כלומר פרוסת טלפון, פרוסת IoT מסיבית, פרוסת IoT קריטית משימה וכו ').

 

כיצד ליישם אחד מחיתוך הרשת (i)?
האיור שלהלן מראה כיצד ניתן להתקין כל יישום ספציפי לשירות ולהתקין בכל פרוסה. לדוגמה, ניתן להגדיר פרוסה כדלקמן:
(1) פרוסת UHD: וירטואליזציה של DU, 5G Core (UP) ושרתי מטמון בענן Edge, וירטואליזציה של 5G Core (CP) ושרתי MVO בענן הליבה
(2) פרוסת טלפון: וירטואליזציה של ליבות 5G (UP ו- CP) ושרתי IMS עם יכולות ניידות מלאות בענן הליבה
(3) פרוסת IoT בקנה מידה גדול (למשל, רשתות חיישנים): וירטואליזציה של ליבת 5G פשוטה וקלה בענן הליבה אין יכולות ניהול ניידות
(4) פרוסת IoT קריטית-קריטית: וירטואליזציה של ליבות 5G (UP) ושרתים נלווים (למשל, שרתי V2X) בענן הקצה למזעור חביון ההעברה
עד כה היינו צריכים ליצור פרוסות ייעודיות לשירותים עם דרישות שונות. ופונקציות הרשת הווירטואליות ממוקמות במיקומים שונים בכל פרוסה (כלומר, ענן קצה או ענן ליבה) על פי מאפייני שירות שונים. בנוסף, כמה פונקציות רשת, כגון חיוב, בקרת מדיניות וכו ', עשויות להיות נחוצות בפרוסות מסוימות, אך לא באחרים. מפעילים יכולים להתאים אישית את רשתות הרשת כמו שהם רוצים, וכנראה בדרך החסכונית ביותר.

כיצד ליישם אחד מחיתוך הרשת (i)?
(2) פרוסת רשת בין קצה לענן ליבה: IP/MPLS-SDN
רשת מוגדרת על ידי תוכנה, אף כי מושג פשוט בעת הצגתו לראשונה, הופך להיות מורכב יותר ויותר. טכנולוגיית SDN יכולה לספק צורה של שכבת -על, טכנולוגיית SDN יכולה לספק חיבור רשת בין מכונות וירטואליות בתשתית הרשת הקיימת.

פרוסת רשת מקצה לקצה
ראשית, אנו בוחנים כיצד להבטיח כי חיבור הרשת בין ענן Edge למכונות הווירטואליות Core Cloud הוא מאובטח. יש ליישם את הרשת בין המכונות הווירטואליות על בסיס IP/MPLS-SDN ו- SDTERT SDN. במאמר זה אנו מתמקדים ב- IP/MPLS-SDN המסופק על ידי ספקי נתבים. אריקסון וג'וניפר מציעים שניהם מוצרי ארכיטקטורת רשת IP/MPLS SDN. הפעולות שונות במקצת, אך הקישוריות בין VMs מבוססי SDN דומה מאוד.
בענן הליבה הם שרתים וירטואליים. ב- Hypervisor של השרת, הפעל את ה- Vrouter/Vswitch המובנה. בקר SDN מספק את תצורת המנהרה בין השרת הווירטואלי לנתב DC G/W (נתב ה- PE שיוצר את ה- MPLS L3 VPN במרכז הנתונים בענן). צור מנהרות SDN (כלומר MPLS GRE או VXLAN) בין כל מכונה וירטואלית (EG 5G IOT CORE) לבין נתבי DC G/W בענן הליבה.
לאחר מכן מבקר SDN מנהל את המיפוי בין מנהרות אלה ל- MPLS L3 VPN, כמו ה- IoT VPN. התהליך זהה בענן הקצה, ויוצר פרוסת IoT המחוברת מענן הקצה לעמוד השדרה IP/MPLS וכל הדרך לענן הליבה. ניתן ליישם תהליך זה על סמך טכנולוגיות וסטנדרטים הבוגרים וזמינים עד כה.
(3) פרוסת רשת בין קצה לענן ליבה: IP/MPLS-SDN
מה שנשאר עכשיו הוא רשת Fronthawall הניידת. איך נחתך את הרשת החזיתית הניידת הזו בין ענן Edge ל- 5G RU? ראשית, יש להגדיר תחילה את רשת 5G הקדמית. ישנן כמה אפשרויות הנדונות (למשל, הצגת רשת קדימה מבוססת מנות חדשה על ידי הגדרה מחודשת של הפונקציונליות של DU ו- RU), אך עדיין לא הוגדרה הגדרה סטנדרטית. הדמות הבאה היא תרשים המוצג בקבוצת העבודה IMT 2020 IMT 2020 ונותן דוגמא לרשת Fronhaul וירטואלית.

דוגמה לחיתוך רשת 5 גרם C-RAN על ידי ארגון ITU