5G dan Penghirisan Rangkaian
Apabila 5G disebut secara meluas, Network Slicing merupakan teknologi yang paling banyak dibincangkan. Pengendali rangkaian seperti KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT dan vendor peralatan seperti Ericsson, Nokia dan Huawei semuanya percaya bahawa Network Slicing merupakan seni bina rangkaian yang ideal untuk era 5G.
Teknologi baharu ini membolehkan pengendali memisahkan berbilang rangkaian maya hujung ke hujung dalam infrastruktur perkakasan, dan setiap Network Slice diasingkan secara logik daripada peranti, rangkaian akses, rangkaian pengangkutan dan rangkaian teras untuk memenuhi ciri-ciri berbeza bagi pelbagai jenis perkhidmatan.
Bagi setiap Slice Rangkaian, sumber khusus seperti pelayan maya, lebar jalur rangkaian dan kualiti perkhidmatan dijamin sepenuhnya. Memandangkan slice diasingkan antara satu sama lain, ralat atau kegagalan dalam satu slice tidak akan menjejaskan komunikasi slice yang lain.
Mengapa 5G memerlukan Penghirisan Rangkaian?
Dari rangkaian 4G dahulu hingga kini, rangkaian mudah alih kebanyakannya digunakan untuk telefon bimbit, dan secara amnya hanya melakukan beberapa pengoptimuman untuk telefon bimbit. Walau bagaimanapun, dalam era 5G, rangkaian mudah alih perlu digunakan untuk peranti pelbagai jenis dan keperluan. Banyak senario aplikasi yang dinyatakan termasuk jalur lebar mudah alih, IoT berskala besar dan IoT kritikal misi. Kesemuanya memerlukan pelbagai jenis rangkaian dan mempunyai keperluan yang berbeza dalam mobiliti, perakaunan, keselamatan, kawalan dasar, kependaman, kebolehpercayaan dan sebagainya.
Contohnya, perkhidmatan iot berskala besar menghubungkan sensor tetap untuk mengukur suhu, kelembapan, hujan, dan sebagainya. Tidak perlu untuk penyerahan, kemas kini lokasi dan ciri-ciri lain bagi telefon perkhidmatan utama dalam rangkaian mudah alih. Di samping itu, perkhidmatan iot kritikal misi seperti pemanduan autonomi dan kawalan jauh robot memerlukan latensi hujung ke hujung selama beberapa milisaat, yang sangat berbeza daripada perkhidmatan jalur lebar mudah alih.
Senario Aplikasi Utama 5G
Adakah ini bermakna kita memerlukan rangkaian khusus untuk setiap perkhidmatan? Contohnya, satu untuk telefon bimbit 5G, satu untuk IoT besar-besaran 5G, dan satu lagi untuk IoT misi kritikal 5G. Kita tidak perlu berbuat demikian, kerana kita boleh menggunakan penghirisan rangkaian untuk memisahkan berbilang rangkaian logik daripada rangkaian fizikal yang berasingan, yang merupakan pendekatan yang sangat kos efektif!
Keperluan Permohonan untuk Penghirisan Rangkaian
Bahagian rangkaian 5G yang diterangkan dalam kertas putih 5G yang dikeluarkan oleh NGMN ditunjukkan di bawah:
Bagaimanakah kita melaksanakan Penghirisan Rangkaian hujung ke hujung?
(1) Rangkaian akses tanpa wayar 5G dan rangkaian teras: NFV
Dalam rangkaian mudah alih hari ini, peranti utama ialah telefon bimbit. RAN(DU dan RU) dan fungsi teras dibina daripada peralatan rangkaian khusus yang disediakan oleh vendor RAN. Untuk melaksanakan penghirisan rangkaian, Virtualisasi Fungsi Rangkaian (NFV) adalah prasyarat. Pada asasnya, idea utama NFV adalah untuk menggunakan perisian fungsi rangkaian (iaitu MME, S/P-GW dan PCRF dalam teras paket dan DU dalam RAN) semuanya dalam mesin maya pada pelayan komersial dan bukannya secara berasingan dalam peranti rangkaian khusus mereka. Dengan cara ini, RAN dianggap sebagai awan pinggir, manakala fungsi teras dianggap sebagai awan teras. Sambungan antara VMS yang terletak di pinggir dan dalam awan teras dikonfigurasikan menggunakan SDN. Kemudian, hirisan dicipta untuk setiap perkhidmatan (iaitu hirisan telefon, hirisan iot besar-besaran, hirisan iot kritikal misi, dsb.).
Bagaimanakah cara melaksanakan salah satu Network Slicing(I)?
Rajah di bawah menunjukkan bagaimana setiap aplikasi khusus perkhidmatan boleh divirtualisasikan dan dipasang dalam setiap hirisan. Contohnya, penghirisan boleh dikonfigurasikan seperti berikut:
(1) Penghirisan UHD: memvirtualisasikan pelayan DU, teras 5G (UP) dan cache dalam awan pinggir, dan memvirtualisasikan pelayan teras 5G (CP) dan MVO dalam awan teras
(2) Penghirisan telefon: memvirtualisasikan teras 5G (UP dan CP) dan pelayan IMS dengan keupayaan mobiliti penuh dalam awan teras
(3) Penghirisan IoT berskala besar (contohnya, rangkaian sensor): Virtualisasi teras 5G yang ringkas dan ringan dalam awan teras tidak mempunyai keupayaan pengurusan mobiliti
(4) Penghirisan ioT yang kritikal misi: Virtualisasi teras 5G (UP) dan pelayan berkaitan (cth., pelayan V2X) dalam awan pinggir untuk meminimumkan latensi penghantaran
Setakat ini, kami perlu mencipta hirisan khusus untuk perkhidmatan dengan keperluan yang berbeza. Dan fungsi rangkaian maya diletakkan di lokasi yang berbeza dalam setiap hirisan (iaitu, awan pinggir atau awan teras) mengikut ciri perkhidmatan yang berbeza. Di samping itu, beberapa fungsi rangkaian, seperti pengebilan, kawalan dasar, dsb., mungkin diperlukan dalam beberapa hirisan, tetapi tidak dalam hirisan lain. Pengendali boleh menyesuaikan hirisan rangkaian mengikut cara yang mereka mahukan, dan mungkin cara yang paling kos efektif.
Bagaimanakah cara melaksanakan salah satu Network Slicing(I)?
(2) Pembahagian rangkaian antara awan pinggir dan teras: IP/MPLS-SDN
Rangkaian yang ditakrifkan perisian, walaupun merupakan konsep yang mudah ketika pertama kali diperkenalkan, kini menjadi semakin kompleks. Mengambil bentuk Overlay sebagai contoh, teknologi SDN boleh menyediakan sambungan rangkaian antara mesin maya pada infrastruktur rangkaian sedia ada.
Penghirisan Rangkaian Hujung-ke-Hujung
Pertama sekali, kita melihat cara untuk memastikan sambungan rangkaian antara awan pinggir dan mesin maya awan teras adalah selamat. Rangkaian antara mesin maya perlu dilaksanakan berdasarkan IP/MPLS-SDN dan Transport SDN. Dalam kertas kerja ini, kita memberi tumpuan kepada IP/MPLS-SDN yang disediakan oleh vendor penghala. Ericsson dan Juniper kedua-duanya menawarkan produk seni bina rangkaian IP/MPLS SDN. Operasinya sedikit berbeza, tetapi sambungan antara VMS berasaskan SDN adalah sangat serupa.
Dalam awan teras terdapat pelayan maya. Dalam hipervisor pelayan, jalankan vRouter/vSwitch terbina dalam. Pengawal SDN menyediakan konfigurasi terowong antara pelayan maya dan penghala DC G/W (penghala PE yang mencipta MPLS L3 VPN dalam pusat data awan). Cipta terowong SDN (iaitu MPLS GRE atau VXLAN) antara setiap mesin maya (cth. teras IoT 5G) dan penghala DC G/W dalam awan teras.
Pengawal SDN kemudiannya mengurus pemetaan antara terowong ini dan VPN MPLS L3, seperti VPN IoT. Prosesnya adalah sama dalam awan pinggir, mewujudkan hirisan iot yang disambungkan dari awan pinggir ke tulang belakang IP/MPLS dan sehingga ke awan teras. Proses ini boleh dilaksanakan berdasarkan teknologi dan piawaian yang matang dan tersedia setakat ini.
(3) Pembahagian rangkaian antara awan pinggir dan teras: IP/MPLS-SDN
Apa yang tinggal sekarang ialah rangkaian fronthaul mudah alih. Bagaimanakah kita memutuskan rangkaian fronthold mudah alih ini antara awan pinggir dan RU 5G? Pertama sekali, rangkaian front-haul 5G mesti ditakrifkan terlebih dahulu. Terdapat beberapa pilihan yang sedang dibincangkan (contohnya, memperkenalkan rangkaian forward berasaskan paket baharu dengan mentakrifkan semula fungsi DU dan RU), tetapi tiada definisi standard telah dibuat lagi. Rajah berikut ialah gambar rajah yang dibentangkan dalam kumpulan kerja ITU IMT 2020 dan memberikan contoh rangkaian fronthaul maya.
Contoh Penghirisan Rangkaian 5G C-RAN oleh Organisasi ITU
Masa siaran: 02-Feb-2024
