5G och Network Slicing
När 5G nämns allmänt är Network Slicing den mest diskuterade tekniken bland dem. Nätverksoperatörer som KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT och utrustningsleverantörer som Ericsson, Nokia och Huawei tror alla att Network Slicing är den idealiska nätverksarkitekturen för 5G-eran.
Denna nya teknik gör det möjligt för operatörer att dela upp flera virtuella end-to-end-nätverk i en hårdvaruinfrastruktur, och varje Network Slice är logiskt isolerad från enheten, accessnätverket, transportnätverket och kärnnätverket för att möta de olika egenskaperna hos olika typer av tjänster.
För varje Network Slice är dedikerade resurser som virtuella servrar, nätverksbandbredd och tjänstekvalitet helt garanterade. Eftersom skivor är isolerade från varandra kommer fel eller misslyckanden i en skiva inte att påverka kommunikationen mellan andra skivor.
Varför behöver 5G Network Slicing?
Från det förflutna till det nuvarande 4G-nätverket, betjänar mobilnäten främst mobiltelefoner och gör i allmänhet bara en viss optimering för mobiltelefoner. Men i 5G-eran måste mobilnäten betjäna enheter av olika typer och krav. Många av de applikationsscenarier som nämns inkluderar mobilt bredband, storskalig iot och verksamhetskritisk iot. De behöver alla olika typer av nätverk och har olika krav inom mobilitet, redovisning, säkerhet, policykontroll, latens, tillförlitlighet och så vidare.
Till exempel kopplar en storskalig iot-tjänst fasta sensorer för att mäta temperatur, luftfuktighet, nederbörd etc. Det finns inget behov av överlämningar, platsuppdateringar och andra funktioner hos de huvudsakliga betjäningstelefonerna i mobilnätet. Dessutom kräver verksamhetskritiska iot-tjänster som autonom körning och fjärrstyrning av robotar en fördröjning från ända till ända på flera millisekunder, vilket skiljer sig mycket från mobila bredbandstjänster.
Huvudapplikationsscenarier för 5G
Betyder detta att vi behöver ett dedikerat nätverk för varje tjänst? Till exempel, en betjänar 5G-mobiltelefoner, en betjänar 5G massiv iot och en betjänar 5G verksamhetskritisk iot. Vi behöver inte, eftersom vi kan använda nätverksdelning för att dela ut flera logiska nätverk från ett separat fysiskt nätverk, vilket är ett mycket kostnadseffektivt tillvägagångssätt!
Applikationskrav för Network Slicing
5G-nätverksdelen som beskrivs i 5G-vitboken som släpptes av NGMN visas nedan:
Hur implementerar vi end-to-end Network Slicing?
(1)5G trådlöst åtkomstnätverk och kärnnätverk: NFV
I dagens mobilnät är den huvudsakliga enheten mobiltelefonen. RAN(DU och RU) och kärnfunktioner byggs från dedikerad nätverksutrustning som tillhandahålls av RAN-leverantörer. För att implementera nätverksdelning är Network Function Virtualization (NFV) en förutsättning. I grund och botten är huvudidén med NFV att distribuera nätverksfunktionsmjukvaran (dvs. MME, S/P-GW och PCRF i paketkärnan och DU i RAN) allt i de virtuella maskinerna på de kommersiella servrarna istället för separat i deras dedikerade nätverksenheter. På så sätt behandlas RAN som kantmolnet, medan kärnfunktionen behandlas som kärnmolnet. Anslutningen mellan VMS som ligger vid kanten och i kärnmolnet konfigureras med SDN. Sedan skapas en skiva för varje tjänst (dvs. telefonskiva, massiv iot-skiva, uppdragskritisk iot-skiva, etc.).
Hur implementerar man en av Network Slicing(I)?
Bilden nedan visar hur varje tjänstespecifik applikation kan virtualiseras och installeras i varje segment. Till exempel kan skivning konfigureras enligt följande:
(1)UHD-skärning: virtualisering av DU-, 5G-kärnservrar (UP) och cacheservrar i kantmolnet, och virtualisering av 5G-kärnservrar (CP) och MVO i kärnmolnet
(2) Telefonskärning: virtualisering av 5G-kärnor (UP och CP) och IMS-servrar med full mobilitetskapacitet i kärnmolnet
(3) Storskalig iot-slicing (t.ex. sensornätverk): Virtualisering av en enkel och lätt 5G-kärna i kärnmolnet har inga mobilitetshanteringsmöjligheter
(4) Verksamhetskritisk iot-slicing: Virtualisering av 5G-kärnor (UP) och tillhörande servrar (t.ex. V2X-servrar) i kantmolnet för att minimera överföringslatens
Hittills har vi behövt skapa dedikerade skivor för tjänster med olika krav. Och de virtuella nätverksfunktionerna är placerade på olika platser i varje segment (dvs kantmoln eller kärnmoln) enligt olika tjänsteegenskaper. Dessutom kan vissa nätverksfunktioner, såsom fakturering, policykontroll, etc., vara nödvändiga i vissa delar, men inte i andra. Operatörer kan anpassa nätverksdelning som de vill, och förmodligen det mest kostnadseffektiva sättet.
Hur implementerar man en av Network Slicing(I)?
(2) Nätverksdelning mellan edge och kärnmoln: IP/MPLS-SDN
Mjukvarudefinierat nätverk, även om det var ett enkelt koncept när det först introducerades, blir allt mer komplext. Med formen av Overlay som exempel kan SDN-teknik tillhandahålla nätverksanslutning mellan virtuella maskiner på den befintliga nätverksinfrastrukturen.
Nätverksdelning från slut till ände
Först tittar vi på hur man säkerställer att nätverksanslutningen mellan kantmolnet och kärnmolnets virtuella maskiner är säker. Nätverket mellan de virtuella maskinerna behöver implementeras baserat på IP/MPLS-SDN och Transport SDN. I detta dokument fokuserar vi på IP/MPLS-SDN från routerleverantörer. Ericsson och Juniper erbjuder båda IP/MPLS SDN-nätverksarkitekturprodukter. Verksamheten skiljer sig något, men uppkopplingen mellan SDN-baserade VMS är väldigt lika.
I kärnmolnet finns virtualiserade servrar. Kör den inbyggda vRouter/vSwitch i serverns hypervisor. SDN-styrenheten tillhandahåller tunnelkonfigurationen mellan den virtualiserade servern och DC G/W-routern (PE-routern som skapar MPLS L3 VPN i molnets datacenter). Skapa SDN-tunnlar (dvs. MPLS GRE eller VXLAN) mellan varje virtuell maskin (t.ex. 5G IoT-kärna) och DC G/W-routrar i kärnmolnet.
SDN-styrenheten hanterar sedan mappningen mellan dessa tunnlar och MPLS L3 VPN, såsom IoT VPN. Processen är densamma i kantmolnet, och skapar en iot-skiva kopplad från kantmolnet till IP/MPLS-ryggraden och hela vägen till kärnmolnet. Denna process kan implementeras baserat på teknologier och standarder som är mogna och tillgängliga hittills.
(3) Nätverksdelning mellan edge och kärnmoln: IP/MPLS-SDN
Det som återstår nu är det mobila fronthawall-nätverket. Hur skär vi detta mobila fronthold-nätverk mellan kantmolnet och 5G RU? Först och främst måste 5G front-haul-nätverket definieras först. Det finns några alternativ som diskuteras (t.ex. att införa ett nytt paketbaserat vidarenätverk genom att omdefiniera funktionaliteten hos DU och RU), men ingen standarddefinition har gjorts ännu. Följande figur är ett diagram som presenteras i ITU IMT 2020-arbetsgruppen och ger ett exempel på ett virtualiserat fronhaul-nätverk.
Exempel på 5G C-RAN-nätverksdelning av ITU-organisation
Posttid: 2024-02-02
