5G e fatiamento de rede
Quando o 5G é amplamente mencionado, o Network Slicing é a tecnologia mais discutida entre eles.Operadoras de rede como KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT e fornecedores de equipamentos como Ericsson, Nokia e Huawei acreditam que o Network Slicing é a arquitetura de rede ideal para a era 5G.
Esta nova tecnologia permite que as operadoras dividam múltiplas redes virtuais ponta a ponta em uma infraestrutura de hardware, e cada fatia de rede é logicamente isolada do dispositivo, da rede de acesso, da rede de transporte e da rede central para atender às diferentes características dos vários tipos de serviços.
Para cada Network Slice, recursos dedicados como servidores virtuais, largura de banda da rede e qualidade de serviço são totalmente garantidos.Como as fatias são isoladas umas das outras, erros ou falhas em uma fatia não afetarão a comunicação das outras fatias.
Por que o 5G precisa do Network Slicing?
Do passado à atual rede 4G, as redes móveis atendem principalmente telefones celulares e geralmente fazem apenas alguma otimização para telefones celulares.Contudo, na era 5G, as redes móveis precisam atender dispositivos de vários tipos e requisitos.Muitos dos cenários de aplicação mencionados incluem banda larga móvel, IoT em larga escala e IoT de missão crítica.Todos eles precisam de diferentes tipos de redes e têm requisitos diferentes em mobilidade, contabilidade, segurança, controle de políticas, latência, confiabilidade e assim por diante.
Por exemplo, um serviço IoT em larga escala conecta sensores fixos para medir temperatura, umidade, precipitação, etc. Não há necessidade de transferências, atualizações de localização e outros recursos dos principais telefones que atendem na rede móvel.Além disso, os serviços IoT de missão crítica, como a condução autónoma e o controlo remoto de robôs, requerem uma latência ponta a ponta de vários milissegundos, o que é muito diferente dos serviços de banda larga móvel.
Principais cenários de aplicação do 5G
Isso significa que precisamos de uma rede dedicada para cada serviço?Por exemplo, um atende telefones celulares 5G, outro atende iot massivo 5G e outro atende iot 5G de missão crítica.Não é necessário, porque podemos usar o fatiamento de rede para separar múltiplas redes lógicas de uma rede física separada, o que é uma abordagem muito econômica!
Requisitos de aplicação para fatiamento de rede
A fatia da rede 5G descrita no white paper 5G divulgado pela NGMN é mostrada abaixo:
Como implementamos o Network Slicing de ponta a ponta?
(1)Rede de acesso sem fio 5G e rede principal: NFV
Na rede móvel atual, o principal dispositivo é o telemóvel.RAN (DU e RU) e funções principais são criadas a partir de equipamentos de rede dedicados fornecidos por fornecedores de RAN.Para implementar o fatiamento de rede, a Virtualização de Funções de Rede (NFV) é um pré-requisito.Basicamente, a ideia principal do NFV é implantar o software de função de rede (ou seja, MME, S/P-GW e PCRF no núcleo do pacote e DU na RAN) todos nas máquinas virtuais nos servidores comerciais, em vez de separadamente em seus servidores dedicados. dispositivos de rede.Dessa forma, a RAN é tratada como nuvem de borda, enquanto a função central é tratada como nuvem central.A conexão entre VMS localizado na borda e na nuvem central é configurada usando SDN.Em seguida, uma fatia é criada para cada serviço (ou seja, fatia de telefone, fatia de IoT massiva, fatia de missão crítica, etc.).
Como implementar um dos Network Slicing(I)?
A figura abaixo mostra como cada aplicativo específico do serviço pode ser virtualizado e instalado em cada fatia.Por exemplo, o fatiamento pode ser configurado da seguinte forma:
(1) Fatiamento UHD: virtualização de servidores DU, núcleo 5G (UP) e cache na nuvem de borda e virtualização de servidores núcleo 5G (CP) e MVO na nuvem central
(2) Fatiamento de telefone: virtualização de núcleos 5G (UP e CP) e servidores IMS com recursos completos de mobilidade na nuvem central
(3) Fatiamento de IoT em grande escala (por exemplo, redes de sensores): A virtualização de um núcleo 5G simples e leve na nuvem central não possui recursos de gerenciamento de mobilidade
(4) Fatiamento de IoT de missão crítica: Virtualização de núcleos 5G (UP) e servidores associados (por exemplo, servidores V2X) na nuvem de borda para minimizar a latência de transmissão
Até agora, precisávamos criar fatias dedicadas para serviços com requisitos diferentes.E as funções de rede virtual são colocadas em locais diferentes em cada fatia (ou seja, nuvem de borda ou nuvem central) de acordo com diferentes características de serviço.Além disso, algumas funções de rede, como faturamento, controle de políticas, etc., podem ser necessárias em algumas fatias, mas não em outras.As operadoras podem personalizar o fatiamento da rede da maneira que desejarem e, provavelmente, da maneira mais econômica.
Como implementar um dos Network Slicing(I)?
(2) Fatiamento de rede entre borda e nuvem central: IP/MPLS-SDN
A rede definida por software, embora fosse um conceito simples quando foi introduzida pela primeira vez, está se tornando cada vez mais complexa.Tomando a forma de Overlay como exemplo, a tecnologia SDN pode fornecer conexão de rede entre máquinas virtuais na infraestrutura de rede existente.
Fatiamento de rede ponta a ponta
Em primeiro lugar, veremos como garantir que a conexão de rede entre a nuvem de borda e as máquinas virtuais da nuvem principal seja segura.A rede entre as máquinas virtuais precisa ser implementada com base em IP/MPLS-SDN e Transport SDN.Neste artigo, nos concentramos no IP/MPLS-SDN fornecido pelos fornecedores de roteadores.Ericsson e Juniper oferecem produtos de arquitetura de rede IP/MPLS SDN.As operações são ligeiramente diferentes, mas a conectividade entre VMS baseados em SDN é muito semelhante.
Na nuvem central estão os servidores virtualizados.No hipervisor do servidor, execute o vRouter/vSwitch integrado.O controlador SDN fornece a configuração do túnel entre o servidor virtualizado e o roteador DC G/W (o roteador PE que cria a VPN MPLS L3 no data center em nuvem).Crie túneis SDN (ou seja, MPLS GRE ou VXLAN) entre cada máquina virtual (por exemplo, núcleo IoT 5G) e roteadores DC G/W na nuvem principal.
O controlador SDN gerencia então o mapeamento entre esses túneis e a VPN MPLS L3, como a VPN IoT.O processo é o mesmo na nuvem de borda, criando uma fatia iot conectada da nuvem de borda ao backbone IP/MPLS e até a nuvem central.Este processo pode ser implementado com base em tecnologias e padrões já maduros e disponíveis.
(3) Fatiamento de rede entre nuvem central e de borda: IP/MPLS-SDN
O que resta agora é a rede móvel fronthawall.Como cortamos essa rede de fronthold móvel entre a nuvem de ponta e a RU 5G?Em primeiro lugar, a rede front-haul 5G deve ser definida primeiro.Existem algumas opções em discussão (por exemplo, a introdução de uma nova rede de encaminhamento baseada em pacotes, redefinindo a funcionalidade de DU e RU), mas nenhuma definição padrão foi feita ainda.A figura a seguir é um diagrama apresentado no grupo de trabalho ITU IMT 2020 e dá um exemplo de rede fronhaul virtualizada.
Exemplo de fatiamento de rede 5G C-RAN pela organização ITU
Horário da postagem: 02 de fevereiro de 2024
