5G และการแบ่งส่วนเครือข่าย
เมื่อมีการกล่าวถึง 5G อย่างกว้างขวาง Network Slicing จึงเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการกล่าวถึงมากที่สุด ผู้ให้บริการเครือข่าย เช่น KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT และผู้จำหน่ายอุปกรณ์ เช่น Ericsson, Nokia และ Huawei ต่างเชื่อว่า Network Slicing เป็นสถาปัตยกรรมเครือข่ายในอุดมคติสำหรับยุค 5G
เทคโนโลยีใหม่นี้ช่วยให้ผู้ให้บริการสามารถแยกเครือข่ายเสมือนแบบ end-to-end หลายเครือข่ายในโครงสร้างพื้นฐานฮาร์ดแวร์ได้ และ Network Slice แต่ละรายการจะถูกแยกออกจากอุปกรณ์ เครือข่ายการเข้าถึง เครือข่ายการขนส่ง และเครือข่ายหลักตามตรรกะ เพื่อให้ตรงตามลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันของบริการประเภทต่างๆ
สำหรับ Network Slice แต่ละรายการ มีการรับประกันทรัพยากรเฉพาะ เช่น เซิร์ฟเวอร์เสมือน แบนด์วิดท์เครือข่าย และคุณภาพของการบริการอย่างเต็มที่ เนื่องจากสไลซ์ถูกแยกออกจากกัน ข้อผิดพลาดหรือความล้มเหลวในสไลซ์หนึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่อการสื่อสารของสไลซ์อื่นๆ
เหตุใด 5G จึงจำเป็นต้องมี Network Slicing
จากอดีตถึงเครือข่าย 4G ในปัจจุบัน เครือข่ายมือถือให้บริการโทรศัพท์มือถือเป็นหลัก และโดยทั่วไปจะเพิ่มประสิทธิภาพให้กับโทรศัพท์มือถือเพียงบางส่วนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในยุค 5G เครือข่ายมือถือจำเป็นต้องรองรับอุปกรณ์ประเภทและความต้องการที่หลากหลาย สถานการณ์การใช้งานหลายอย่างที่กล่าวถึง ได้แก่ บรอดแบนด์บนมือถือ, IoT ขนาดใหญ่ และ IOT ที่มีความสำคัญต่อภารกิจ พวกเขาล้วนต้องการเครือข่ายประเภทต่างๆ และมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันในด้านการเคลื่อนที่ การบัญชี ความปลอดภัย การควบคุมนโยบาย เวลาแฝง ความน่าเชื่อถือ และอื่นๆ
ตัวอย่างเช่น บริการ IoT ขนาดใหญ่จะเชื่อมต่อเซ็นเซอร์แบบคงที่เพื่อวัดอุณหภูมิ ความชื้น ปริมาณน้ำฝน ฯลฯ โดยไม่จำเป็นต้องส่งมอบ อัปเดตตำแหน่ง และคุณสมบัติอื่น ๆ ของโทรศัพท์ที่ให้บริการหลักในเครือข่ายมือถือ นอกจากนี้ บริการ IoT ที่สำคัญต่อภารกิจ เช่น การขับขี่อัตโนมัติและการควบคุมหุ่นยนต์จากระยะไกลจำเป็นต้องมีเวลาแฝงจากต้นทางถึงปลายทางหลายมิลลิวินาที ซึ่งแตกต่างจากบริการบรอดแบนด์บนมือถืออย่างมาก
สถานการณ์การใช้งานหลักของ 5G
นี่หมายความว่าเราต้องการเครือข่ายเฉพาะสำหรับแต่ละบริการหรือไม่? ตัวอย่างเช่น เครื่องหนึ่งให้บริการโทรศัพท์มือถือ 5G, เครื่องหนึ่งให้บริการ 5G Mass IoT และอีกเครื่องหนึ่งให้บริการ 5G IoT ที่สำคัญต่อภารกิจ เราไม่จำเป็น เพราะเราสามารถใช้ Network slicing เพื่อแยกเครือข่ายลอจิคัลหลายๆ เครือข่ายออกจากเครือข่ายทางกายภาพที่แยกจากกัน ซึ่งเป็นแนวทางที่คุ้มค่ามาก!
ข้อกำหนดของแอปพลิเคชันสำหรับ Network Slicing
ชิ้นส่วนเครือข่าย 5G ที่อธิบายไว้ในเอกสารไวท์เปเปอร์ 5G ที่เผยแพร่โดย NGMN มีดังต่อไปนี้:
เราจะใช้ Network Slicing แบบ end-to-end ได้อย่างไร
(1) เครือข่ายการเข้าถึงไร้สาย 5G และเครือข่ายหลัก: NFV
ในเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ในปัจจุบัน อุปกรณ์หลักคือโทรศัพท์มือถือ RAN(DU และ RU) และฟังก์ชันหลักสร้างขึ้นจากอุปกรณ์เครือข่ายเฉพาะที่ผู้จำหน่าย RAN จัดหาให้ หากต้องการใช้การแบ่งส่วนเครือข่าย Network Function Virtualization (NFV) ถือเป็นข้อกำหนดเบื้องต้น โดยพื้นฐานแล้ว แนวคิดหลักของ NFV คือการปรับใช้ซอฟต์แวร์ฟังก์ชันเครือข่าย (เช่น MME, S/P-GW และ PCRF ในแพ็กเก็ตคอร์และ DU ใน RAN) ทั้งหมดในเครื่องเสมือนบนเซิร์ฟเวอร์เชิงพาณิชย์แทนที่จะแยกจากกันในเฉพาะ อุปกรณ์เครือข่าย ด้วยวิธีนี้ RAN จะถือเป็น Edge Cloud ในขณะที่ฟังก์ชันหลักจะถือเป็น Core Cloud การเชื่อมต่อระหว่าง VMS ที่อยู่ที่ Edge และในคอร์คลาวด์ได้รับการกำหนดค่าโดยใช้ SDN จากนั้น จะมีการสร้างสไลซ์สำหรับแต่ละบริการ (เช่น สไลซ์โทรศัพท์, สไลซ์ Iot ขนาดใหญ่, สไลซ์ Iot ที่มีความสำคัญต่อภารกิจ ฯลฯ)
จะใช้งาน Network Slicing(I) อย่างใดอย่างหนึ่งได้อย่างไร
รูปด้านล่างแสดงให้เห็นว่าแต่ละแอปพลิเคชันเฉพาะบริการสามารถจำลองเสมือนและติดตั้งในแต่ละส่วนได้อย่างไร ตัวอย่างเช่น การแบ่งส่วนสามารถกำหนดค่าได้ดังนี้:
(1)การแบ่งส่วน UHD: การจำลองเสมือน DU, 5G core (UP) และเซิร์ฟเวอร์แคชใน Edge Cloud และการจำลองเซิร์ฟเวอร์ 5G core (CP) และ MVO ในคลาวด์หลัก
(2) การแบ่งส่วนโทรศัพท์: การจำลองแกน 5G (UP และ CP) และเซิร์ฟเวอร์ IMS ด้วยความสามารถในการเคลื่อนที่เต็มรูปแบบในคอร์คลาวด์
(3) การแบ่งส่วน IOT ขนาดใหญ่ (เช่น เครือข่ายเซ็นเซอร์): การทำเวอร์ช่วลไลซ์คอร์ 5G ที่เรียบง่ายและมีน้ำหนักเบาในคอร์คลาวด์ไม่มีความสามารถในการจัดการความคล่องตัว
(4) การแบ่งส่วน IOT ที่สำคัญต่อภารกิจ: การจำลองแกน 5G (UP) และเซิร์ฟเวอร์ที่เกี่ยวข้อง (เช่นเซิร์ฟเวอร์ V2X) ใน Edge Cloud เพื่อลดเวลาแฝงในการรับส่งข้อมูล
จนถึงตอนนี้ เราจำเป็นต้องสร้างส่วนเฉพาะสำหรับบริการที่มีความต้องการที่แตกต่างกัน และฟังก์ชันเครือข่ายเสมือนจะถูกจัดวางในตำแหน่งที่แตกต่างกันในแต่ละส่วน (เช่น Edge Cloud หรือ Core Cloud) ตามลักษณะการบริการที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ฟังก์ชั่นเครือข่ายบางอย่าง เช่น การเรียกเก็บเงิน การควบคุมนโยบาย ฯลฯ อาจจำเป็นในบางส่วน แต่ไม่ใช่ในบางส่วน ผู้ปฏิบัติงานสามารถปรับแต่งการแบ่งส่วนเครือข่ายได้ตามต้องการ และอาจเป็นวิธีที่คุ้มค่าที่สุด
จะใช้งาน Network Slicing(I) อย่างใดอย่างหนึ่งได้อย่างไร
(2) การแบ่งส่วนเครือข่ายระหว่าง Edge และคอร์คลาวด์: IP/MPLS-SDN
เครือข่ายที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์ แม้ว่าจะเป็นแนวคิดที่เรียบง่ายเมื่อเปิดตัวครั้งแรก แต่ก็มีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ ในรูปแบบ Overlay เป็นตัวอย่าง เทคโนโลยี SDN สามารถให้การเชื่อมต่อเครือข่ายระหว่างเครื่องเสมือนบนโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่มีอยู่
การแบ่งส่วนเครือข่ายแบบ end-to-end
ประการแรก เราจะดูวิธีการตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อเครือข่ายระหว่าง Edge Cloud และเครื่องเสมือนระบบคลาวด์หลักมีความปลอดภัย เครือข่ายระหว่างเครื่องเสมือนจำเป็นต้องปรับใช้ตาม IP/MPLS-SDN และ Transport SDN ในบทความนี้ เรามุ่งเน้นไปที่ IP/MPLS-SDN ที่ได้รับจากผู้จำหน่ายเราเตอร์ Ericsson และ Juniper นำเสนอผลิตภัณฑ์สถาปัตยกรรมเครือข่าย IP/MPLS SDN การดำเนินการจะแตกต่างกันเล็กน้อย แต่การเชื่อมต่อระหว่าง VMS ที่ใช้ SDN นั้นคล้ายกันมาก
ในคลาวด์หลักคือเซิร์ฟเวอร์เสมือนจริง ในไฮเปอร์ไวเซอร์ของเซิร์ฟเวอร์ ให้เรียกใช้ vRouter/vSwitch ในตัว ตัวควบคุม SDN ให้การกำหนดค่าทันเนลระหว่างเซิร์ฟเวอร์เสมือนและเราเตอร์ DC G/W (เราเตอร์ PE ที่สร้าง MPLS L3 VPN ในศูนย์ข้อมูลระบบคลาวด์) สร้างอุโมงค์ SDN (เช่น MPLS GRE หรือ VXLAN) ระหว่างเครื่องเสมือนแต่ละเครื่อง (เช่น แกน 5G IoT) และเราเตอร์ DC G/W ในคลาวด์หลัก
จากนั้นตัวควบคุม SDN จะจัดการการแมประหว่างทันเนลเหล่านี้กับ MPLS L3 VPN เช่น IoT VPN กระบวนการนี้จะเหมือนกันใน Edge Cloud โดยสร้างชิ้นส่วน IOT ที่เชื่อมต่อจาก Edge Cloud ไปยังแกนหลัก IP/MPLS และไปจนถึง Core Cloud กระบวนการนี้สามารถนำไปใช้ได้โดยอาศัยเทคโนโลยีและมาตรฐานที่พัฒนาแล้วและพร้อมใช้งานจนถึงปัจจุบัน
(3) การแบ่งเครือข่ายระหว่าง Edge และคอร์คลาวด์: IP/MPLS-SDN
สิ่งที่เหลืออยู่ในขณะนี้คือเครือข่ายมือถือ fronthawall เราจะตัดเครือข่ายมือถือส่วนหน้าระหว่าง Edge Cloud และ 5G RU ได้อย่างไร ก่อนอื่น จะต้องกำหนดเครือข่าย 5G front-haul ก่อน มีตัวเลือกบางอย่างอยู่ระหว่างการสนทนา (เช่น การแนะนำเครือข่ายส่งต่อแบบแพ็กเก็ตใหม่โดยการกำหนดฟังก์ชันการทำงานของ DU และ RU ใหม่) แต่ยังไม่มีการกำหนดคำจำกัดความมาตรฐาน รูปภาพต่อไปนี้เป็นแผนภาพที่นำเสนอในคณะทำงาน ITU IMT 2020 และยกตัวอย่างเครือข่ายส่วนหน้าแบบเสมือน
ตัวอย่างการแบ่งเครือข่าย 5G C-RAN โดยองค์กร ITU
เวลาโพสต์: Feb-02-2024
