5G และการแบ่งเครือข่าย
เมื่อมีการกล่าวถึง 5G อย่างกว้างขวาง เทคโนโลยี Network Slicing ถือเป็นเทคโนโลยีที่ถูกพูดถึงมากที่สุด ผู้ให้บริการเครือข่าย เช่น KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT และผู้จำหน่ายอุปกรณ์ เช่น Ericsson, Nokia และ Huawei ต่างเชื่อว่า Network Slicing เป็นสถาปัตยกรรมเครือข่ายในอุดมคติสำหรับยุค 5G
เทคโนโลยีใหม่นี้ช่วยให้ผู้ให้บริการสามารถแยกเครือข่ายเสมือนแบบครบวงจรหลายเครือข่ายในโครงสร้างพื้นฐานฮาร์ดแวร์ได้ และแต่ละ Network Slice จะถูกแยกออกจากอุปกรณ์ เครือข่ายการเข้าถึง เครือข่ายการขนส่ง และเครือข่ายหลักโดยตรรกะ เพื่อตอบสนองลักษณะที่แตกต่างกันของบริการประเภทต่างๆ
สำหรับ Network Slice แต่ละชิ้น ทรัพยากรเฉพาะ เช่น เซิร์ฟเวอร์เสมือน แบนด์วิดท์เครือข่าย และคุณภาพของบริการจะได้รับการรับประกันอย่างเต็มที่ เนื่องจากชิ้นส่วนต่างๆ ถูกแยกออกจากกัน ข้อผิดพลาดหรือความล้มเหลวในชิ้นส่วนหนึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่อการสื่อสารของชิ้นส่วนอื่นๆ
เหตุใด 5G จึงจำเป็นต้องมี Network Slicing?
ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน เครือข่าย 4G เครือข่ายมือถือให้บริการโทรศัพท์มือถือเป็นหลัก และโดยทั่วไปจะเพิ่มประสิทธิภาพให้กับโทรศัพท์มือถือเพียงบางส่วนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในยุค 5G เครือข่ายมือถือจำเป็นต้องให้บริการอุปกรณ์ประเภทและความต้องการที่หลากหลาย สถานการณ์การใช้งานที่กล่าวถึงมากมายรวมถึงบรอดแบนด์มือถือ IoT ขนาดใหญ่ และ IoT ที่สำคัญต่อภารกิจ ทั้งหมดต้องการเครือข่ายประเภทต่างๆ และมีความต้องการที่แตกต่างกันในด้านการเคลื่อนที่ การบัญชี ความปลอดภัย การควบคุมนโยบาย ความหน่วงเวลา ความน่าเชื่อถือ และอื่นๆ
ตัวอย่างเช่น บริการ IoT ขนาดใหญ่จะเชื่อมต่อเซ็นเซอร์คงที่เพื่อวัดอุณหภูมิ ความชื้น ปริมาณน้ำฝน เป็นต้น ไม่จำเป็นต้องมีการส่งมอบ การอัปเดตตำแหน่ง และฟีเจอร์อื่นๆ ของโทรศัพท์ที่ให้บริการหลักในเครือข่ายมือถือ นอกจากนี้ บริการ IoT ที่สำคัญต่อภารกิจ เช่น การขับขี่อัตโนมัติและการควบคุมหุ่นยนต์จากระยะไกล ต้องมีความล่าช้าแบบครบวงจรหลายมิลลิวินาที ซึ่งแตกต่างจากบริการบรอดแบนด์มือถือมาก
สถานการณ์การใช้งานหลักของ 5G
นี่หมายความว่าเราจำเป็นต้องมีเครือข่ายเฉพาะสำหรับแต่ละบริการหรือไม่ ตัวอย่างเช่น เครือข่ายหนึ่งให้บริการโทรศัพท์มือถือ 5G เครือข่ายหนึ่งให้บริการ IoT ขนาดใหญ่ 5G และเครือข่ายหนึ่งให้บริการ IoT ที่สำคัญต่อภารกิจ 5G เราไม่จำเป็นต้องทำเช่นนั้น เพราะเราสามารถใช้การแบ่งเครือข่ายเพื่อแยกเครือข่ายตรรกะหลายเครือข่ายออกจากเครือข่ายทางกายภาพแยกกัน ซึ่งเป็นแนวทางที่คุ้มต้นทุนมาก!
ข้อกำหนดการใช้งานสำหรับการแบ่งเครือข่าย
ส่วนเครือข่าย 5G ที่อธิบายไว้ในเอกสารเผยแพร่เกี่ยวกับ 5G โดย NGMN มีดังต่อไปนี้:
เราจะนำ Network Slicing แบบครบวงจรมาใช้ได้อย่างไร?
(1)เครือข่ายการเข้าถึงไร้สาย 5G และเครือข่ายหลัก: NFV
ในเครือข่ายมือถือในปัจจุบัน อุปกรณ์หลักคือโทรศัพท์มือถือ RAN (DU และ RU) และฟังก์ชันหลักถูกสร้างขึ้นจากอุปกรณ์เครือข่ายเฉพาะที่จัดหาโดยผู้จำหน่าย RAN ในการใช้งานการแบ่งส่วนเครือข่าย จำเป็นต้องมีการจำลองฟังก์ชันเครือข่าย (NFV) โดยพื้นฐานแล้ว แนวคิดหลักของ NFV คือการปรับใช้ซอฟต์แวร์ฟังก์ชันเครือข่าย (เช่น MME, S/P-GW และ PCRF ในคอร์แพ็กเก็ตและ DU ใน RAN) ทั้งหมดในเครื่องเสมือนบนเซิร์ฟเวอร์เชิงพาณิชย์แทนที่จะแยกกันในอุปกรณ์เครือข่ายเฉพาะ ด้วยวิธีนี้ RAN จะได้รับการปฏิบัติเป็นคลาวด์เอจ ในขณะที่ฟังก์ชันหลักจะได้รับการปฏิบัติเป็นคลาวด์เอจ การเชื่อมต่อระหว่าง VMS ที่ตั้งอยู่ที่เอจและในคลาวด์เอจจะได้รับการกำหนดค่าโดยใช้ SDN จากนั้นจึงสร้างสไลซ์สำหรับแต่ละบริการ (เช่น สไลซ์โทรศัพท์ สไลซ์ IoT ขนาดใหญ่ สไลซ์ IoT ที่สำคัญต่อภารกิจ ฯลฯ)
จะนำ Network Slicing (I) อย่างใดอย่างหนึ่งมาใช้ได้อย่างไร?
รูปภาพด้านล่างแสดงวิธีการจำลองและติดตั้งแอปพลิเคชันเฉพาะบริการแต่ละรายการในแต่ละสไลซ์ ตัวอย่างเช่น สามารถกำหนดค่าการแบ่งสไลซ์ได้ดังนี้:
(1) การแบ่ง UHD: การจำลองเสมือน DU, คอร์ 5G (UP) และเซิร์ฟเวอร์แคชในคลาวด์เอจ และการจำลองเสมือนเซิร์ฟเวอร์คอร์ 5G (CP) และ MVO ในคลาวด์คอร์
(2) การแบ่งส่วนโทรศัพท์: การจำลองแกน 5G (UP และ CP) และเซิร์ฟเวอร์ IMS ด้วยความสามารถในการเคลื่อนที่เต็มรูปแบบในคลาวด์แกนหลัก
(3) การแบ่งส่วน IoT ขนาดใหญ่ (เช่น เครือข่ายเซ็นเซอร์): การจำลองแกน 5G ที่เรียบง่ายและน้ำหนักเบาในคลาวด์แกนนั้นไม่มีความสามารถในการจัดการการเคลื่อนที่
(4) การแบ่งส่วน IoT ที่สำคัญต่อภารกิจ: การจำลองคอร์ 5G (UP) และเซิร์ฟเวอร์ที่เกี่ยวข้อง (เช่น เซิร์ฟเวอร์ V2X) ในคลาวด์เอจเพื่อลดเวลาแฝงในการส่งข้อมูลให้เหลือน้อยที่สุด
จนถึงขณะนี้ เราจำเป็นต้องสร้างสไลซ์เฉพาะสำหรับบริการที่มีความต้องการที่แตกต่างกัน และฟังก์ชันเครือข่ายเสมือนจะถูกวางไว้ในตำแหน่งต่างๆ ในแต่ละสไลซ์ (เช่น คลาวด์เอจหรือคลาวด์คอร์) ตามลักษณะบริการที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ฟังก์ชันเครือข่ายบางอย่าง เช่น การเรียกเก็บเงิน การควบคุมนโยบาย ฯลฯ อาจจำเป็นในบางสไลซ์ แต่ไม่จำเป็นสำหรับสไลซ์อื่นๆ ผู้ให้บริการสามารถปรับแต่งสไลซ์เครือข่ายได้ตามต้องการ และอาจเป็นวิธีที่คุ้มต้นทุนที่สุดด้วย
จะนำ Network Slicing (I) อย่างใดอย่างหนึ่งมาใช้ได้อย่างไร?
(2) การแบ่งเครือข่ายระหว่างคลาวด์เอจและคอร์: IP/MPLS-SDN
แม้ว่าแนวคิดเครือข่ายที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์จะดูเรียบง่ายเมื่อนำมาใช้ครั้งแรก แต่ในปัจจุบันก็มีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ โดยใช้เทคโนโลยี SDN ในรูปแบบ Overlay ซึ่งสามารถเชื่อมต่อเครือข่ายระหว่างเครื่องเสมือนบนโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่มีอยู่ได้
การแบ่งเครือข่ายแบบครบวงจร
ขั้นแรก เราจะมาดูวิธีการตรวจสอบว่าการเชื่อมต่อเครือข่ายระหว่าง edge cloud และเครื่องเสมือน cloud หลักนั้นมีความปลอดภัยหรือไม่ เครือข่ายระหว่างเครื่องเสมือนจะต้องใช้งานโดยอิงตาม IP/MPLS-SDN และ Transport SDN ในบทความนี้ เราจะเน้นที่ IP/MPLS-SDN ที่ผู้จำหน่ายเราเตอร์จัดหาให้ ทั้ง Ericsson และ Juniper ต่างก็เสนอผลิตภัณฑ์สถาปัตยกรรมเครือข่าย IP/MPLS SDN การทำงานจะแตกต่างกันเล็กน้อย แต่การเชื่อมต่อระหว่าง VMS ที่ใช้ SDN นั้นมีความคล้ายคลึงกันมาก
ในคลาวด์หลักมีเซิร์ฟเวอร์เสมือน ในไฮเปอร์ไวเซอร์ของเซิร์ฟเวอร์ ให้เรียกใช้ vRouter/vSwitch ในตัว ตัวควบคุม SDN จัดเตรียมการกำหนดค่าอุโมงค์ระหว่างเซิร์ฟเวอร์เสมือนและเราเตอร์ DC G/W (เราเตอร์ PE ที่สร้าง MPLS L3 VPN ในศูนย์ข้อมูลคลาวด์) สร้างอุโมงค์ SDN (เช่น MPLS GRE หรือ VXLAN) ระหว่างเครื่องเสมือนแต่ละเครื่อง (เช่น คอร์ 5G IoT) และเราเตอร์ DC G/W ในคลาวด์หลัก
จากนั้นตัวควบคุม SDN จะจัดการการแมประหว่างอุโมงค์เหล่านี้กับ MPLS L3 VPN เช่น IoT VPN กระบวนการนี้เหมือนกันในคลาวด์เอจ โดยสร้างสไลซ์ IoT ที่เชื่อมต่อจากคลาวด์เอจไปยังแบ็คโบน IP/MPLS และไปจนถึงคลาวด์หลัก กระบวนการนี้สามารถนำไปใช้งานได้โดยอาศัยเทคโนโลยีและมาตรฐานที่ครบถ้วนและพร้อมใช้งานในปัจจุบัน
(3) การแบ่งเครือข่ายระหว่างคลาวด์เอจและคอร์: IP/MPLS-SDN
สิ่งที่เหลืออยู่ในขณะนี้คือเครือข่ายฟรอนต์โฮลด์บนมือถือ เราจะตัดเครือข่ายฟรอนต์โฮลด์บนมือถือนี้ระหว่างคลาวด์เอจและ RU 5G ได้อย่างไร ก่อนอื่น จะต้องกำหนดเครือข่ายฟรอนต์ฮอล 5G ก่อน มีตัวเลือกบางอย่างที่อยู่ระหว่างการพิจารณา (เช่น การแนะนำเครือข่ายฟอร์เวิร์ดที่ใช้แพ็กเก็ตใหม่โดยกำหนดฟังก์ชันการทำงานของ DU และ RU ใหม่) แต่ยังไม่มีการกำหนดมาตรฐานใดๆ รูปภาพต่อไปนี้เป็นไดอะแกรมที่นำเสนอในกลุ่มการทำงาน ITU IMT 2020 และให้ตัวอย่างของเครือข่ายฟรอนต์ฮอลที่เสมือนจริง
ตัวอย่างการแบ่งเครือข่าย 5G C-RAN โดยองค์กร ITU
เวลาโพสต์ : 02-02-2024
