5G และการแบ่งเครือข่าย
เมื่อพูดถึง 5G อย่างกว้างขวาง เทคโนโลยี Network Slicing ถือเป็นเทคโนโลยีที่ถูกพูดถึงมากที่สุด ผู้ให้บริการเครือข่ายอย่าง KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT และผู้จำหน่ายอุปกรณ์อย่าง Ericsson, Nokia และ Huawei ต่างเชื่อมั่นว่า Network Slicing คือสถาปัตยกรรมเครือข่ายที่เหมาะสมที่สุดสำหรับยุค 5G
เทคโนโลยีใหม่นี้ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถแยกเครือข่ายเสมือนแบบครบวงจรหลายเครือข่ายในโครงสร้างพื้นฐานฮาร์ดแวร์ และแต่ละ Network Slice จะถูกแยกออกจากอุปกรณ์ เครือข่ายการเข้าถึง เครือข่ายการขนส่ง และเครือข่ายหลักอย่างมีเหตุผล เพื่อตอบสนองลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันของบริการประเภทต่างๆ
สำหรับแต่ละ Network Slice ทรัพยากรเฉพาะ เช่น เซิร์ฟเวอร์เสมือน แบนด์วิดท์เครือข่าย และคุณภาพการบริการ จะได้รับการรับประกันอย่างเต็มที่ เนื่องจากแต่ละ Slice แยกออกจากกัน ข้อผิดพลาดหรือความล้มเหลวใน Slice หนึ่งจึงไม่ส่งผลกระทบต่อการสื่อสารของ Slice อื่นๆ
ทำไม 5G ถึงต้องมี Network Slicing?
ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน เครือข่าย 4G เครือข่ายมือถือส่วนใหญ่ให้บริการโทรศัพท์มือถือ และโดยทั่วไปจะปรับแต่งให้เหมาะสมกับโทรศัพท์มือถือเพียงบางส่วนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในยุค 5G เครือข่ายมือถือจำเป็นต้องรองรับอุปกรณ์หลากหลายประเภทและความต้องการ สถานการณ์การใช้งานที่หลากหลายที่กล่าวมานี้ครอบคลุมถึงบรอดแบนด์มือถือ IoT ขนาดใหญ่ และ IoT ระดับภารกิจสำคัญ ทั้งหมดนี้ล้วนต้องการเครือข่ายที่แตกต่างกันและมีความต้องการที่แตกต่างกันในด้านการสื่อสารเคลื่อนที่ การบัญชี ความปลอดภัย การควบคุมนโยบาย ความหน่วงเวลา ความน่าเชื่อถือ และอื่นๆ
ตัวอย่างเช่น บริการ IoT ขนาดใหญ่จะเชื่อมต่อเซ็นเซอร์แบบคงที่เพื่อวัดอุณหภูมิ ความชื้น ปริมาณน้ำฝน ฯลฯ ไม่จำเป็นต้องมีการส่งมอบ อัปเดตตำแหน่ง และฟีเจอร์อื่นๆ ของโทรศัพท์หลักที่ให้บริการในเครือข่ายมือถือ นอกจากนี้ บริการ IoT ที่สำคัญต่อภารกิจ เช่น การขับขี่อัตโนมัติและการควบคุมหุ่นยนต์จากระยะไกล จำเป็นต้องมีความหน่วงแบบ end-to-end ในระดับหลายมิลลิวินาที ซึ่งแตกต่างจากบริการบรอดแบนด์มือถืออย่างมาก
สถานการณ์การใช้งานหลักของ 5G
นี่หมายความว่าเราจำเป็นต้องมีเครือข่ายเฉพาะสำหรับแต่ละบริการหรือไม่? ยกตัวอย่างเช่น เครือข่ายหนึ่งรองรับโทรศัพท์มือถือ 5G เครือข่ายหนึ่งรองรับ IoT ขนาดใหญ่ 5G และอีกเครือข่ายหนึ่งรองรับ IoT ที่สำคัญต่อภารกิจ 5G เราไม่จำเป็นต้องทำเช่นนั้น เพราะเราสามารถใช้การแบ่งเครือข่ายเพื่อแยกเครือข่ายเชิงตรรกะหลายเครือข่ายออกจากเครือข่ายทางกายภาพที่แยกจากกัน ซึ่งเป็นวิธีการที่คุ้มค่ามาก!
ข้อกำหนดของแอปพลิเคชันสำหรับการแบ่งเครือข่าย
ส่วนเครือข่าย 5G ที่อธิบายไว้ในเอกสารเผยแพร่ 5G โดย NGMN มีดังต่อไปนี้:
เราจะนำ Network Slicing แบบครบวงจรไปใช้ได้อย่างไร?
(1) เครือข่ายการเข้าถึงไร้สาย 5G และเครือข่ายหลัก: NFV
ในเครือข่ายมือถือปัจจุบัน อุปกรณ์หลักคือโทรศัพท์มือถือ RAN (DU และ RU) และฟังก์ชันหลักถูกสร้างขึ้นจากอุปกรณ์เครือข่ายเฉพาะที่จัดหาโดยผู้จำหน่าย RAN สำหรับการใช้งานการแบ่งส่วนเครือข่าย จำเป็นต้องมี Network Function Virtualization (NFV) โดยพื้นฐานแล้ว แนวคิดหลักของ NFV คือการปรับใช้ซอฟต์แวร์ฟังก์ชันเครือข่าย (เช่น MME, S/P-GW และ PCRF ในแพ็กเก็ตคอร์ และ DU ใน RAN) ทั้งหมดในเครื่องเสมือนบนเซิร์ฟเวอร์เชิงพาณิชย์ แทนที่จะแยกกันในอุปกรณ์เครือข่ายเฉพาะ ด้วยวิธีนี้ RAN จะถูกจัดการเป็นคลาวด์เอจ ขณะที่ฟังก์ชันหลักจะถูกจัดการเป็นคลาวด์เอจ การเชื่อมต่อระหว่าง VMS ที่อยู่ที่เอจและในคลาวด์เอจจะถูกกำหนดค่าโดยใช้ SDN จากนั้นจึงสร้างสไลซ์สำหรับแต่ละบริการ (เช่น สไลซ์โทรศัพท์ สไลซ์ IoT ขนาดใหญ่ สไลซ์ IoT ที่สำคัญต่อภารกิจ ฯลฯ)
จะนำ Network Slicing(I) อย่างใดอย่างหนึ่งไปใช้ได้อย่างไร?
รูปด้านล่างแสดงวิธีการจำลองเสมือนและติดตั้งแอปพลิเคชันเฉพาะบริการแต่ละแอปพลิเคชันในแต่ละสไลซ์ ตัวอย่างเช่น สามารถกำหนดค่าการแบ่งสไลซ์ได้ดังนี้:
(1) การแบ่ง UHD: การจำลองเสมือน DU, เซิร์ฟเวอร์หลัก 5G (UP) และแคชในคลาวด์เอจ และการจำลองเสมือนเซิร์ฟเวอร์หลัก 5G (CP) และ MVO ในคลาวด์หลัก
(2) การแบ่งส่วนโทรศัพท์: การจำลองแกน 5G (UP และ CP) และเซิร์ฟเวอร์ IMS ด้วยความสามารถในการเคลื่อนที่เต็มรูปแบบในคลาวด์แกนหลัก
(3) การแบ่งส่วน IoT ขนาดใหญ่ (เช่น เครือข่ายเซ็นเซอร์): การจำลองแกน 5G ที่เรียบง่ายและน้ำหนักเบาในคลาวด์แกนหลักไม่มีความสามารถในการจัดการการเคลื่อนที่
(4) การแบ่งส่วน IoT ที่สำคัญต่อภารกิจ: การจำลองแกน 5G (UP) และเซิร์ฟเวอร์ที่เกี่ยวข้อง (เช่น เซิร์ฟเวอร์ V2X) ในคลาวด์เอจเพื่อลดเวลาแฝงในการส่งข้อมูล
จนถึงตอนนี้ เราจำเป็นต้องสร้างสไลซ์เครือข่ายเฉพาะสำหรับบริการที่มีความต้องการแตกต่างกัน และฟังก์ชันเครือข่ายเสมือนจะถูกจัดวางในตำแหน่งที่แตกต่างกันในแต่ละสไลซ์ (เช่น คลาวด์เอดจ์ หรือคลาวด์คอร์) ตามลักษณะบริการที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ฟังก์ชันเครือข่ายบางอย่าง เช่น การเรียกเก็บเงิน การควบคุมนโยบาย ฯลฯ อาจจำเป็นในบางสไลซ์ แต่ไม่จำเป็นในบางสไลซ์ ผู้ให้บริการสามารถปรับแต่งสไลซ์เครือข่ายได้ตามต้องการ ซึ่งน่าจะเป็นวิธีที่คุ้มค่าที่สุด
จะนำ Network Slicing(I) อย่างใดอย่างหนึ่งไปใช้ได้อย่างไร?
(2) การแบ่งเครือข่ายระหว่างคลาวด์เอจและคอร์: IP/MPLS-SDN
เครือข่ายที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์ แม้จะเป็นแนวคิดที่เรียบง่ายในช่วงแรกเริ่ม แต่กำลังมีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ ยกตัวอย่างเช่น เทคโนโลยี SDN ในรูปแบบ Overlay สามารถเชื่อมต่อเครือข่ายระหว่างเครื่องเสมือนบนโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่มีอยู่ได้
การแบ่งเครือข่ายแบบครบวงจร
ก่อนอื่น เราจะมาดูวิธีการตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อเครือข่ายระหว่าง edge cloud และเครื่องเสมือนบนคลาวด์หลักมีความปลอดภัย เครือข่ายระหว่างเครื่องเสมือนจำเป็นต้องใช้งานบน IP/MPLS-SDN และ Transport SDN ในบทความนี้ เราจะมุ่งเน้นไปที่ IP/MPLS-SDN ที่จัดหาโดยผู้จำหน่ายเราเตอร์ ทั้ง Ericsson และ Juniper ต่างก็นำเสนอผลิตภัณฑ์สถาปัตยกรรมเครือข่าย IP/MPLS SDN การทำงานอาจแตกต่างกันเล็กน้อย แต่การเชื่อมต่อระหว่าง VMS ที่ใช้ SDN นั้นมีความคล้ายคลึงกันมาก
ในคลาวด์หลักมีเซิร์ฟเวอร์เสมือน ในไฮเปอร์ไวเซอร์ของเซิร์ฟเวอร์ ให้เรียกใช้ vRouter/vSwitch ในตัว ตัวควบคุม SDN ทำหน้าที่กำหนดค่าอุโมงค์ระหว่างเซิร์ฟเวอร์เสมือนและเราเตอร์ DC G/W (เราเตอร์ PE ที่สร้าง MPLS L3 VPN ในศูนย์ข้อมูลคลาวด์) สร้างอุโมงค์ SDN (เช่น MPLS GRE หรือ VXLAN) ระหว่างเครื่องเสมือนแต่ละเครื่อง (เช่น 5G IoT core) และเราเตอร์ DC G/W ในคลาวด์หลัก
จากนั้นตัวควบคุม SDN จะจัดการการแมประหว่างอุโมงค์เหล่านี้กับ MPLS L3 VPN เช่น IoT VPN กระบวนการนี้จะเหมือนกันในคลาวด์เอจ โดยสร้าง IoT Slice ที่เชื่อมต่อจากคลาวด์เอจไปยังแกนหลัก IP/MPLS และต่อเนื่องไปยังคลาวด์หลัก กระบวนการนี้สามารถนำไปปฏิบัติได้โดยอาศัยเทคโนโลยีและมาตรฐานที่ครบถ้วนและพร้อมใช้งานในปัจจุบัน
(3) การแบ่งเครือข่ายระหว่างคลาวด์เอจและคอร์: IP/MPLS-SDN
สิ่งที่เหลืออยู่ในปัจจุบันคือเครือข่ายฟรอนโฮลด์มือถือ เราจะตัดเครือข่ายฟรอนโฮลด์มือถือนี้ระหว่างคลาวด์เอจและเครือข่าย 5G RU ได้อย่างไร? ก่อนอื่น ต้องกำหนดเครือข่ายฟรอนโฮลด์ 5G ก่อน มีตัวเลือกบางอย่างที่กำลังอยู่ระหว่างการพิจารณา (เช่น การแนะนำเครือข่ายฟอร์เวิร์ดแบบแพ็กเก็ตใหม่โดยการกำหนดฟังก์ชันการทำงานของ DU และ RU ใหม่) แต่ยังไม่มีการกำหนดมาตรฐานที่ชัดเจน ภาพต่อไปนี้เป็นแผนภาพที่นำเสนอในกลุ่มงาน ITU IMT 2020 และแสดงตัวอย่างของเครือข่ายฟรอนโฮลด์เสมือนจริง
ตัวอย่างการแบ่งเครือข่าย 5G C-RAN โดยองค์กร ITU
เวลาโพสต์: 02 ก.พ. 2567
