5G і нарэзка сеткі
Калі шырока згадваецца 5G, сеткавая нарэзка з'яўляецца найбольш абмяркоўваемай тэхналогіяй сярод іх. Сеткавыя аператары, такія як KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT, і пастаўшчыкі абсталявання, такія як Ericsson, Nokia і Huawei, лічаць, што сеткавая нарэзка з'яўляецца ідэальнай сеткавай архітэктурай для эры 5G.
Гэтая новая тэхналогія дазваляе аператарам раздзяляць некалькі віртуальных скразных сетак у апаратнай інфраструктуры, і кожны сеткавы зрэз лагічна ізаляваны ад прылады, сеткі доступу, транспартнай сеткі і базавай сеткі, каб адпавядаць розным характарыстыкам розных тыпаў паслуг.
Для кожнага сеткавага зрэзу поўнасцю гарантаваны спецыяльныя рэсурсы, такія як віртуальныя серверы, прапускная здольнасць сеткі і якасць абслугоўвання. Паколькі зрэзы ізаляваны адзін ад аднаго, памылкі або збоі ў адным зрэзе не паўплываюць на сувязь іншых зрэзаў.
Навошта 5G патрэбна нарэзка сеткі?
Ад мінулага да цяперашняй сеткі 4G мабільныя сеткі ў асноўным абслугоўваюць мабільныя тэлефоны і, як правіла, робяць некаторую аптымізацыю для мабільных тэлефонаў. Аднак у эпоху 5G мабільныя сеткі павінны абслугоўваць прылады розных тыпаў і патрабаванняў. Многія са згаданых сцэнарыяў прымянення ўключаюць у сябе мабільную шырокапалосную сувязь, буйнамаштабнае io і крытычна важнае iot. Усе яны патрабуюць розных тыпаў сетак і маюць розныя патрабаванні да мабільнасці, уліку, бяспекі, кантролю палітыкі, затрымкі, надзейнасці і гэтак далей.
Напрыклад, буйнамаштабная служба iot падключае стацыянарныя датчыкі для вымярэння тэмпературы, вільготнасці, колькасці ападкаў і г. д. Няма неабходнасці ў перадачы, абнаўленні месцазнаходжання і іншых функцыях асноўных абслугоўваючых тэлефонаў у мабільнай сетцы. Акрамя таго, крытычна важныя паслугі iot, такія як аўтаномнае кіраванне і дыстанцыйнае кіраванне робатамі, патрабуюць скразной затрымкі ў некалькі мілісекунд, што моцна адрозніваецца ад мабільных шырокапалосных паслуг.
Асноўныя сцэнарыі прымянення 5G
Ці азначае гэта, што нам патрэбна спецыяльная сетка для кожнай службы? Напрыклад, адзін абслугоўвае мабільныя тэлефоны 5G, другі абслугоўвае 5G масіўны iot, а другі абслугоўвае 5G крытычна важны iot. Нам не трэба, таму што мы можам выкарыстоўваць нарэзку сеткі, каб аддзяліць некалькі лагічных сетак ад асобнай фізічнай сеткі, што з'яўляецца вельмі эканамічна эфектыўным падыходам!
Патрабаванні да прыкладання для нарэзкі сеткі
Фрагмент сеткі 5G, апісаны ў тэхнічным дакуменце 5G, апублікаваным NGMN, паказаны ніжэй:
Як мы ўкараняем скразную нарэзку сеткі?
(1) Бесправадная сетка доступу 5G і базавая сетка: NFV
У сучаснай мабільнай сетцы асноўнай прыладай з'яўляецца мабільны тэлефон. RAN(DU і RU) і асноўныя функцыі створаны на аснове спецыяльнага сеткавага абсталявання, прадастаўленага пастаўшчыкамі RAN. Для рэалізацыі нарэзкі сеткі абавязковай умовай з'яўляецца віртуалізацыя сеткавых функцый (NFV). Па сутнасці, галоўная ідэя NFV заключаецца ў разгортванні праграмнага забеспячэння сеткавых функцый (напрыклад, MME, S/P-GW і PCRF у ядры пакета і DU ў RAN) усяго ў віртуальных машынах на камерцыйных серверах, а не асобна ў іх спецыяльных сеткавыя прылады. Такім чынам, RAN разглядаецца як краявое воблака, а асноўная функцыя разглядаецца як асноўнае воблака. Злучэнне паміж VMS, размешчаным на мяжы, і ў асноўным воблаку наладжваецца з дапамогай SDN. Затым для кожнай паслугі ствараецца зрэз (напрыклад, тэлефонны зрэз, масіўны зрэз iot, крытычны зрэз iot і г.д.).
Як рэалізаваць адну з нарэзак сеткі (I)?
На малюнку ніжэй паказана, як можна віртуалізаваць і ўсталяваць кожнае спецыяльнае для службы прыкладанне ў кожным зрэзе. Напрыклад, нарэзку можна наладзіць наступным чынам:
(1) Нарэзка UHD: віртуалізацыя сервераў DU, ядра 5G (UP) і кэша ў краявым воблаку, а таксама віртуалізацыя сервераў ядра 5G (CP) і MVO ў асноўным воблаку
(2) Нарэзка тэлефона: віртуалізацыя ядраў 5G (UP і CP) і сервераў IMS з поўнымі магчымасцямі мабільнасці ў асноўным воблаку
(3) Шырокамаштабнае нарэзка iot (напрыклад, сэнсарныя сеткі): Віртуалізацыя простага і лёгкага ядра 5G у асноўным воблаку не мае магчымасці кіравання мабільнасцю
(4) Крытычна важная разрэзка iot: віртуалізацыя ядраў 5G (UP) і звязаных сервераў (напрыклад, сервераў V2X) у краявым воблаку для мінімізацыі затрымкі перадачы
Да гэтага часу нам трэба было стварыць спецыяльныя зрэзы для сэрвісаў з рознымі патрабаваннямі. І функцыі віртуальнай сеткі размяшчаюцца ў розных месцах у кожным зрэзе (напрыклад, у краявым воблаку або ў асноўным воблаку) у адпаведнасці з рознымі характарыстыкамі сэрвісу. Акрамя таго, некаторыя сеткавыя функцыі, такія як выстаўленне рахункаў, кантроль палітыкі і г.д., могуць быць неабходныя ў некаторых зрэзах, але не ў іншых. Аператары могуць наладзіць нарэзку сеткі так, як яны хочуць, і, верагодна, найбольш эканамічна эфектыўны спосаб.
Як рэалізаваць адну з нарэзак сеткі (I)?
(2) Разрэз сеткі паміж краявым і асноўным воблакам: IP/MPLS-SDN
Праграмна вызначаная сетка, хоць канцэпцыя простая, калі яна была ўпершыню ўведзена, становіцца ўсё больш складанай. Прымаючы ў якасці прыкладу форму Overlay, тэхналогія SDN можа забяспечыць сеткавае злучэнне паміж віртуальнымі машынамі ў існуючай сеткавай інфраструктуры.
Скразная нарэзка сеткі
Па-першае, мы разглядаем, як забяспечыць бяспеку сеткавага злучэння паміж краявым воблакам і віртуальнымі машынамі ядра воблака. Сетка паміж віртуальнымі машынамі павінна быць рэалізавана на аснове IP/MPLS-SDN і Transport SDN. У гэтым артыкуле мы сканцэнтраваны на IP/MPLS-SDN, якія прадастаўляюцца пастаўшчыкамі маршрутызатараў. Ericsson і Juniper прапануюць прадукты сеткавай архітэктуры IP/MPLS SDN. Аперацыі трохі адрозніваюцца, але сувязь паміж VMS на аснове SDN вельмі падобная.
У асноўным воблаку знаходзяцца віртуалізаваныя серверы. У гіпервізары сервера запусціце ўбудаваны vRouter/vSwitch. Кантролер SDN забяспечвае канфігурацыю тунэля паміж віртуалізаваным серверам і маршрутызатарам DC G/W (маршрутызатар PE, які стварае MPLS L3 VPN у воблачным цэнтры апрацоўкі дадзеных). Стварыце тунэлі SDN (напрыклад, MPLS GRE або VXLAN) паміж кожнай віртуальнай машынай (напрыклад, ядром 5G IoT) і маршрутызатарамі DC G/W у асноўным воблаку.
Затым кантролер SDN кіруе супастаўленнем паміж гэтымі тунэлямі і MPLS L3 VPN, такім як IoT VPN. Працэс такі ж у краявым воблаку, ствараючы зрэз iot, падлучаны ад краявога воблака да магістралі IP/MPLS і аж да асноўнага воблака. Гэты працэс можа быць рэалізаваны на аснове тэхналогій і стандартаў, якія з'яўляюцца спелымі і даступнымі да гэтага часу.
(3) Разрэз сеткі паміж краявым і асноўным воблакам: IP/MPLS-SDN
Тое, што цяпер засталося, - гэта мабільная пярэдняя сетка. Як разрэзаць гэтую мабільную пярэднюю сетку паміж краявым воблакам і 5G RU? Перш за ўсё, спачатку трэба вызначыць сетку 5G. Ёсць некаторыя варыянты, якія абмяркоўваюцца (напрыклад, увядзенне новай пакетнай прамой сеткі шляхам перавызначэння функцыянальнасці DU і RU), але стандартнае вызначэнне пакуль не зроблена. Наступны малюнак уяўляе сабой дыяграму, прадстаўленую ў рабочай групе ITU IMT 2020 і дае прыклад віртуалізаванай сеткі fronhaul.
Прыклад нарэзкі сеткі 5G C-RAN Арганізацыі ITU
Час публікацыі: 2 лютага 2024 г
