5G ja verkon viipalointi
Kun 5G mainitaan laajasti, verkon viipalointi on heidän keskuudessa eniten keskusteltu tekniikka. Verkko -operaattorit, kuten KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT, ja laitteiden myyjät, kuten Ericsson, Nokia ja Huawei, uskovat kaikki, että verkon viipalointi on ihanteellinen verkkoarkkitehtuuri 5G -aikakaudelle.
Tämän uuden tekniikan avulla operaattorit voivat jakaa useita virtuaalisia päähän -verkkoja laitteistoinfrastruktuuriin, ja jokainen verkkoviipale on loogisesti eristetty laitteesta, pääsyverkosta, kuljetusverkosta ja ydinverkosta erityyppisten palvelujen eri ominaisuuksien vastaamiseksi.
Jokaiselle verkkoviipaleelle omat resurssit, kuten virtuaalipalvelimet, verkon kaistanleveys ja palvelun laatu, taataan täysin. Koska viipaleet on eristetty toisistaan, yhden viipaleen virheet tai viat eivät vaikuta muiden viipaleiden viestintään.
Miksi 5G tarvitsee verkon viipalointia?
Menneisyydestä nykyiseen 4G -verkkoon mobiiliverkot palvelevat pääasiassa matkapuhelimia ja yleensä vain jonkin verran optimointia matkapuhelimille. 5G -aikakaudella mobiiliverkkojen on kuitenkin palveltava erityyppisiä ja vaatimuksia koskevia laitteita. Monet mainituista sovellusskenaarioista ovat mobiili laajakaista, laajamittainen Internet ja operaatiokriittinen Internet. He kaikki tarvitsevat erityyppisiä verkkoja ja heillä on erilaiset liikkuvuuden, kirjanpidon, tietoturvan, politiikan hallinnan, viiveen, luotettavuuden ja niin edelleen vaatimukset.
Esimerkiksi laajamittainen IoT-palvelu yhdistää kiinteät anturit lämpötilan, kosteuden, sademäärän mittaamiseen jne. Käsikälitysten, sijaintipäivitysten ja muiden pääpalvelujen muiden ominaisuuksien tarvetta ei tarvita. Lisäksi operaatiokriittiset Internet-palvelut, kuten robottien itsenäinen ajaminen ja kaukosäädin, vaativat useiden millisekuntien loputonta viivettä, mikä on hyvin erilainen kuin mobiililaajakaistapalvelut.
5G: n tärkeimmät sovellusskenaariot
Tarkoittaako tämä, että tarvitsemme jokaiselle palveluun omistetun verkon? Esimerkiksi yksi palvelee 5G -matkapuhelimia, yksi palvelee 5G -massiivista Internet -ohjelmaa ja palvelee 5G -operaation kriittistä Internet. Meidän ei tarvitse, koska voimme käyttää verkon viipalointia jakamaan useita loogisia verkkoja erillisestä fyysisestä verkosta, mikä on erittäin kustannustehokas lähestymistapa!
Sovellusvaatimukset verkon viipaloinnille
NGMN: n vapauttamassa 5G: n valkoisessa paperissa kuvattu 5G -verkkoviipale on esitetty alla:
Kuinka toteutamme päähän -verkon viipalointia?
(1) langaton 5G -verkko- ja ydinverkko: NFV
Nykypäivän matkapuhelinverkossa päälaite on matkapuhelin. RAN (DU ja RU) ja ydintoiminnot on rakennettu RAN -toimittajien tarjoamasta erillisistä verkkolaitteista. Verkkoviipaloituksen toteuttamiseksi verkkotoiminnon virtualisointi (NFV) on ennakkoedellytys. Pohjimmiltaan NFV: n pääidea on verkkotoiminto-ohjelmiston (ts. MME, S/P-GW ja PCRF: n käyttöönotto Packet Coressa ja RAN: ssa) käyttöön kaikki kaupallisten palvelimien virtuaalikoneissa erikseen omistettujen verkkolaitteidensa sijasta. Tällä tavoin RAN käsitellään reunapilvinä, kun taas ydinfunktiota käsitellään ydinpilvinä. Reunassa ja ydinpilvessä sijaitsevan VM: n välinen yhteys on määritetty SDN: n avulla. Sitten jokaiselle palvelulle luodaan viipale (ts. Puhelinviipale, massiivinen Internet -viipale, tehtävä kriittinen Internet -viipale jne.).
Kuinka toteuttaa jonkin verkon viipalointia (i)?
Seuraava kuva osoittaa, kuinka kukin huoltokohtainen sovellus voidaan virtualisoida ja asentaa jokaiseen viipaleeseen. Esimerkiksi viipalointi voidaan määrittää seuraavasti:
(1) UHD -viipalointi: DU: n, 5G -ytimen (UP) ja välimuistipalvelimien virtualisointi ja 5G -ydin (CP) ja MVO -palvelimien virtualisointi ydinpilvessä
(2) Puhelimen viipalointi: 5G -ytimien (UP ja CP) ja IMS -palvelimien virtualisointi, joilla on täysi liikkuvuusominaisuus ydinpilvessä
(3) Laajamittainen Internet-viipalointi (esim. Anturiverkot): Ydinpilven yksinkertaisen ja kevyen 5G-ytimen virtualisointi ei ole liikkuvuuden hallintaominaisuuksia
(4) Mission-kriittinen Internet-viipalointi: 5G-ytimien virtualisointi (UP) ja niihin liittyvät palvelimet (esim. V2X-palvelimet) reunapilvissä lähetysviiveen minimoimiseksi
Toistaiseksi meidän on luotava omistettuja viipaleita palveluille, joilla on erilaiset vaatimukset. Ja virtuaaliverkkotoiminnot sijoitetaan eri paikkoihin jokaisessa viipaleessa (ts. Edge Cloud tai Core Cloud) eri palveluominaisuuksien mukaisesti. Lisäksi jotkut verkkotoiminnot, kuten laskutus, politiikan hallinta jne., Voivat olla tarpeen joissain viipaleissa, mutta ei toisissa. Operaattorit voivat mukauttaa verkon viipalointia haluamallaan tavalla ja luultavasti kustannustehokkaimmalla tavalla.
Kuinka toteuttaa jonkin verkon viipalointia (i)?
(2) Verkkoviipalointi reunan ja ydinpilven välillä: IP/MPLS-SDN
Ohjelmiston määrittelemä verkottuminen, vaikka yksinkertainen konsepti, kun se ensimmäisen kerran otettiin käyttöön, on tulossa yhä monimutkaisemmaksi. Esimerkkinä päällekkäisyyden muodossa SDN -tekniikka voi tarjota verkkoyhteyden virtuaalikoneiden välillä nykyisessä verkkoinfrastruktuurissa.
Pääsypäinen verkkoviipalointi
Ensinnäkin tarkastelemme, kuinka varmistaa, että verkkopilven ja Core Cloud -virtuaalikoneiden välinen verkkoyhteys on turvallinen. Virtuaalikoneiden välinen verkko on toteutettava IP/MPLS-SDN: n ja Transport SDN: n perusteella. Tässä artikkelissa keskitymme reitittimen myyjien tarjoamiin IP/MPLS-SDN: iin. Ericsson ja Juniper tarjoavat molemmat IP/MPLS SDN -verkkoarkkitehtuurituotteet. Toiminnot ovat hiukan erilaisia, mutta SDN-pohjaisen VMS: n välinen yhteys on hyvin samanlainen.
Ydinpilvissä on virtualisoituja palvelimia. Suorita palvelimen hypervisorissa sisäänrakennettu Vrouter/VSWitch. SDN -ohjain tarjoaa tunnelin kokoonpanon virtualisoidun palvelimen ja DC G/W -reitittimen välillä (PE -reititin, joka luo MPLS L3 VPN: n pilvitietokeskukseen). Luo SDN -tunneleita (ts. MPLS GRE tai VXLAN) kunkin virtuaalikoneen (esim. 5G IOT -ydin) ja DC G/W -reitittimien väliin ydinpilvissä.
SDN -ohjain hallitsee sitten näiden tunnelien ja MPLS L3 VPN: n, kuten IoT VPN: n, kartoitusta. Prosessi on sama reunapilvessä, luomalla IoT -viipale, joka on kytketty reunapilvistä IP/MPLS -runkoon ja aina ydinpilviin. Tämä prosessi voidaan toteuttaa tekniikoiden ja standardien perusteella, jotka ovat kypsät ja saatavilla toistaiseksi.
(3) Verkkoviipalointi reunan ja ydinpilven välillä: IP/MPLS-SDN
Nyt jäljellä on Mobile Fronthawall -verkko. Kuinka leikkaamme tämän mobiililaitteen fronthold -verkon Edge Cloudin ja 5G RU: n väliin? Ensinnäkin 5G: n etumatkaverkko on määritettävä ensin. Joitakin keskusteluissa on joitain vaihtoehtoja (esim. Uuden pakettipohjaisen eteenpäin suuntautuvan verkon käyttöönotto uudelleen määrittelemällä DU: n ja RU: n toiminnallisuus), mutta standardi määritelmää ei ole vielä tehty. Seuraava luku on kaavio, joka esitetään ITU IMT 2020 -työryhmässä ja antaa esimerkin virtualisoidusta Fronhaul -verkosta.
Esimerkki 5G C-RAN -verkon viipaloinnista ITU-organisaatiossa
Viestin aika: helmikuu-02-2024
