5G và phân chia mạng
Khi 5G được nhắc đến rộng rãi thì Network Slicing là công nghệ được thảo luận nhiều nhất trong số đó. Các nhà khai thác mạng như KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT và các nhà cung cấp thiết bị như Ericsson, Nokia và Huawei đều tin rằng Network Slicing là kiến trúc mạng lý tưởng cho kỷ nguyên 5G.
Công nghệ mới này cho phép các nhà khai thác phân chia nhiều mạng ảo đầu cuối trong cơ sở hạ tầng phần cứng và mỗi Network Slice được cách ly một cách hợp lý khỏi thiết bị, mạng truy cập, mạng truyền tải và mạng lõi để đáp ứng các đặc điểm khác nhau của nhiều loại dịch vụ khác nhau.
Đối với mỗi Network Slice, các tài nguyên chuyên dụng như máy chủ ảo, băng thông mạng và chất lượng dịch vụ đều được đảm bảo đầy đủ. Vì các lát cắt được cách ly với nhau nên lỗi hoặc lỗi trong một lát cắt sẽ không ảnh hưởng đến việc truyền thông của các lát cắt khác.
Tại sao 5G cần Network Slicing?
Từ trước đến mạng 4G hiện nay, mạng di động chủ yếu phục vụ điện thoại di động và nhìn chung chỉ thực hiện một số tối ưu hóa cho điện thoại di động. Tuy nhiên, trong kỷ nguyên 5G, mạng di động cần phục vụ các thiết bị thuộc nhiều loại và yêu cầu khác nhau. Nhiều kịch bản ứng dụng được đề cập bao gồm băng thông rộng di động, iot quy mô lớn và iot quan trọng. Tất cả đều cần các loại mạng khác nhau và có các yêu cầu khác nhau về tính di động, kế toán, bảo mật, kiểm soát chính sách, độ trễ, độ tin cậy, v.v.
Ví dụ: dịch vụ IoT quy mô lớn kết nối các cảm biến cố định để đo nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, v.v. Không cần chuyển giao, cập nhật vị trí và các tính năng khác của điện thoại phục vụ chính trong mạng di động. Ngoài ra, các dịch vụ IoT quan trọng như lái xe tự động và điều khiển robot từ xa yêu cầu độ trễ từ đầu đến cuối là vài mili giây, rất khác so với các dịch vụ băng thông rộng di động.
Kịch bản ứng dụng chính của 5G
Điều này có nghĩa là chúng ta cần một mạng dành riêng cho từng dịch vụ? Ví dụ: một phục vụ điện thoại di động 5G, một phục vụ iot lớn 5G và một phục vụ iot quan trọng cho sứ mệnh 5G. Chúng ta không cần làm vậy, vì chúng ta có thể sử dụng tính năng phân chia mạng để tách nhiều mạng logic khỏi một mạng vật lý riêng biệt, đây là một cách tiếp cận rất hiệu quả về mặt chi phí!
Yêu cầu ứng dụng để cắt mạng
Phần mạng 5G được mô tả trong sách trắng 5G do NGMN phát hành được hiển thị bên dưới:
Làm cách nào để chúng tôi triển khai Phân chia mạng từ đầu đến cuối?
(1) Mạng truy cập không dây 5G và mạng lõi: NFV
Trong mạng di động ngày nay, thiết bị chính là điện thoại di động. RAN(DU và RU) và các chức năng cốt lõi được xây dựng từ thiết bị mạng chuyên dụng do nhà cung cấp RAN cung cấp. Để thực hiện phân chia mạng, Ảo hóa chức năng mạng (NFV) là điều kiện tiên quyết. Về cơ bản, ý tưởng chính của NFV là triển khai phần mềm chức năng mạng (tức là MME, S/P-GW và PCRF trong lõi gói và DU trong RAN) tất cả trong các máy ảo trên các máy chủ thương mại thay vì riêng biệt trong các máy chủ chuyên dụng của chúng. các thiết bị mạng. Theo cách này, RAN được coi là đám mây biên, trong khi chức năng cốt lõi được coi là đám mây lõi. Kết nối giữa VMS nằm ở rìa và trong đám mây lõi được định cấu hình bằng SDN. Sau đó, một lát cắt được tạo cho mỗi dịch vụ (ví dụ: lát cắt điện thoại, lát cắt iot lớn, lát cắt iot quan trọng, v.v.).
Làm cách nào để triển khai một trong các Network Slicing(I)?
Hình bên dưới cho thấy cách mỗi ứng dụng dành riêng cho dịch vụ có thể được ảo hóa và cài đặt trong mỗi slice. Ví dụ: cắt có thể được cấu hình như sau:
(1) Phân chia UHD: ảo hóa các máy chủ DU, lõi 5G (UP) và bộ đệm trong đám mây biên, đồng thời ảo hóa các máy chủ lõi 5G (CP) và MVO trong đám mây lõi
(2) Phân chia điện thoại: ảo hóa lõi 5G (UP và CP) và máy chủ IMS với đầy đủ khả năng di động trong đám mây lõi
(3) Phân chia iot quy mô lớn (ví dụ: mạng cảm biến): Ảo hóa lõi 5G đơn giản và nhẹ trong đám mây lõi không có khả năng quản lý di động
(4) Phân chia iot quan trọng: Ảo hóa lõi 5G (UP) và các máy chủ liên quan (ví dụ: máy chủ V2X) trong đám mây biên để giảm thiểu độ trễ truyền
Cho đến nay, chúng tôi cần tạo các phần dành riêng cho các dịch vụ có yêu cầu khác nhau. Và các chức năng mạng ảo được đặt ở các vị trí khác nhau trong mỗi lát (tức là đám mây biên hoặc đám mây lõi) theo các đặc điểm dịch vụ khác nhau. Ngoài ra, một số chức năng mạng, chẳng hạn như thanh toán, kiểm soát chính sách, v.v., có thể cần thiết ở một số lát nhưng không cần thiết ở những lát khác. Các nhà khai thác có thể tùy chỉnh việc phân chia mạng theo cách họ muốn và có lẽ là cách tiết kiệm chi phí nhất.
Làm cách nào để triển khai một trong các Network Slicing(I)?
(2) Phân chia mạng giữa đám mây biên và lõi: IP/MPLS-SDN
Mạng được xác định bằng phần mềm, mặc dù là một khái niệm đơn giản khi được giới thiệu lần đầu tiên, nhưng ngày càng trở nên phức tạp. Lấy dạng Overlay làm ví dụ, công nghệ SDN có thể cung cấp kết nối mạng giữa các máy ảo trên cơ sở hạ tầng mạng hiện có.
Cắt mạng từ đầu đến cuối
Đầu tiên, chúng tôi xem xét cách đảm bảo rằng kết nối mạng giữa đám mây biên và máy ảo đám mây lõi được an toàn. Mạng giữa các máy ảo cần được triển khai dựa trên IP/MPLS-SDN và Transport SDN. Trong bài viết này, chúng tôi tập trung vào IP/MPLS-SDN được cung cấp bởi các nhà cung cấp bộ định tuyến. Ericsson và Juniper đều cung cấp các sản phẩm kiến trúc mạng IP/MPLS SDN. Các hoạt động hơi khác một chút, nhưng khả năng kết nối giữa VMS dựa trên SDN rất giống nhau.
Trong đám mây lõi là các máy chủ ảo hóa. Trong trình ảo hóa của máy chủ, hãy chạy vRouter/vSwitch tích hợp sẵn. Bộ điều khiển SDN cung cấp cấu hình đường hầm giữa máy chủ ảo hóa và bộ định tuyến DC G/W (bộ định tuyến PE tạo MPLS L3 VPN trong trung tâm dữ liệu đám mây). Tạo đường hầm SDN (tức là MPLS GRE hoặc VXLAN) giữa mỗi máy ảo (ví dụ: lõi 5G IoT) và bộ định tuyến DC G/W trong đám mây lõi.
Sau đó, bộ điều khiển SDN quản lý việc ánh xạ giữa các đường hầm này và MPLS L3 VPN, chẳng hạn như IoT VPN. Quá trình này diễn ra tương tự ở đám mây biên, tạo ra một lát iot được kết nối từ đám mây biên đến đường trục IP/MPLS và đến tận đám mây lõi. Quá trình này có thể được thực hiện dựa trên các công nghệ và tiêu chuẩn đã hoàn thiện và sẵn có cho đến nay.
(3) Phân chia mạng giữa đám mây biên và lõi: IP/MPLS-SDN
Những gì còn lại bây giờ là mạng fronthawall di động. Làm cách nào để chúng tôi cắt mạng tiền tuyến di động này giữa đám mây biên và 5G RU? Trước hết, mạng 5G phía trước phải được xác định trước. Có một số tùy chọn đang được thảo luận (ví dụ: giới thiệu mạng chuyển tiếp dựa trên gói mới bằng cách xác định lại chức năng của DU và RU), nhưng chưa có định nghĩa tiêu chuẩn nào được đưa ra. Hình dưới đây là sơ đồ được trình bày trong nhóm làm việc ITU IMT 2020 và đưa ra ví dụ về mạng fronhaul ảo hóa.
Ví dụ về việc phân chia mạng 5G C-RAN của tổ chức ITU
Thời gian đăng: Feb-02-2024
