5G và cắt mạng
Khi 5G được đề cập rộng rãi, việc cắt mạng 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 việc cắt mạng là kiến trúc mạng lý tưởng cho kỷ nguyên 5G.
Công nghệ mới này cho phép các nhà khai thác phân chia nhiều mạng đầu cuối ảo trong cơ sở hạ tầng phần cứng và mỗi lát mạng được phân lập một cách hợp lý với thiết bị, mạng truy cập, mạng vận chuyển và mạng lõi để đáp ứng các đặc điểm khác nhau của các loại dịch vụ khác nhau.
Đối với mỗi lát mạng, các tài nguyên chuyên dụng như máy chủ ảo, băng thông mạng và chất lượng dịch vụ được đảm bảo đầy đủ. Vì các lát cắt được phân lập với nhau, các lỗi hoặc thất bại trong một lát sẽ không ảnh hưởng đến việc giao tiếp của các lát khác.
Tại sao 5G cần cắt mạng?
Từ quá khứ đến mạng 4G hiện tại, các mạng di động chủ yếu phục vụ điện thoại di động và thường chỉ thực hiện một số tối ưu hóa cho điện thoại di động. Tuy nhiên, trong kỷ nguyên 5G, các 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 trong 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 tay cầm, 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 trị và điều khiển robot từ xa đòi hỏi độ trễ từ đầu đến cuối của vài mili giây, rất khác với các dịch vụ băng rộng di động.
Kịch bản ứng dụng chính là 5G
Điều này có nghĩa là chúng ta cần một mạng chuyên dụng cho mỗi dịch vụ? Ví dụ, một người phục vụ điện thoại di động 5G, một người phục vụ IoT lớn 5G và một người phục vụ IoT quan trọng 5G. Chúng ta không cần, vì chúng ta có thể sử dụng việc cắt mạng để phân chia nhiều mạng logic từ một mạng vật lý riêng biệt, đây là một cách tiếp cận rất hiệu quả chi phí!
Yêu cầu ứng dụng để cắt mạng
Mạng lưới 5G được mô tả trong giấy trắng 5G do NGMN phát hành được hiển thị dưới đây:
Làm thế nào để chúng tôi triển khai cắt 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 các thiết bị mạng chuyên dụng được cung cấp bởi các nhà cung cấp RAN. Để thực hiện cắt 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 thiết bị mạng chuyên dụng của chúng. Theo cách này, RAN được coi là đám mây cạnh, trong khi chức năng lõi được coi là đám mây lõi. Kết nối giữa các VM nằm ở cạnh và trong đám mây lõi được cấu hình bằng SDN. Sau đó, một lát được tạo ra cho mỗi dịch vụ (tức là lát điện thoại, lát IoT lớn, Mission quan trọng, lát IoT, v.v.).
Làm thế nào để thực hiện một trong các cắt mạng (i)?
Hình dưới đây cho thấy cách mỗi ứng dụng dành riêng cho dịch vụ có thể được ảo hóa và cài đặt trong mỗi lát. Ví dụ, cắt lát có thể được cấu hình như sau:
.
.
.
.
Cho đến nay, chúng tôi cần phải tạo các lát dành riêng cho các dịch vụ với các yêu cầu khác nhau. Và các chức năng mạng ảo được đặt ở các vị trí khác nhau trong mỗi lát (nghĩa là đám mây cạnh 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 là cần thiết trong một số lát cắt, nhưng không phải ở những người khác. Các nhà khai thác có thể tùy chỉnh cắt mạng theo cách họ muốn và có lẽ là cách hiệu quả nhất về chi phí.
Làm thế nào để thực hiện một trong các cắt mạng (i)?
(2) cắt mạng giữa cạnh và đám mây lõi: IP/MPLS-SDN
Mạng được xác định phần mềm, mặc dù một khái niệm đơn giản khi nó được giới thiệu lần đầu tiên, ngày càng trở nên phức tạp. Lấy hình thức lớp phủ 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 làm thế nào để đảm bảo rằng kết nối mạng giữa đám mây cạnh và máy ảo đám mây lõi được bảo mật. Mạng giữa các máy ảo cần được triển khai dựa trên IP/MPLS-SDN và SDN vận chuyển. Trong bài báo này, chúng tôi tập trung vào IP/MPLS-SDN được cung cấp bởi các nhà cung cấp bộ định tuyến. Cả Ericsson và Juniper đều cung cấp các sản phẩm kiến trúc mạng SDN IP/MPLS. Các hoạt động hơi khác nhau, nhưng kết nối giữa các VM dựa trên SDN rất giống nhau.
Trong đám mây lõi là máy chủ ảo hóa. Trong phép ảo hóa của máy chủ, chạy vrouter/vswitch tích hợp. 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 các đường hầm SDN (tức là MPLS GRE hoặc VXLAN) giữa mỗi máy ảo (ví dụ: lõi IoT 5G) và bộ định tuyến DC G/W trong đám mây lõi.
Bộ điều khiển SDN sau đó quản lý ánh xạ giữa các đường hầm này và MPLS L3 VPN, chẳng hạn như IoT VPN. Quá trình này giống nhau trong đám mây cạnh, tạo một lát IoT được kết nối từ đám mây cạnh đến xương sống IP/MPLS và tất cả các cách đến đám mây lõi. Quá trình này có thể được thực hiện dựa trên các công nghệ và tiêu chuẩn trưởng thành và có sẵn cho đến nay.
(3) cắt mạng giữa cạnh và đám mây lõi: IP/MPLS-SDN
Những gì còn lại bây giờ là mạng Fronthawall di động. Làm thế nào để chúng tôi cắt mạng fronthold di động này giữa đám mây cạnh và 5G RU? Trước hết, mạng lưới phía trước 5G phải được xác định trước. Có một số tùy chọn đang thảo luận (ví dụ: giới thiệu một 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 một sơ đồ được trình bày trong nhóm làm việc ITU IMT 2020 và đưa ra một ví dụ về mạng Frunhaul ảo hóa.
Ví dụ về việc cắt mạng C-Ran 5G của Tổ chức ITU
Thời gian đăng: Tháng 2 năm 02-2024
