Por que o 5G necesita cortar a rede, como implementar o corte de rede 5G?

5G e cortado de rede
Cando se menciona amplamente o 5G, a corte de rede é a tecnoloxía máis discutida entre eles. Os operadores de rede como KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT e provedores de equipos como Ericsson, Nokia e Huawei cren que todo o corte de rede é a arquitectura de rede ideal para a ERA 5G.
Esta nova tecnoloxía permite aos operadores dividir múltiples redes de extremo a extremo virtual nunha infraestrutura de hardware, e cada porción de rede está loxicamente illada do dispositivo, rede de acceso, rede de transporte e rede básica para satisfacer as diferentes características de varios tipos de servizos.
Para cada porción de rede, recursos dedicados como servidores virtuais, ancho de banda de rede e calidade do servizo están totalmente garantidos. Dado que as franxas están illadas entre si, os erros ou fallos nunha porción non afectarán a comunicación doutras franxas.

Por que o 5G necesita cortar a rede?
Desde o pasado ata a rede 4G actual, as redes móbiles serven principalmente teléfonos móbiles e normalmente só fan algunha optimización para teléfonos móbiles. Non obstante, na era 5G, as redes móbiles necesitan servir dispositivos de varios tipos e requisitos. Moitos dos escenarios de aplicacións mencionados inclúen banda ancha móbil, IoT a gran escala e IoT crítico á misión. Todos necesitan diferentes tipos de redes e teñen requisitos diferentes en mobilidade, contabilidade, seguridade, control de políticas, latencia, fiabilidade, etc.
Por exemplo, un servizo IoT a gran escala conecta sensores fixos para medir a temperatura, a humidade, as precipitacións, etc. Non hai necesidade de transmisións, actualizacións de localización e outras características dos teléfonos principais da rede móbil. Ademais, os servizos de IoT críticos para as misións como a condución autónoma e o control remoto dos robots requiren unha latencia de punta a varios milisegundos, que é moi diferente dos servizos de banda ancha móbil.

Escenarios principais de aplicacións de 5G
Isto significa que necesitamos unha rede dedicada para cada servizo? Por exemplo, un serve teléfonos móbiles 5G, un serve 5G Massive IoT e un serve IoT crítico da misión 5G. Non o necesitamos, porque podemos usar a redución de rede para dividir varias redes lóxicas dunha rede física separada, que é un enfoque moi rendible.

Requisitos de aplicación para a cortina de rede
A porción de rede 5G descrita no libro branco 5G lanzado polo NGMN móstrase a continuación:

Como implementamos o corte de rede de punta a punta?
(1) Rede de acceso sen fíos 5G
Na rede móbil de hoxe, o dispositivo principal é o teléfono móbil. As funcións RAN (DU e RU) e as funcións básicas están construídas a partir de equipos de rede dedicados proporcionados por provedores RAN. Para implementar o corte de rede, a virtualización da función de rede (NFV) é un requisito previo. Basicamente, a idea principal de NFV é implementar o software de función de rede (IE MME, S/P-GW e PCRF no núcleo de paquetes e du en RAN) todos nas máquinas virtuais dos servidores comerciais en lugar de por separado nos seus dispositivos de rede dedicados. Deste xeito, o RAN é tratado como a nube de bordo, mentres que a función central é tratada como a nube central. A conexión entre VMS situada no bordo e na nube de núcleo configúrase usando SDN. A continuación, créase unha porción para cada servizo (porción de teléfono, porción de IoT masiva, porción de IoT crítica de misión, etc.).

 

Como implementar un dos cortados de rede (i)?
A figura seguinte mostra como cada aplicación específica do servizo pode ser virtualizada e instalada en cada porción. Por exemplo, pódese configurar o rango do seguinte xeito:
(1) Slicing UHD: Virtualización de servidores de núcleo 5G (UP) e caché na nube de borde, e virtualizando servidores de núcleo 5G (CP) e MVO na núcleo núcleo
(2) Slicing telefónico: núcleos virtualizadores 5G (UP e CP) e servidores IMS con capacidades de mobilidade completa na nube núcleo
(3) Slicing IoT a gran escala (por exemplo, redes de sensores): virtualización dun núcleo 5G sinxelo e lixeiro na nube núcleo non ten capacidades de xestión de mobilidade
(4) Slicing IoT crítico para a misión: virtualización de núcleos 5G (UP) e servidores asociados (por exemplo, servidores V2X) na nube de bordo para minimizar a latencia de transmisión
Ata o de agora, necesitabamos crear franxas dedicadas para servizos con diferentes requisitos. E as funcións de rede virtual colócanse en diferentes lugares en cada porción (é dicir, nube de borde ou nube de núcleo) segundo diferentes características do servizo. Ademais, nalgunhas franxas poden ser necesarias algunhas funcións de rede, como facturación, control de políticas, etc. Os operadores poden personalizar a rede cortando o xeito no que queren e, probablemente, o xeito máis rendible.

Como implementar un dos cortados de rede (i)?
(2) cortando a rede entre Edge e Core Cloud: IP/MPLS-SDN
A rede definida por software, aínda que un concepto sinxelo cando se introduciu por primeira vez, é cada vez máis complexo. Tomando a forma de superposición como exemplo, a tecnoloxía SDN pode proporcionar conexión de rede entre máquinas virtuais na infraestrutura de rede existente.

Slicing de rede de extremo a extremo
En primeiro lugar, miramos como asegurarse de que a conexión de rede entre a nube de Edge e as máquinas virtuais da nube core sexa segura. A rede entre as máquinas virtuais debe implementarse en función de IP/MPLS-SDN e Transport SDN. Neste artigo, centrámonos en IP/MPLS-SDN proporcionados por vendedores de enrutadores. Ericsson e Juniper ofrecen produtos de arquitectura de rede IP/MPLS SDN. As operacións son lixeiramente diferentes, pero a conectividade entre VMS baseada en SDN é moi similar.
Na nube núcleo hai servidores virtualizados. No hipervisor do servidor, executa o Vrouter/vswitch incorporado. O controlador SDN proporciona a configuración do túnel entre o servidor virtualizado e o enrutador DC G/W (o enrutador PE que crea o MPLS L3 VPN no centro de datos da nube). Crea túneles SDN (é dicir, MPLS GRE ou VXLAN) entre cada máquina virtual (por exemplo, núcleo IoT 5G) e enrutadores DC G/W na nube núcleo.
O controlador SDN xestiona entón o mapeo entre estes túneles e a VPN MPLS L3, como a VPN IoT. O proceso é o mesmo na nube de bordo, creando unha porción IoT conectada desde a nube de bordo ata a columna vertebral IP/MPLS e ata a nube de núcleo. Este proceso pódese implementar en función de tecnoloxías e estándares maduros e dispoñibles ata agora.
(3) cortando a rede entre Edge e Core Cloud: IP/MPLS-SDN
O que queda agora é a rede móbil Fronthawall. Como cortamos esta rede de fronthold móbil entre a nube de Edge e o 5G RU? Primeiro de todo, a rede de front-rango 5G debe definirse primeiro. Hai algunhas opcións en discusión (por exemplo, introducir unha nova rede baseada en paquetes mediante a redefinición da funcionalidade de DU e RU), pero aínda non se fixo ningunha definición estándar. A seguinte figura é un diagrama presentado no grupo de traballo ITU IMT 2020 e dá un exemplo dunha rede Fronhaul virtualizada.

Exemplo de 5G C-RAN Ranking Slicing por organización UIT