5G a Netzwierk-Slicing
Wann et ëm 5G geet, ass Network Slicing déi meescht diskutéiert Technologie. Netzwierkbetreiber wéi KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT, an Ausrüstungshersteller wéi Ericsson, Nokia an Huawei gleewen all, datt Network Slicing déi ideal Netzwierkarchitektur fir d'5G-Ära ass.
Dës nei Technologie erlaabt et den Operateuren, verschidde virtuell End-to-End-Netzwierker an enger Hardwareinfrastruktur opzedeelen, an all Network Slice ass logesch vum Apparat, dem Zougangsnetz, dem Transportnetz an dem Kärnetz isoléiert, fir den ënnerschiddleche Charakteristike vu verschiddenen Aarte vu Servicer gerecht ze ginn.
Fir all Netzwierkschnitt sinn dedizéiert Ressourcen wéi virtuell Server, Netzwierkbandbreet a Servicequalitéit voll garantéiert. Well d'Schnittlinne vuneneen isoléiert sinn, beaflossen Feeler oder Ausfäll an engem Schnittlinn d'Kommunikatioun vun anere Schnittlinne net.
Firwat brauch 5G Network Slicing?
Vun der Vergaangenheet bis zum haitege 4G-Netzwierk hunn d'Mobilnetzwierker haaptsächlech Handye bedéngt a generell nëmmen eng gewëssen Optimiséierung fir Handye gemaach. An der 5G-Ära mussen d'Mobilnetzwierker awer Apparater vu verschiddenen Typen a mat verschiddenen Ufuerderungen bedéngen. Vill vun den ernimmten Applikatiounsszenarie sinn mobilt Breitband, groussskaleg IoT an missiounskritesch IoT. Si brauchen all verschidden Aarte vun Netzwierker a stellen ënnerschiddlech Ufuerderungen a punkto Mobilitéit, Comptabilitéit, Sécherheet, Politikkontroll, Latenz, Zouverlässegkeet a sou weider.
Zum Beispill verbënnt e groussflächegen IoT-Service fix Sensoren fir Temperatur, Fiichtegkeet, Nidderschlag, etc. ze moossen. Et gëtt kee Besoin fir Handover, Standuertupdates an aner Funktiounen vun den Haapttelefonen am Mobilfunknetz. Zousätzlech erfuerderen missiounskritesch IoT-Servicer wéi autonomt Fueren an d'Fernsteierung vu Roboter eng End-to-End-Latenz vu verschiddene Millisekonnen, wat sech ganz anescht wéi mobil Breitbandservicer mécht.
Haaptapplikatiounsszenarie vum 5G
Heescht dat, datt mir fir all Service en eegent Netzwierk brauchen? Zum Beispill, eent bedreift 5G Handyen, eent bedreift 5G massivt IoT, an eent bedreift 5G missiounskritesch IoT. Mir brauchen dat net, well mir Network Slicing benotze kënnen, fir verschidde logesch Netzwierker aus engem separaten physeschen Netzwierk opzedeelen, wat eng ganz käschtegënschteg Approche ass!
Applikatiounsufuerderunge fir Network Slicing
De 5G-Netzwierkdeel, deen am 5G-Whitepaper vum NGMN beschriwwe gëtt, gëtt hei ënnendrënner gewisen:
Wéi implementéiere mir End-to-End Network Slicing?
(1) 5G drahtlosen Zougangsnetz a Kärnetz: NFV
Am haitege Mobilnetz ass den Haaptgerät den Handy. RAN (DU an RU) a Kärfunktioune ginn aus dedizéierten Netzwierkausrüstung gebaut, déi vun RAN-Hiersteller geliwwert gëtt. Fir Network Slicing ëmzesetzen, ass Network Function Virtualization (NFV) eng Viraussetzung. Am Fong ass d'Haaptiddi vun NFV, d'Software fir d'Netzwierkfunktioun (dh MME, S/P-GW a PCRF am Packet Core an DU am RAN) all an de virtuelle Maschinnen op de kommerzielle Serveren ze implementéieren, anstatt separat an hiren dedizéierten Netzwierkgeräter. Op dës Manéier gëtt den RAN als Edge Cloud behandelt, während d'Kärfunktioun als Core Cloud behandelt gëtt. D'Verbindung tëscht VMS um Edge an an der Core Cloud gëtt mat SDN konfiguréiert. Dann gëtt fir all Service e Slice erstallt (dh Telefonsslice, massive IoT Slice, Mission Critical IoT Slice, etc.).
Wéi implementéiert een ee vun den Network Slicing(I)?
D'Figur hei ënnendrënner weist, wéi all servicespezifesch Applikatioun virtualiséiert a wéi se an all Slice installéiert ka ginn. Zum Beispill kann Slicing wéi follegt konfiguréiert ginn:
(1) UHD Slicing: Virtualiséierung vun DU-, 5G Core (UP)- a Cache-Serveren an der Edge Cloud, a Virtualiséierung vun 5G Core (CP)- a MVO-Serveren an der Core Cloud
(2) Phone Slicing: Virtualiséierung vu 5G-Kären (UP a CP) an IMS-Serveren mat volle Mobilitéitsméiglechkeeten an der Core Cloud
(3) Groussskalig IoT Slicing (z.B. Sensornetzwierker): D'Virtualiséierung vun engem einfachen a liichte 5G-Kär an der Core Cloud huet keng Mobilitéitsmanagementméiglechkeeten.
(4) Missiounskritesch IoT Slicing: Virtualiséierung vu 5G-Kären (UP) an associéierte Serveren (z.B. V2X-Serveren) an der Edge Cloud fir d'Transmissiounslatenz ze minimiséieren.
Bis elo hu mir missen dedizéiert Slices fir Servicer mat ënnerschiddlechen Ufuerderungen erstellen. An déi virtuell Netzwierkfunktioune ginn op verschiddene Plazen an all Slice placéiert (z.B. Edge Cloud oder Core Cloud) jee no de verschiddene Servicecharakteristiken. Zousätzlech kënnen e puer Netzwierkfunktiounen, wéi z.B. Rechnungsstellung, Politikkontroll, etc., a verschiddene Slices néideg sinn, awer net an aneren. D'Betreiber kënnen d'Netzwierk-Slicing no hirem Wëllen upassen, an dat wahrscheinlech op déi käschtegënschtegst Manéier.
Wéi implementéiert een ee vun den Network Slicing(I)?
(2) Netzwierk-Slicing tëscht Edge- a Core-Cloud: IP/MPLS-SDN
Software-defined Networking, obwuel et bei der éischter Aféierung e einfacht Konzept war, gëtt ëmmer méi komplex. Zum Beispill kann d'SDN-Technologie eng Netzwierkverbindung tëscht virtuelle Maschinnen op der existéierender Netzwierkinfrastruktur ubidden.
End-to-End Netzwierk Slicing
Als éischt kucke mir eis un, wéi mir sécher stellen kënnen, datt d'Netzwierkverbindung tëscht der Edge Cloud an de virtuelle Maschinnen an der Kär-Cloud sécher ass. D'Netzwierk tëscht de virtuelle Maschinnen muss op Basis vun IP/MPLS-SDN an Transport SDN implementéiert ginn. An dësem Pabeier konzentréiere mir eis op IP/MPLS-SDN, déi vu Router-Ubidder geliwwert ginn. Ericsson a Juniper bidden allebéid IP/MPLS SDN-Netzwierkarchitekturprodukter un. D'Operatioune sinn e bëssen ënnerschiddlech, awer d'Konnektivitéit tëscht SDN-baséierte VMS ass ganz ähnlech.
An der Core Cloud sinn virtualiséiert Serveren. Am Hypervisor vum Server gëtt den agebaute vRouter/vSwitch ausgeféiert. Den SDN Controller stellt d'Tunnelkonfiguratioun tëscht dem virtualiséierte Server an dem DC G/W Router (dem PE Router, deen den MPLS L3 VPN am Cloud Data Center erstellt). Erstellt SDN Tunnelen (z.B. MPLS GRE oder VXLAN) tëscht all virtueller Maschinn (z.B. 5G IoT Core) an DC G/W Routeren an der Core Cloud.
Den SDN-Controller geréiert dann d'Mapping tëscht dësen Tunnelen an dem MPLS L3 VPN, wéi zum Beispill dem IoT VPN. De Prozess ass dee selwechten an der Edge Cloud, andeems en IoT-Slice erstallt gëtt, deen vun der Edge Cloud mam IP/MPLS-Backbone a bis an d'Core Cloud verbonnen ass. Dëse Prozess kann op Basis vun Technologien a Standarden implementéiert ginn, déi bis elo reif a verfügbar sinn.
(3) Netzwierk-Slicing tëscht Edge- a Core-Cloud: IP/MPLS-SDN
Wat elo iwwreg bleift, ass dat mobilt Fronthaul-Netz. Wéi trennen mir dëst mobilt Fronthold-Netz tëscht der Edge Cloud an dem 5G RU? Als éischt muss dat 5G Fronthaul-Netz definéiert ginn. Et ginn e puer Optiounen diskutéiert (z.B. d'Aféierung vun engem neie Paketbaséierte Forward-Netz duerch d'Neidefinitioun vun der Funktionalitéit vun DU an RU), awer et gouf nach keng Standarddefinitioun gemaach. Déi folgend Figur ass en Diagramm, dat an der ITU IMT 2020 Aarbechtsgrupp presentéiert gouf, a gëtt e Beispill vun engem virtualiséierte Fronthaul-Netz.
Beispill vum 5G C-RAN Network Slicing vun der ITU Organisatioun
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 02. Februar 2024
