Ինչո՞ւ է 5G-ին անհրաժեշտ ցանցի կտրում, ինչպե՞ս իրականացնել 5G ցանցի կտրում։

5G և ցանցի կտրում
Երբ 5G-ն լայնորեն հիշատակվում է, ցանցային կտրումը դրանց մեջ ամենաշատ քննարկվող տեխնոլոգիան է։ KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT જેવા ցանցային օպերատորները, ինչպես նաև Ericsson, Nokia և Huawei જેવા սարքավորումների մատակարարները կարծում են, որ ցանցային կտրումը 5G դարաշրջանի համար իդեալական ցանցային ճարտարապետություն է։
Այս նոր տեխնոլոգիան թույլ է տալիս օպերատորներին բաժանել բազմաթիվ վիրտուալ ծայրից ծայր ցանցեր ապարատային ենթակառուցվածքում, և յուրաքանչյուր ցանցային կտոր տրամաբանորեն մեկուսացված է սարքից, մուտքի ցանցից, տրանսպորտային ցանցից և հիմնական ցանցից՝ տարբեր տեսակի ծառայությունների տարբեր բնութագրերին համապատասխանելու համար։
Յուրաքանչյուր ցանցային հատվածի համար լիովին երաշխավորված են նվիրված ռեսուրսներ, ինչպիսիք են վիրտուալ սերվերները, ցանցի թողունակությունը և ծառայության որակը: Քանի որ հատվածները մեկուսացված են միմյանցից, մեկ հատվածի սխալները կամ խափանումները չեն ազդի մյուս հատվածների հաղորդակցության վրա:

Ինչո՞ւ է 5G-ին անհրաժեշտ ցանցի կտրում։
Անցյալից մինչև ներկայիս 4G ցանցը, բջջային ցանցերը հիմնականում սպասարկում են բջջային հեռախոսներ և, ընդհանուր առմամբ, որոշակիորեն օպտիմալացնում են միայն բջջային հեռախոսները: Այնուամենայնիվ, 5G դարաշրջանում բջջային ցանցերը պետք է սպասարկեն տարբեր տեսակի և պահանջների սարքեր: Նշված կիրառման սցենարներից շատերը ներառում են բջջային լայնաշերտ ինտերնետ, լայնածավալ ինտերնետ և կարևորագույն ինտերնետ: Դրանք բոլորը կարիք ունեն տարբեր տեսակի ցանցերի և ունեն տարբեր պահանջներ շարժունակության, հաշվառման, անվտանգության, քաղաքականության վերահսկման, լատենտության, հուսալիության և այլնի առումով:
Օրինակ, լայնածավալ IoT ծառայությունը միացնում է ֆիքսված սենսորներ՝ ջերմաստիճանը, խոնավությունը, տեղումները և այլն չափելու համար: Բջջային ցանցում հիմնական սպասարկող հեռախոսների փոխանցման, գտնվելու վայրի թարմացումների և այլ գործառույթների կարիք չկա: Բացի այդ, առաքելության համար կարևոր IoT ծառայությունները, ինչպիսիք են ինքնավար վարումը և ռոբոտների հեռակառավարումը, պահանջում են մի քանի միլիվայրկյանների ծայրից ծայր լատենտություն, ինչը շատ տարբերվում է բջջային լայնաշերտ ծառայություններից:

5G-ի հիմնական կիրառման սցենարները
Սա նշանակո՞ւմ է, որ մեզ անհրաժեշտ է յուրաքանչյուր ծառայության համար նվիրված ցանց։ Օրինակ՝ մեկը սպասարկում է 5G բջջային հեռախոսներ, մեկը՝ 5G զանգվածային ինտերնետային կապ, իսկ մյուսը՝ 5G կարևորագույն ինտերնետային կապ։ Մեզ դա անհրաժեշտ չէ, քանի որ կարող ենք օգտագործել ցանցի կտրումը՝ առանձին ֆիզիկական ցանցից մի քանի տրամաբանական ցանցեր առանձնացնելու համար, ինչը շատ արդյունավետ մոտեցում է։

Ցանցի կտրման կիրառման պահանջները
NGMN-ի կողմից հրապարակված 5G սպիտակ փաստաթղթում նկարագրված 5G ցանցի հատվածը ներկայացված է ստորև.

Ինչպե՞ս ենք մենք իրականացնում ծայրից ծայր ցանցային կտրումը։
(1) 5G անլար մուտքի ցանց և հիմնական ցանց՝ NFV
Այսօրվա բջջային ցանցում հիմնական սարքը բջջային հեռախոսն է: RAN-ը (DU և RU) և հիմնական գործառույթները կառուցված են RAN մատակարարների կողմից տրամադրվող նվիրված ցանցային սարքավորումներից: Ցանցի կտրատումը իրականացնելու համար անհրաժեշտ է ցանցային ֆունկցիաների վիրտուալիզացիա (NFV): Ըստ էության, NFV-ի հիմնական գաղափարն է տեղակայել ցանցային ֆունկցիաների ծրագրակազմը (օրինակ՝ MME, S/P-GW և PCRF փաթեթային միջուկում և DU-ն RAN-ում) առևտրային սերվերների վիրտուալ մեքենաներում, այլ ոչ թե առանձին՝ դրանց նվիրված ցանցային սարքերում: Այս կերպ, RAN-ը դիտարկվում է որպես եզրային ամպ, մինչդեռ հիմնական ֆունկցիան դիտարկվում է որպես հիմնական ամպ: Եզրում գտնվող VMS-ի և հիմնական ամպի միջև կապը կարգավորվում է SDN-ի միջոցով: Այնուհետև, յուրաքանչյուր ծառայության համար ստեղծվում է հատված (օրինակ՝ հեռախոսի հատված, զանգվածային IoT հատված, կարևորագույն IoT հատված և այլն):

 

Ինչպե՞ս իրականացնել Network Slicing(I)-ից մեկը։
Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս, թե ինչպես կարելի է վիրտուալացնել և տեղադրել յուրաքանչյուր ծառայությանը հատուկ ծրագիր յուրաքանչյուր կտորում: Օրինակ, կտորացումը կարող է կարգավորվել հետևյալ կերպ.
(1) UHD կտրում. DU, 5G միջուկի (UP) և քեշի սերվերների վիրտուալացում եզրային ամպում, և 5G միջուկի (CP) և MVO սերվերների վիրտուալացում միջուկային ամպում
(2) Հեռախոսի կտրում. 5G միջուկների (UP և CP) և IMS սերվերների վիրտուալացում՝ լիարժեք շարժունակության հնարավորություններով հիմնական ամպում
(3) Մեծածավալ iot կտրատում (օրինակ՝ սենսորային ցանցեր). պարզ և թեթև 5G միջուկի վիրտուալացումը հիմնական ամպում շարժունակության կառավարման հնարավորություններ չունի։
(4) Կարևորագույն ինտերնետային կապի կտրում. 5G միջուկների (UP) և դրանց հետ կապված սերվերների (օրինակ՝ V2X սերվերների) վիրտուալացում եզրային ամպում՝ փոխանցման լատենտությունը նվազագույնի հասցնելու համար։
Մինչ այժմ մենք անհրաժեշտություն ենք ունեցել ստեղծել առանձին հատվածներ տարբեր պահանջներ ունեցող ծառայությունների համար։ Եվ վիրտուալ ցանցային ֆունկցիաները տեղադրված են յուրաքանչյուր հատվածի տարբեր վայրերում (օրինակ՝ եզրային ամպում կամ հիմնական ամպում)՝ ըստ տարբեր ծառայությունների բնութագրերի։ Բացի այդ, որոշ ցանցային ֆունկցիաներ, ինչպիսիք են՝ հաշվառումը, քաղաքականության կառավարումը և այլն, կարող են անհրաժեշտ լինել որոշ հատվածներում, բայց ոչ մյուսներում։ Օպերատորները կարող են հարմարեցնել ցանցի հատվածավորումը իրենց ուզած ձևով, և հավանաբար՝ ամենաարդյունավետ ձևով։

Ինչպե՞ս իրականացնել Network Slicing(I)-ից մեկը։
(2) Ցանցի բաժանում եզրային և հիմնական ամպի միջև՝ IP/MPLS-SDN
Ծրագրային ապահովման կողմից սահմանված ցանցային կապը, չնայած առաջին անգամ ներկայացվելիս պարզ հասկացություն էր, այժմ ավելի ու ավելի բարդ է դառնում: Օրինակ՝ Overlay-ի տեսքով, SDN տեխնոլոգիան կարող է ապահովել ցանցային կապ վիրտուալ մեքենաների միջև առկա ցանցային ենթակառուցվածքի վրա:

Ծայրից ծայր ցանցի կտրում
Նախ, մենք կանդրադառնանք, թե ինչպես ապահովել, որ եզրային ամպի և հիմնական ամպային վիրտուալ մեքենաների միջև ցանցային կապը անվտանգ լինի: Վիրտուալ մեքենաների միջև ցանցը պետք է իրականացվի IP/MPLS-SDN և Transport SDN-ի հիման վրա: Այս աշխատանքում մենք կկենտրոնանանք ռաութերների մատակարարների կողմից տրամադրվող IP/MPLS-SDN-ի վրա: Ericsson-ը և Juniper-ը երկուսն էլ առաջարկում են IP/MPLS SDN ցանցային ճարտարապետության արտադրանք: Գործողությունները մի փոքր տարբեր են, բայց SDN-ի վրա հիմնված VMS-ների միջև կապը շատ նման է:
Հիմնական ամպում գտնվում են վիրտուալացված սերվերներ: Սերվերի հիպերվիզորում գործարկեք ներկառուցված vRouter/vSwitch-ը: SDN կարգավորիչը ապահովում է թունելի կոնֆիգուրացիան վիրտուալացված սերվերի և DC G/W ռաութերի (PE ռաութեր, որը ստեղծում է MPLS L3 VPN-ը ամպային տվյալների կենտրոնում) միջև: Ստեղծեք SDN թունելներ (օրինակ՝ MPLS GRE կամ VXLAN) յուրաքանչյուր վիրտուալ մեքենայի (օրինակ՝ 5G IoT միջուկ) և DC G/W ռաութերների միջև հիմնական ամպում:
Այնուհետև SDN կառավարիչը կառավարում է այս թունելների և MPLS L3 VPN-ի, օրինակ՝ IoT VPN-ի միջև կապը: Գործընթացը նույնն է նաև եզրային ամպում՝ ստեղծելով IoT կտոր, որը միացված է եզրային ամպից IP/MPLS մայրուղուն և մինչև հիմնական ամպը: Այս գործընթացը կարող է իրականացվել մինչ օրս հասանելի և հասուն տեխնոլոգիաների և ստանդարտների հիման վրա:
(3) Ցանցի բաժանում եզրային և հիմնական ամպի միջև՝ IP/MPLS-SDN
Այժմ մնում է շարժական ֆրոնթհոլդ ցանցը։ Ինչպե՞ս ենք այս շարժական ֆրոնթհոլդ ցանցը բաժանում եզրային ամպի և 5G RU-ի միջև։ Նախևառաջ, նախ պետք է սահմանվի 5G ֆրոնթհոլդ ցանցը։ Քննարկման փուլում են որոշ տարբերակներ (օրինակ՝ նոր փաթեթային առաջխաղացման ցանցի ներդրում՝ DU-ի և RU-ի ֆունկցիոնալությունը վերասահմանելով), բայց դեռևս ստանդարտ սահմանում չի արվել։ Հետևյալ նկարը ITU IMT 2020 աշխատանքային խմբում ներկայացված դիագրամ է և ցույց է տալիս վիրտուալացված ֆրոնթհոլդ ցանցի օրինակ։

ITU կազմակերպության կողմից 5G C-RAN ցանցի կտրման օրինակ