5G et découpage de réseau
Lorsque la 5G est largement mentionnée, le Network Slicing est la technologie la plus discutée parmi elles. Les opérateurs de réseau tels que KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT et les fournisseurs d'équipements tels qu'Ericsson, Nokia et Huawei estiment tous que le Network Slicing est l'architecture réseau idéale pour l'ère de la 5G.
Cette nouvelle technologie permet aux opérateurs de diviser plusieurs réseaux virtuels de bout en bout dans une infrastructure matérielle, et chaque tranche de réseau est logiquement isolée du périphérique, du réseau d'accès, du réseau de transport et du réseau central pour répondre aux différentes caractéristiques des différents types de services.
Pour chaque Network Slice, les ressources dédiées telles que les serveurs virtuels, la bande passante du réseau et la qualité de service sont entièrement garanties. Étant donné que les tranches sont isolées les unes des autres, les erreurs ou échecs dans une tranche n’affecteront pas la communication des autres tranches.
Pourquoi la 5G a-t-elle besoin du Network Slicing ?
Du passé au réseau 4G actuel, les réseaux mobiles servent principalement les téléphones mobiles et ne font généralement qu'une certaine optimisation pour les téléphones mobiles. Cependant, à l’ère de la 5G, les réseaux mobiles doivent desservir des appareils de différents types et exigences. De nombreux scénarios d'application mentionnés incluent le haut débit mobile, l'IoT à grande échelle et l'IoT critique. Ils ont tous besoin de différents types de réseaux et ont des exigences différentes en matière de mobilité, de comptabilité, de sécurité, de contrôle des politiques, de latence, de fiabilité, etc.
Par exemple, un service IoT à grande échelle connecte des capteurs fixes pour mesurer la température, l'humidité, les précipitations, etc. Il n'est pas nécessaire de procéder à des transferts, à des mises à jour de localisation et à d'autres fonctionnalités des principaux téléphones de service du réseau mobile. De plus, les services IoT critiques tels que la conduite autonome et le contrôle à distance des robots nécessitent une latence de bout en bout de plusieurs millisecondes, ce qui est très différent des services mobiles à large bande.
Principaux scénarios d'application de la 5G
Cela signifie-t-il que nous avons besoin d’un réseau dédié pour chaque service ? Par exemple, l’un dessert les téléphones mobiles 5G, l’autre sert l’IoT massif 5G et l’autre sert l’IoT critique à la mission 5G. Nous n'en avons pas besoin, car nous pouvons utiliser le découpage de réseau pour séparer plusieurs réseaux logiques d'un réseau physique distinct, ce qui est une approche très rentable !
Exigences d'application pour le découpage de réseau
La tranche du réseau 5G décrite dans le livre blanc 5G publié par le NGMN est présentée ci-dessous :
Comment mettre en œuvre le Network Slicing de bout en bout ?
(1)Réseau d'accès sans fil 5G et réseau central : NFV
Dans le réseau mobile actuel, l'appareil principal est le téléphone mobile. Le RAN(DU et RU) et les fonctions de base sont construits à partir d'équipements réseau dédiés fournis par les fournisseurs de RAN. Pour mettre en œuvre le découpage de réseau, la virtualisation des fonctions réseau (NFV) est une condition préalable. Fondamentalement, l'idée principale de NFV est de déployer les logiciels de fonction réseau (c'est-à-dire MME, S/P-GW et PCRF dans le cœur du paquet et DU dans le RAN) dans les machines virtuelles des serveurs commerciaux plutôt que séparément dans leurs serveurs dédiés. périphériques réseau. De cette manière, le RAN est traité comme le cloud périphérique, tandis que la fonction principale est traitée comme le cloud central. La connexion entre les VMS situés en périphérie et dans le cloud central est configurée à l'aide de SDN. Ensuite, une tranche est créée pour chaque service (c'est-à-dire une tranche de téléphone, une tranche d'IoT massive, une tranche d'IOT critique à la mission, etc.).
Comment mettre en œuvre l’un des Network Slicing (I) ?
La figure ci-dessous montre comment chaque application spécifique au service peut être virtualisée et installée dans chaque tranche. Par exemple, le découpage peut être configuré comme suit :
(1) Découpage UHD : virtualisation des serveurs DU, cœurs 5G (UP) et cache dans le cloud périphérique, et virtualisation des serveurs cœurs 5G (CP) et MVO dans le cloud principal
(2) Tranchage de téléphone : virtualisation des cœurs 5G (UP et CP) et des serveurs IMS avec des capacités de mobilité complètes dans le cloud principal
(3) Découpage de l'IoT à grande échelle (par exemple, réseaux de capteurs) : la virtualisation d'un cœur 5G simple et léger dans le cloud principal n'a aucune capacité de gestion de la mobilité
(4) Découpage de l'IoT critique à la mission : virtualisation des cœurs 5G (UP) et des serveurs associés (par exemple, les serveurs V2X) dans le cloud périphérique pour minimiser la latence de transmission
Jusqu'à présent, nous avons dû créer des tranches dédiées pour des services ayant des exigences différentes. Et les fonctions de réseau virtuel sont placées à différents emplacements dans chaque tranche (c'est-à-dire cloud périphérique ou cloud central) en fonction de différentes caractéristiques de service. De plus, certaines fonctions du réseau, telles que la facturation, le contrôle des politiques, etc., peuvent être nécessaires dans certaines tranches, mais pas dans d'autres. Les opérateurs peuvent personnaliser le découpage du réseau comme ils le souhaitent, et probablement de la manière la plus rentable.
Comment mettre en œuvre l’un des Network Slicing (I) ?
(2) Découpage du réseau entre le cloud périphérique et le cloud central : IP/MPLS-SDN
Les réseaux définis par logiciel, même s'ils étaient un concept simple lors de leur introduction, deviennent de plus en plus complexes. Prenant la forme d'Overlay comme exemple, la technologie SDN peut fournir une connexion réseau entre les machines virtuelles sur l'infrastructure réseau existante.
Découpage du réseau de bout en bout
Tout d’abord, nous examinons comment garantir que la connexion réseau entre le cloud périphérique et les machines virtuelles du cloud principal est sécurisée. Le réseau entre les machines virtuelles doit être implémenté sur la base d'IP/MPLS-SDN et de Transport SDN. Dans cet article, nous nous concentrons sur IP/MPLS-SDN fourni par les fournisseurs de routeurs. Ericsson et Juniper proposent tous deux des produits d'architecture réseau IP/MPLS SDN. Les opérations sont légèrement différentes, mais la connectivité entre les VMS basés sur SDN est très similaire.
Dans le cloud principal se trouvent des serveurs virtualisés. Dans l'hyperviseur du serveur, exécutez le vRouter/vSwitch intégré. Le contrôleur SDN fournit la configuration du tunnel entre le serveur virtualisé et le routeur DC G/W (le routeur PE qui crée le VPN MPLS L3 dans le centre de données cloud). Créez des tunnels SDN (c'est-à-dire MPLS GRE ou VXLAN) entre chaque machine virtuelle (par exemple cœur IoT 5G) et les routeurs DC G/W dans le cloud principal.
Le contrôleur SDN gère ensuite le mappage entre ces tunnels et le VPN MPLS L3, comme le VPN IoT. Le processus est le même dans le cloud périphérique, créant une tranche IoT connectée du cloud périphérique au backbone IP/MPLS et jusqu'au cloud central. Ce processus peut être mis en œuvre sur la base de technologies et de normes matures et disponibles à ce jour.
(3) Découpage du réseau entre le cloud périphérique et le cloud central : IP/MPLS-SDN
Ce qui reste maintenant, c'est le réseau mobile fronthawall. Comment couper ce réseau frontal mobile entre le cloud Edge et la 5G RU ? Tout d’abord, le réseau frontal 5G doit être défini en premier. Certaines options sont en cours de discussion (par exemple, introduire un nouveau réseau de transfert basé sur les paquets en redéfinissant les fonctionnalités de DU et RU), mais aucune définition standard n'a encore été élaborée. La figure suivante est un diagramme présenté dans le groupe de travail ITU IMT 2020 et donne un exemple de réseau fronhaul virtualisé.
Exemple de découpage du réseau 5G C-RAN par l'organisation de l'UIT
Heure de publication : 02 février 2024
