Pourquoi la 5G a-t-elle besoin de découpage du réseau, comment implémenter le découpage du réseau 5G?

5G et tranchage du réseau
Lorsque la 5G est largement mentionnée, le découpage du réseau est la technologie la plus discutée entre eux. Des opérateurs de réseau tels que KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT et des fournisseurs d'équipement tels que Ericsson, Nokia et Huawei croient tous que le découpage du réseau est l'architecture de réseau idéale pour l'ère 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 de l'appareil, du réseau d'accès, du réseau de transport et du réseau central pour répondre aux différentes caractéristiques de divers types de services.
Pour chaque tranche de réseau, 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 les échecs dans une tranche n'affecteront pas la communication d'autres tranches.

Pourquoi la 5G a-t-elle besoin de découpage du réseau?
Du passé au réseau 4G actuel, les réseaux mobiles servent principalement des téléphones mobiles et ne font généralement qu'une certaine optimisation pour les téléphones mobiles. Cependant, à l'ère 5G, les réseaux mobiles doivent servir les appareils de différents types et exigences. De nombreux scénarios d'application mentionnés comprennent 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 de mobilité, de comptabilité, de sécurité, de contrôle des politiques, de latence, de fiabilité, etc.
Par exemple, un service IoT à grande échelle relie les capteurs fixes pour mesurer la température, l'humidité, les précipitations, etc. De plus, les services IoT critiques tels que la conduite autonome et la télécommande des robots nécessitent une latence de bout en bout de plusieurs millisecondes, ce qui est très différent des services à large bande mobile.

Scénarios d'application principaux de la 5G
Cela signifie-t-il que nous avons besoin d'un réseau dédié pour chaque service? Par exemple, on dessert des téléphones mobiles 5G, on dessert un IoT massif 5G et un sert l'IoT critique de la mission 5G. Nous n'avons pas besoin de le faire, car nous pouvons utiliser le découpage du réseau pour séparer plusieurs réseaux logiques à partir d'un réseau physique distinct, ce qui est une approche très rentable!

Exigences d'application pour le tranchage du réseau
La tranche de réseau 5G décrite dans le livre blanc 5G publié par le NGMN est illustré ci-dessous:

Comment implémenter le découpage de réseau de bout en bout?
(1) Réseau d'accès sans fil 5G et réseau central: NFV
Dans le réseau mobile d'aujourd'hui, l'appareil principal est le téléphone mobile. Les fonctions RAN (DU et RU) et de base sont construites à partir d'équipements de réseau dédiés fournis par les fournisseurs RAN. Pour implémenter le découpage du réseau, la virtualisation des fonctions du réseau (NFV) est une condition préalable. Fondamentalement, l'idée principale de NFV est de déployer le logiciel de fonction réseau (c'est-à-dire MME, S / P-GW et PCRF dans le paquet Core et DU dans le RAN) dans les machines virtuelles sur les serveurs commerciaux au lieu de séparément dans leurs appareils réseau dédiés. De cette façon, le RAN est traité comme le nuage de bord, tandis que la fonction centrale est traitée comme le nuage central. La connexion entre les machines virtuelles situées au bord et dans le nuage de base 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 IoT massive, une tranche IoT critique de mission, etc.).

 

Comment implémenter l'un des découpages du réseau (i)?
La figure ci-dessous montre comment chaque application spécifique au service peut être virtualisée et installée dans chaque tranche. Par exemple, le tranchage peut être configuré comme suit:
(1) Sélication UHD: Virtualizing Du, 5G Core (UP) et serveurs de cache dans le cloud Edge, et les serveurs de Virtualizing 5G (CP) et MVO dans le nuage de noyau
(2) Téléphone de téléphone: Virtualizing 5G Core (UP et CP) et les serveurs IMS avec des capacités de mobilité complètes dans le cloud de base
(3) Sénéronnement IoT à grande échelle (par exemple, réseaux de capteurs): Virtualiser un noyau 5G simple et léger dans le nuage de noyau n'a pas de capacités de gestion de la mobilité
(4) Sénétrage IoT critique de mission: cœurs 5G virtualisants (UP) et serveurs associés (par exemple, serveurs V2X) dans le nuage de bord pour minimiser la latence de transmission
Jusqu'à présent, nous avons besoin de créer des tranches dédiées pour des services avec des exigences différentes. Et les fonctions de réseau virtuel sont placées à différents endroits dans chaque tranche (c'est-à-dire le nuage de bord ou le nuage de noyau) en fonction de différentes caractéristiques de service. De plus, certaines fonctions de 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 la manière la plus rentable.

Comment implémenter l'un des découpages du réseau (i)?
(2) Tranage du réseau entre Edge et Core Cloud: IP / MPLS-SDN
Le réseautage défini par le logiciel, bien qu'un concept simple lors de sa première introduction, devient de plus en plus complexe. Prenant la forme de superposition par 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
Premièrement, nous examinons comment nous assurer que la connexion réseau entre le nuage de bord et les machines virtuelles de nuage de base est sécurisée. Le réseau entre les machines virtuels 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 IP / MPLS SDN Network Architecture. Les opérations sont légèrement différentes, mais la connectivité entre les machines virtuelles basées sur SDN est très similaire.
Dans le cloud de base, il y a 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 Cloud Data Center). Créez des tunnels SDN (c'est-à-dire MPLS GRE ou VXLAN) entre chaque machine virtuelle (par exemple le noyau IoT 5G) et les routeurs DC G / W dans le nuage de base.
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 nuage de bord, créant une tranche IoT connectée du nuage de bord à l'épine dorsale IP / MPLS et jusqu'au cloud de base. Ce processus peut être mis en œuvre en fonction des technologies et des normes matures et disponibles jusqu'à présent.
(3) Découpage du réseau entre le bord du bord et le nuage de noyau: IP / MPLS-SDN
Ce qui reste maintenant, c'est le réseau mobile Fronthawall. Comment couper ce réseau mobile à Frehold entre le Cloud Edge et le 5G RU? Tout d'abord, le réseau front-haul 5G doit être défini en premier. Il existe certaines options en discussion (par exemple, l'introduction d'un nouveau réseau avant basé sur des paquets en redéfinissant les fonctionnalités de DU et RU), mais aucune définition standard n'a encore été faite. Le chiffre suivant est un diagramme présenté dans le groupe de travail ITU IMT 2020 et donne un exemple de réseau de fronhaul virtualisé.

Exemple de découpage du réseau C-Ran 5G par organisation UIT