5G ve Ağ Dilimleme
5G denildiğinde akla ilk gelen teknoloji Ağ Dilimleme'dir. KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT gibi ağ operatörleri ve Ericsson, Nokia ve Huawei gibi ekipman tedarikçileri, Ağ Dilimleme'nin 5G dönemi için ideal ağ mimarisi olduğuna inanıyor.
Bu yeni teknoloji, operatörlerin bir donanım altyapısında birden fazla sanal uçtan uca ağı bölmesine olanak tanır ve her Ağ Dilimi, çeşitli hizmet türlerinin farklı özelliklerini karşılamak için cihazdan, erişim ağından, taşıma ağından ve çekirdek ağından mantıksal olarak izole edilir.
Her Ağ Dilimi için, sanal sunucular, ağ bant genişliği ve hizmet kalitesi gibi özel kaynaklar tamamen garanti altındadır. Dilimler birbirinden izole olduğundan, bir dilimdeki hatalar veya arızalar diğer dilimlerin iletişimini etkilemez.
5G'nin Ağ Dilimlenmesine Neden İhtiyacı Var?
Geçmişten günümüze 4G şebekesine kadar, mobil şebekeler çoğunlukla cep telefonlarına hizmet veriyor ve genellikle yalnızca cep telefonları için bir miktar optimizasyon yapıyor. Ancak 5G çağında, mobil şebekelerin çeşitli tür ve gereksinimlere sahip cihazlara hizmet vermesi gerekiyor. Bahsedilen uygulama senaryolarının çoğu mobil geniş bant, büyük ölçekli nesnelerin interneti (IoT) ve kritik görev gerektiren nesnelerin internetini (IoT) içeriyor. Hepsi farklı ağ türlerine ihtiyaç duyuyor ve mobilite, muhasebe, güvenlik, politika kontrolü, gecikme süresi, güvenilirlik vb. konularda farklı gereksinimlere sahip.
Örneğin, büyük ölçekli bir IoT hizmeti, sıcaklık, nem, yağış miktarı vb. ölçümleri yapmak için sabit sensörleri birbirine bağlar. Mobil ağdaki ana hizmet telefonlarının devir teslimlerine, konum güncellemelerine ve diğer özelliklerine gerek yoktur. Ayrıca, otonom sürüş ve robotların uzaktan kontrolü gibi kritik görev IoT hizmetleri, mobil geniş bant hizmetlerinden çok farklı olarak, birkaç milisaniyelik uçtan uca gecikme gerektirir.
5G'nin Ana Uygulama Senaryoları
Bu, her hizmet için özel bir ağa ihtiyacımız olduğu anlamına mı geliyor? Örneğin, biri 5G cep telefonlarına, biri 5G büyük IoT'ye ve biri de 5G kritik görev IoT'sine hizmet veriyor. Buna ihtiyacımız yok çünkü ağ dilimlemeyi kullanarak birden fazla mantıksal ağı ayrı bir fiziksel ağdan ayırabiliriz ki bu da çok uygun maliyetli bir yaklaşım!
Ağ Dilimleme için Uygulama Gereksinimleri
NGMN tarafından yayımlanan 5G teknik dokümanında anlatılan 5G ağ dilimi aşağıda gösterilmektedir:
Uçtan uca Ağ Dilimlenmesini nasıl uygularız?
(1)5G kablosuz erişim ağı ve çekirdek ağ: NFV
Günümüz mobil ağında, ana cihaz cep telefonudur. RAN (DU ve RU) ve çekirdek fonksiyonları, RAN satıcıları tarafından sağlanan özel ağ ekipmanlarından oluşturulur. Ağ dilimlemesini uygulamak için Ağ Fonksiyonu Sanallaştırma (NFV) bir ön koşuldur. Temel olarak, NFV'nin ana fikri, ağ fonksiyonu yazılımını (yani paket çekirdeğinde MME, S/P-GW ve PCRF ve RAN'da DU) özel ağ cihazlarında ayrı ayrı dağıtmak yerine, ticari sunuculardaki sanal makinelerde dağıtmaktır. Bu şekilde, RAN uç bulut olarak ele alınırken, çekirdek fonksiyonu çekirdek bulut olarak ele alınır. Uçta bulunan VMS ile çekirdek buluttaki VMS arasındaki bağlantı SDN kullanılarak yapılandırılır. Ardından, her hizmet için bir dilim oluşturulur (yani telefon dilimi, büyük ölçekli nesnelerin interneti dilimi, kritik görev gerektiren nesnelerin interneti dilimi vb.).
Ağ Dilimleme(I)'den biri nasıl uygulanır?
Aşağıdaki şekil, her hizmete özgü uygulamanın her dilimde nasıl sanallaştırılıp kurulabileceğini göstermektedir. Örneğin, dilimleme aşağıdaki gibi yapılandırılabilir:
(1)UHD dilimleme: uç bulutta DU, 5G çekirdek (UP) ve önbellek sunucularının sanallaştırılması ve çekirdek bulutta 5G çekirdek (CP) ve MVO sunucularının sanallaştırılması
(2) Telefon dilimleme: 5G çekirdeklerinin (UP ve CP) ve IMS sunucularının çekirdek bulutta tam hareketlilik yetenekleriyle sanallaştırılması
(3) Büyük ölçekli IoT dilimleme (örneğin, sensör ağları): Çekirdek bulutta basit ve hafif bir 5G çekirdeğini sanallaştırmanın hareketlilik yönetimi yetenekleri yoktur
(4) Görev açısından kritik IoT dilimleme: İletim gecikmesini en aza indirmek için uç bulutta 5G çekirdeklerinin (UP) ve ilişkili sunucuların (örneğin, V2X sunucuları) sanallaştırılması
Şimdiye kadar, farklı gereksinimlere sahip hizmetler için özel dilimler oluşturmamız gerekti. Sanal ağ işlevleri, farklı hizmet özelliklerine göre her dilimde (örneğin, uç bulut veya çekirdek bulut) farklı konumlara yerleştirilir. Ayrıca, faturalandırma, politika denetimi vb. gibi bazı ağ işlevleri bazı dilimlerde gerekli olabilirken bazılarında olmayabilir. Operatörler, ağ dilimlemesini istedikleri gibi ve muhtemelen en uygun maliyetli şekilde özelleştirebilir.
Ağ Dilimleme(I)'den biri nasıl uygulanır?
(2) Kenar ve çekirdek bulut arasında ağ dilimleme: IP/MPLS-SDN
Yazılım tanımlı ağ, ilk ortaya çıktığında basit bir kavram olmasına rağmen giderek karmaşıklaşıyor. Örneğin Overlay'i ele alırsak, SDN teknolojisi mevcut ağ altyapısındaki sanal makineler arasında ağ bağlantısı sağlayabilir.
Uçtan Uca Ağ Dilimleme
Öncelikle, uç bulut ile çekirdek bulut sanal makineleri arasındaki ağ bağlantısının güvenli olmasını nasıl sağlayacağımıza bakıyoruz. Sanal makineler arasındaki ağın IP/MPLS-SDN ve Taşıma SDN'sine dayalı olarak uygulanması gerekiyor. Bu makalede, yönlendirici satıcıları tarafından sağlanan IP/MPLS-SDN'ye odaklanıyoruz. Ericsson ve Juniper, IP/MPLS SDN ağ mimarisi ürünleri sunuyor. İşlemler biraz farklı olsa da, SDN tabanlı sanal makineler arasındaki bağlantı oldukça benzer.
Çekirdek bulutta sanallaştırılmış sunucular bulunur. Sunucunun hipervizöründe yerleşik vRouter/vSwitch'i çalıştırın. SDN denetleyicisi, sanallaştırılmış sunucu ile DC G/W yönlendiricisi (bulut veri merkezinde MPLS L3 VPN'i oluşturan PE yönlendiricisi) arasında tünel yapılandırmasını sağlar. Çekirdek buluttaki her sanal makine (örneğin 5G IoT çekirdeği) ile DC G/W yönlendiricileri arasında SDN tünelleri (yani MPLS GRE veya VXLAN) oluşturun.
SDN denetleyicisi daha sonra bu tüneller ile IoT VPN gibi MPLS L3 VPN arasındaki eşlemeyi yönetir. Uç bulutta da süreç aynıdır ve uç buluttan IP/MPLS omurgasına ve çekirdek buluta kadar bağlı bir IoT dilimi oluşturur. Bu süreç, şu ana kadar olgunlaşmış ve mevcut teknolojilere ve standartlara dayanarak uygulanabilir.
(3) Kenar ve çekirdek bulut arasında ağ dilimleme: IP/MPLS-SDN
Geriye mobil ön cephe ağı kaldı. Bu mobil ön cephe ağını uç bulut ve 5G RU arasında nasıl keseceğiz? Her şeyden önce, 5G ön cephe ağının tanımlanması gerekiyor. Tartışılan bazı seçenekler mevcut (örneğin, DU ve RU'nun işlevselliğini yeniden tanımlayarak yeni bir paket tabanlı ileri ağ sunmak), ancak henüz standart bir tanım yapılmadı. Aşağıdaki şekil, ITU IMT 2020 çalışma grubunda sunulan bir diyagramdır ve sanallaştırılmış bir ön cephe ağı örneğini vermektedir.
ITU Kuruluşuna Göre 5G C-RAN Ağ Dilimlenmesi Örneği
Gönderi zamanı: 02 Şubat 2024
