5G ve Ağ Dilimleme
5G'den bahsedildiğinde, en çok tartışılan teknoloji Ağ Dilimleme (Network Slicing) oluyor. KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT gibi ağ operatörleri ve Ericsson, Nokia ve Huawei gibi ekipman tedarikçileri, Ağ Dilimlemenin 5G çağı için ideal ağ mimarisi olduğuna inanıyor.
Bu yeni teknoloji, operatörlerin 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 ağdan mantıksal olarak izole edilir.
Her bir Ağ Dilimi için, sanal sunucular, ağ bant genişliği ve hizmet kalitesi gibi özel kaynaklar tamamen garanti altındadır. Dilimler birbirinden izole edildiğinden, bir dilimdeki hatalar veya arızalar diğer dilimlerin iletişimini etkilemez.
5G neden Ağ Dilimleme'ye ihtiyaç duyuyor?
Geçmişten günümüzdeki 4G ağına kadar mobil ağlar esas olarak cep telefonlarına hizmet veriyor ve genellikle sadece cep telefonları için bazı optimizasyonlar yapıyordu. Ancak 5G çağında, mobil ağların çeşitli tür ve gereksinimlere sahip cihazlara hizmet vermesi gerekiyor. Bahsedilen uygulama senaryolarının çoğu mobil geniş bant, büyük ölçekli IoT ve kritik görev IoT'sini içeriyor. Bunların hepsi farklı ağ türlerine ihtiyaç duyuyor ve mobilite, muhasebe, güvenlik, politika kontrolü, gecikme, güvenilirlik vb. konularda farklı gereksinimlere sahip.
Örneğin, büyük ölçekli bir IoT hizmeti, sıcaklık, nem, yağış vb. ölçmek için sabit sensörleri birbirine bağlar. Mobil ağdaki ana hizmet veren telefonların aktarımlarına, konum güncellemelerine ve diğer özelliklerine ihtiyaç duyulmaz. Ayrıca, otonom sürüş ve robotların uzaktan kontrolü gibi kritik görev IoT hizmetleri, mobil geniş bant hizmetlerinden çok farklı olarak, birkaç milisaniyelik uçtan uca gecikme süresi gerektirir.
5G'nin Başlıca Uygulama Senaryoları
Bu, her hizmet için ayrı bir ağa ihtiyacımız olduğu anlamına mı geliyor? Örneğin, bir ağ 5G mobil telefonlara, bir ağ 5G büyük ölçekli IoT'ye ve bir ağ da 5G kritik görev IoT'sine hizmet ediyor. Buna gerek yok, çünkü ağ dilimleme yöntemini kullanarak ayrı bir fiziksel ağdan birden fazla mantıksal ağ oluşturabiliriz; bu da oldukça uygun maliyetli bir yaklaşımdır!
Ağ Dilimleme için Uygulama Gereksinimleri
NGMN tarafından yayınlanan 5G teknik belgesinde açıklanan 5G ağ dilimi aşağıda gösterilmiştir:
Uçtan uca Ağ Dilimleme işlemini nasıl uygularız?
(1)5G kablosuz erişim ağı ve çekirdek ağ: NFV
Günümüzün mobil ağlarında ana cihaz cep telefonudur. RAN (DU ve RU) ve temel işlevler, RAN tedarikçileri tarafından sağlanan özel ağ ekipmanlarından oluşturulur. Ağ dilimlemeyi uygulamak için Ağ İşlevi Sanallaştırması (NFV) bir ön koşuldur. Temel olarak, NFV'nin ana fikri, ağ işlevi yazılımını (yani paket çekirdeğinde MME, S/P-GW ve PCRF ve RAN'da DU) ayrı ayrı özel ağ cihazlarında değil, ticari sunuculardaki sanal makinelerde dağıtmaktır. Bu şekilde, RAN uç bulut, temel işlev ise çekirdek bulut olarak ele alınır. Uçta ve çekirdek bulutta bulunan VMS'ler arasındaki bağlantı SDN kullanılarak yapılandırılır. Ardından, her hizmet için bir dilim oluşturulur (yani telefon dilimi, büyük ölçekli IoT dilimi, kritik görev IoT dilimi vb.).
Ağ Dilimleme (I) yöntemlerinden birini nasıl uygulayabilirim?
Aşağıdaki şekil, her bir hizmete özgü uygulamanın nasıl sanallaştırılıp her bir dilime kurulabileceğini göstermektedir. Örneğin, dilimleme şu şekilde 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 mobilite yetenekleriyle sanallaştırılması
(3) Büyük ölçekli IoT dilimleme (ör. sensör ağları): Çekirdek bulutta basit ve hafif bir 5G çekirdeğinin sanallaştırılması, mobilite yönetimi yeteneklerine sahip değildir.
(4) Görev açısından kritik IoT dilimleme: İletim gecikmesini en aza indirmek için uç bulutta 5G çekirdeklerinin (UP) ve ilgili sunucuların (örneğin, V2X sunucuları) sanallaştırılması
Şimdiye kadar, farklı gereksinimlere sahip hizmetler için özel dilimler oluşturmamız gerekti. Ve sanal ağ işlevleri, farklı hizmet özelliklerine göre her dilimde (örneğin, uç bulut veya çekirdek bulut) farklı konumlara yerleştirildi. Ek olarak, faturalandırma, politika kontrolü vb. bazı ağ işlevleri bazı dilimlerde gerekli olabilirken diğerlerinde gerekli olmayabilir. Operatörler, ağ dilimlemeyi istedikleri şekilde ve muhtemelen en uygun maliyetli şekilde özelleştirebilirler.
Ağ Dilimleme (I) yöntemlerinden birini nasıl uygulayabilirim?
(2) Uç ve çekirdek bulut arasında ağ dilimleme: IP/MPLS-SDN
Yazılım tanımlı ağ (SDN), ilk ortaya çıktığında basit bir kavram olmasına rağmen, giderek daha karmaşık hale geliyor. Örnek olarak Overlay'i ele alırsak, SDN teknolojisi mevcut ağ altyapısı üzerindeki sanal makineler arasında ağ bağlantısı sağlayabilir.
Uçtan Uca Ağ Dilimleme
Öncelikle, uç bulut ile çekirdek bulut sanal makineleri arasındaki ağ bağlantısının nasıl güvenli hale getirileceğine bakacağız. Sanal makineler arasındaki ağın IP/MPLS-SDN ve Transport SDN tabanlı olarak uygulanması gerekmektedir. Bu makalede, yönlendirici üreticileri tarafından sağlanan IP/MPLS-SDN'ye odaklanacağız. Ericsson ve Juniper, IP/MPLS SDN ağ mimarisi ürünleri sunmaktadır. İşlemler biraz farklı olsa da, SDN tabanlı sanal makineler arasındaki bağlantı çok benzerdir.
Çekirdek bulutta sanallaştırılmış sunucular bulunur. Sunucunun hipervizöründe yerleşik vRouter/vSwitch çalıştırılır. SDN denetleyicisi, sanallaştırılmış sunucu ile veri merkezi ağ geçidi yönlendiricisi (bulut veri merkezinde MPLS L3 VPN oluşturan PE yönlendirici) arasında tünel yapılandırmasını sağlar. Her sanal makine (örneğin 5G IoT çekirdeği) ile çekirdek buluttaki veri merkezi ağ geçidi yönlendiricileri arasında SDN tünelleri (örneğin MPLS GRE veya VXLAN) oluşturun.
SDN denetleyicisi daha sonra bu tüneller ile IoT VPN gibi MPLS L3 VPN'leri arasındaki eşlemeyi yönetir. Uç bulutta da süreç aynıdır; uç buluttan IP/MPLS omurgasına ve oradan da çekirdek buluta kadar uzanan bir IoT dilimi oluşturulur. Bu süreç, şu ana kadar olgunlaşmış ve mevcut olan teknolojiler ve standartlar temelinde uygulanabilir.
(3) Uç ve çekirdek bulut arasında ağ dilimleme: IP/MPLS-SDN
Şimdi geriye kalan, mobil ön bağlantı ağıdır. Uç bulut ile 5G RU arasındaki bu mobil ön bağlantı ağını nasıl kuracağız? Her şeyden önce, 5G ön bağlantı ağının tanımlanması gerekiyor. Tartışılan bazı seçenekler var (örneğin, DU ve RU'nun işlevselliğini yeniden tanımlayarak yeni bir paket tabanlı yönlendirme ağı oluşturmak), ancak henüz standart bir tanım yapılmadı. Aşağıdaki şekil, ITU IMT 2020 çalışma grubunda sunulan ve sanallaştırılmış bir ön bağlantı ağının örneğini gösteren bir diyagramdır.
ITU Kuruluşu Tarafından Sunulan 5G C-RAN Ağ Dilimleme Örneği
Yayın tarihi: 02 Şubat 2024
