რატომ სჭირდება 5G-ს ქსელის დაჭრა, როგორ განვახორციელოთ 5G ქსელის დაჭრა?

5G და ქსელის დაჭრა
როდესაც 5G ფართოდ არის ნახსენები, ქსელის დაჭრა მათ შორის ყველაზე განხილული ტექნოლოგიაა. ქსელური ოპერატორები, როგორიცაა KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT და აღჭურვილობის მომწოდებლები, როგორიცაა Ericsson, Nokia და Huawei, თვლიან, რომ ქსელის დაჭრა იდეალური ქსელური არქიტექტურაა 5G ეპოქისთვის.
ეს ახალი ტექნოლოგია ოპერატორებს საშუალებას აძლევს, აპარატურულ ინფრასტრუქტურაში გაყონ მრავალი ვირტუალური ქსელი და თითოეული ქსელის ნაჭერი ლოგიკურად იზოლირებული იყოს მოწყობილობისგან, წვდომის ქსელისგან, სატრანსპორტო ქსელისა და ძირითადი ქსელისგან, რათა დააკმაყოფილოს სხვადასხვა ტიპის სერვისების განსხვავებული მახასიათებლები.
თითოეული ქსელური ნაწილისთვის სრულად გარანტირებულია გამოყოფილი რესურსები, როგორიცაა ვირტუალური სერვერები, ქსელის გამტარუნარიანობა და მომსახურების ხარისხი. რადგან ნაწილები ერთმანეთისგან იზოლირებულია, ერთ ნაწილში შეცდომები ან ჩავარდნები გავლენას არ მოახდენს სხვა ნაწილების კომუნიკაციაზე.

რატომ სჭირდება 5G-ს ქსელის დაჭრა?
წარსულიდან ამჟამინდელ 4G ქსელამდე, მობილური ქსელები ძირითადად მობილურ ტელეფონებს ემსახურება და, როგორც წესი, მხოლოდ მობილური ტელეფონების გარკვეულ ოპტიმიზაციას ახდენს. თუმცა, 5G ეპოქაში, მობილურ ქსელებს სხვადასხვა ტიპისა და მოთხოვნების მქონე მოწყობილობების მომსახურება სჭირდებათ. ნახსენები აპლიკაციების მრავალი სცენარი მოიცავს მობილურ ფართოზოლოვან ინტერნეტს, ფართომასშტაბიან ინტერნეტს და მისიისთვის კრიტიკულად მნიშვნელოვან ინტერნეტს. ყველა მათგანს სხვადასხვა ტიპის ქსელები სჭირდება და განსხვავებული მოთხოვნები აქვს მობილურობის, აღრიცხვის, უსაფრთხოების, პოლიტიკის კონტროლის, შეყოვნების, საიმედოობის და ა.შ. კუთხით.
მაგალითად, მასშტაბური ინტერნეტის სერვისი აკავშირებს ფიქსირებულ სენსორებს ტემპერატურის, ტენიანობის, ნალექის და ა.შ. გასაზომად. მობილურ ქსელში არ არის საჭირო ძირითადი მომსახურე ტელეფონების გადაცემა, მდებარეობის განახლება და სხვა ფუნქციები. გარდა ამისა, მისიისთვის კრიტიკული ინტერნეტის სერვისები, როგორიცაა ავტონომიური მართვა და რობოტების დისტანციური მართვა, მოითხოვს რამდენიმე მილიწამის ოდენობის შეყოვნებას, რაც ძალიან განსხვავდება მობილური ფართოზოლოვანი ინტერნეტის სერვისებისგან.

5G-ის ძირითადი გამოყენების სცენარები
ნიშნავს ეს, რომ თითოეული სერვისისთვის ცალკე ქსელი გვჭირდება? მაგალითად, ერთი ემსახურება 5G მობილურ ტელეფონებს, მეორე - მასიურ 5G ინტერნეტის ქსელს და მესამე - კრიტიკულად მნიშვნელოვან 5G ინტერნეტის ქსელს. ეს არ გვჭირდება, რადგან ქსელის დაჭრის გამოყენებით შეგვიძლია გამოვყოთ რამდენიმე ლოგიკური ქსელი ცალკეული ფიზიკური ქსელიდან, რაც ძალიან ეკონომიური მიდგომაა!

ქსელის დაჭრის განაცხადის მოთხოვნები
NGMN-ის მიერ გამოქვეყნებულ 5G დოკუმენტში აღწერილი 5G ქსელის მონაკვეთი ქვემოთ არის ნაჩვენები:

როგორ განვახორციელოთ ქსელის ყოვლისმომცველი დაჭრა?
(1) 5G უკაბელო წვდომის ქსელი და ძირითადი ქსელი: NFV
დღევანდელ მობილურ ქსელში მთავარი მოწყობილობა მობილური ტელეფონია. RAN (DU და RU) და ძირითადი ფუნქციები აგებულია RAN-ის მომწოდებლების მიერ მოწოდებული სპეციალური ქსელური აღჭურვილობისგან. ქსელის დაჭრის განსახორციელებლად, ქსელის ფუნქციის ვირტუალიზაცია (NFV) წინაპირობაა. ძირითადად, NFV-ის მთავარი იდეაა ქსელური ფუნქციის პროგრამული უზრუნველყოფის (მაგ. MME, S/P-GW და PCRF პაკეტის ბირთვში და DU RAN-ში) განლაგება კომერციულ სერვერებზე არსებულ ვირტუალურ მანქანებში და არა ცალ-ცალკე მათ სპეციალურ ქსელურ მოწყობილობებში. ამ გზით, RAN განიხილება, როგორც კიდის ღრუბელი, ხოლო ძირითადი ფუნქცია განიხილება, როგორც ძირითადი ღრუბელი. კავშირი კიდის ღრუბელსა და ძირითად ღრუბელს შორის კონფიგურირებულია SDN-ის გამოყენებით. შემდეგ, თითოეული სერვისისთვის იქმნება ერთი ნაჭერი (მაგ. ტელეფონის ნაჭერი, მასიური ინტერნეტის ნაჭერი, მისიისთვის კრიტიკული ინტერნეტის ნაჭერი და ა.შ.).

 

როგორ განვახორციელოთ ქსელის დაჭრის(I) ერთ-ერთი მეთოდი?
ქვემოთ მოცემული სურათი გვიჩვენებს, თუ როგორ შეიძლება თითოეული სერვისის სპეციფიკური აპლიკაციის ვირტუალიზაცია და ინსტალაცია თითოეულ სლიჩში. მაგალითად, სლიცინგის კონფიგურაცია შესაძლებელია შემდეგნაირად:
(1) UHD დაჭრა: DU, 5G ბირთვის (UP) და ქეშის სერვერების ვირტუალიზაცია Edge ღრუბელში და 5G ბირთვის (CP) და MVO სერვერების ვირტუალიზაცია ბირთვის ღრუბელში
(2) ტელეფონის დაჭრა: 5G ბირთვების (UP და CP) და IMS სერვერების ვირტუალიზაცია სრული მობილურობის შესაძლებლობებით ბირთვულ ღრუბელში
(3) ფართომასშტაბიანი ინტერნეტის დაჭრა (მაგ., სენსორული ქსელები): მარტივი და მსუბუქი 5G ბირთვის ვირტუალიზაციას ბირთვულ ღრუბელში არ გააჩნია მობილობის მართვის შესაძლებლობები.
(4) მისიისთვის კრიტიკული ინტერნეტის დაჭრა: 5G ბირთვების (UP) და მასთან დაკავშირებული სერვერების (მაგ., V2X სერვერების) ვირტუალიზაცია Edge ღრუბელში გადაცემის შეყოვნების მინიმიზაციის მიზნით.
აქამდე, სხვადასხვა მოთხოვნების მქონე სერვისებისთვის სპეციალური სექციების შექმნა გვჭირდებოდა. ვირტუალური ქსელის ფუნქციები თითოეულ სეგმენტში (მაგალითად, Edge Cloud ან core Cloud) სხვადასხვა ადგილასაა განთავსებული სერვისის სხვადასხვა მახასიათებლების მიხედვით. გარდა ამისა, ზოგიერთი ქსელური ფუნქცია, როგორიცაა ბილინგი, პოლიტიკის კონტროლი და ა.შ., შეიძლება საჭირო იყოს ზოგიერთ სეგმენტში, მაგრამ არა ზოგში. ოპერატორებს შეუძლიათ ქსელის სექციების პერსონალიზება ისე, როგორც მათ სურთ და, ალბათ, ყველაზე ეკონომიური გზით.

როგორ განვახორციელოთ ქსელის დაჭრის(I) ერთ-ერთი მეთოდი?
(2) ქსელის გაყოფა Edge და core ღრუბლებს შორის: IP/MPLS-SDN
პროგრამული უზრუნველყოფის მიერ განსაზღვრული ქსელური სისტემა, მიუხედავად იმისა, რომ პირველად დანერგვისას მარტივი კონცეფცია იყო, სულ უფრო კომპლექსური ხდება. მაგალითად, Overlay-ის ფორმით, SDN ტექნოლოგიას შეუძლია უზრუნველყოს ქსელური კავშირი ვირტუალურ მანქანებს შორის არსებულ ქსელურ ინფრასტრუქტურაზე.

ქსელის სრულ დაჭრა
პირველ რიგში, ჩვენ განვიხილავთ, თუ როგორ უზრუნველვყოთ ქსელის კავშირის უსაფრთხოება Edge Cloud-სა და core Cloud ვირტუალურ მანქანებს შორის. ვირტუალურ მანქანებს შორის ქსელი უნდა იყოს დანერგილი IP/MPLS-SDN-სა და Transport SDN-ზე დაყრდნობით. ამ ნაშრომში ჩვენ ყურადღებას გავამახვილებთ როუტერის მომწოდებლების მიერ მოწოდებულ IP/MPLS-SDN-ზე. Ericsson-ი და Juniper-ი ორივე გვთავაზობენ IP/MPLS SDN ქსელის არქიტექტურის პროდუქტებს. ოპერაციები ოდნავ განსხვავებულია, მაგრამ SDN-ზე დაფუძნებულ VMS-ებს შორის კავშირი ძალიან ჰგავს ერთმანეთს.
ბირთვის ღრუბელში ვირტუალიზებული სერვერებია. სერვერის ჰიპერვიზორში გაუშვით ჩაშენებული vRouter/vSwitch. SDN კონტროლერი უზრუნველყოფს გვირაბის კონფიგურაციას ვირტუალიზებულ სერვერსა და DC G/W როუტერს (PE როუტერი, რომელიც ქმნის MPLS L3 VPN-ს ღრუბლოვან მონაცემთა ცენტრში). შექმენით SDN გვირაბები (მაგ. MPLS GRE ან VXLAN) თითოეულ ვირტუალურ მანქანას (მაგ. 5G IoT ბირთვი) და DC G/W როუტერებს შორის ბირთვის ღრუბელში.
შემდეგ SDN კონტროლერი მართავს ამ გვირაბებსა და MPLS L3 VPN-ს, როგორიცაა IoT VPN, შორის შესაბამისობას. პროცესი იგივეა Edge Cloud-შიც, რაც ქმნის IoT ნაჭერს, რომელიც დაკავშირებულია Edge Cloud-დან IP/MPLS ხერხემალთან და შემდეგ ბირთვულ ღრუბელთან. ეს პროცესი შეიძლება განხორციელდეს იმ ტექნოლოგიებისა და სტანდარტების საფუძველზე, რომლებიც აქამდე ხელმისაწვდომია და განვითარებულია.
(3) ქსელის გაყოფა Edge და core ღრუბლებს შორის: IP/MPLS-SDN
ახლა რჩება მობილური ფრონტჰოლდის ქსელი. როგორ გავყოთ ეს მობილური ფრონტჰოლდის ქსელი Edge ღრუბელსა და 5G RU-ს შორის? უპირველეს ყოვლისა, ჯერ უნდა განისაზღვროს 5G ფრონტჰოლდის ქსელი. განიხილება რამდენიმე ვარიანტი (მაგ., ახალი პაკეტებზე დაფუძნებული გადამისამართებული ქსელის დანერგვა DU-სა და RU-ს ფუნქციონალურობის ხელახლა განსაზღვრით), მაგრამ ჯერ არ არის სტანდარტული განმარტება. ქვემოთ მოცემული სურათი წარმოადგენს ITU IMT 2020 სამუშაო ჯგუფში წარმოდგენილ დიაგრამას და იძლევა ვირტუალიზებული ფრონტჰოლდის ქსელის მაგალითს.

ITU ორგანიზაციის მიერ 5G C-RAN ქსელის დაჭრის მაგალითი