5Gకి నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ ఎందుకు అవసరం, 5G నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్‌ను ఎలా అమలు చేయాలి?

5G మరియు నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్
5G గురించి విస్తృతంగా ప్రస్తావించబడినప్పుడు, నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ అనేది వాటిలో ఎక్కువగా చర్చించబడిన సాంకేతికత. KT, SK టెలికాం, చైనా మొబైల్, DT, KDDI, NTT వంటి నెట్‌వర్క్ ఆపరేటర్లు మరియు Ericsson, Nokia మరియు Huawei వంటి పరికరాల విక్రేతలు అందరూ Network Slicing అనేది 5G యుగానికి అనువైన నెట్‌వర్క్ ఆర్కిటెక్చర్ అని నమ్ముతున్నారు.
ఈ కొత్త సాంకేతికత హార్డ్‌వేర్ ఇన్‌ఫ్రాస్ట్రక్చర్‌లో బహుళ వర్చువల్ ఎండ్-టు-ఎండ్ నెట్‌వర్క్‌లను విభజించడానికి ఆపరేటర్‌లను అనుమతిస్తుంది మరియు ప్రతి నెట్‌వర్క్ స్లైస్ పరికరం, యాక్సెస్ నెట్‌వర్క్, ట్రాన్స్‌పోర్ట్ నెట్‌వర్క్ మరియు కోర్ నెట్‌వర్క్ నుండి వివిధ రకాల సేవల యొక్క విభిన్న లక్షణాలను తీర్చడానికి తార్కికంగా వేరుచేయబడుతుంది.
ప్రతి నెట్‌వర్క్ స్లైస్ కోసం, వర్చువల్ సర్వర్లు, నెట్‌వర్క్ బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు సేవ యొక్క నాణ్యత వంటి అంకితమైన వనరులు పూర్తిగా హామీ ఇవ్వబడతాయి. స్లైస్‌లు ఒకదానికొకటి వేరుచేయబడినందున, ఒక స్లైస్‌లో లోపాలు లేదా వైఫల్యాలు ఇతర స్లైస్‌ల కమ్యూనికేషన్‌ను ప్రభావితం చేయవు.

5Gకి నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ ఎందుకు అవసరం?
గతం నుండి ప్రస్తుత 4G నెట్‌వర్క్ వరకు, మొబైల్ నెట్‌వర్క్‌లు ప్రధానంగా మొబైల్ ఫోన్‌లకు సేవలు అందిస్తాయి మరియు సాధారణంగా మొబైల్ ఫోన్‌ల కోసం కొంత ఆప్టిమైజేషన్ మాత్రమే చేస్తాయి. అయితే, 5G యుగంలో, మొబైల్ నెట్‌వర్క్‌లు వివిధ రకాల మరియు అవసరాలకు సంబంధించిన పరికరాలను అందించాలి. మొబైల్ బ్రాడ్‌బ్యాండ్, లార్జ్-స్కేల్ ఐయోట్ మరియు మిషన్-క్రిటికల్ ఐయోట్ వంటి అనేక అప్లికేషన్ దృశ్యాలు ప్రస్తావించబడ్డాయి. వారందరికీ వివిధ రకాలైన నెట్‌వర్క్‌లు అవసరం మరియు మొబిలిటీ, అకౌంటింగ్, సెక్యూరిటీ, పాలసీ కంట్రోల్, జాప్యం, విశ్వసనీయత మొదలైనవాటిలో విభిన్న అవసరాలు ఉంటాయి.
ఉదాహరణకు, ఉష్ణోగ్రత, తేమ, వర్షపాతం మొదలైనవాటిని కొలవడానికి పెద్ద-స్థాయి IOT సేవ స్థిర సెన్సార్‌లను కలుపుతుంది. మొబైల్ నెట్‌వర్క్‌లో ప్రధాన సేవలందిస్తున్న ఫోన్‌ల హ్యాండ్‌ఓవర్‌లు, లొకేషన్ అప్‌డేట్‌లు మరియు ఇతర ఫీచర్లు అవసరం లేదు. అదనంగా, స్వయంప్రతిపత్త డ్రైవింగ్ మరియు రోబోట్‌ల రిమోట్ కంట్రోల్ వంటి మిషన్-క్రిటికల్ IOT సేవలకు అనేక మిల్లీసెకన్ల ఎండ్-టు-ఎండ్ జాప్యం అవసరం, ఇది మొబైల్ బ్రాడ్‌బ్యాండ్ సేవలకు భిన్నంగా ఉంటుంది.

5G యొక్క ప్రధాన అప్లికేషన్ దృశ్యాలు
దీనర్థం మనకు ప్రతి సేవకు ప్రత్యేక నెట్‌వర్క్ అవసరమా? ఉదాహరణకు, ఒకరు 5G మొబైల్ ఫోన్‌లను అందిస్తారు, ఒకరు 5G మాసివ్ ఐయోట్‌ను అందిస్తారు మరియు ఒకరు 5G మిషన్ క్రిటికల్ ఐయోట్‌ను అందిస్తారు. మాకు అవసరం లేదు, ఎందుకంటే మనం ఒక ప్రత్యేక భౌతిక నెట్‌వర్క్ నుండి బహుళ లాజికల్ నెట్‌వర్క్‌లను విభజించడానికి నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్‌ను ఉపయోగించవచ్చు, ఇది చాలా ఖర్చుతో కూడుకున్న విధానం!

నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ కోసం అప్లికేషన్ అవసరాలు
NGMN విడుదల చేసిన 5G వైట్ పేపర్‌లో వివరించిన 5G నెట్‌వర్క్ స్లైస్ క్రింద చూపబడింది:

మేము ఎండ్-టు-ఎండ్ నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్‌ను ఎలా అమలు చేస్తాము?
(1)5G వైర్‌లెస్ యాక్సెస్ నెట్‌వర్క్ మరియు కోర్ నెట్‌వర్క్: NFV
నేటి మొబైల్ నెట్‌వర్క్‌లో, ప్రధాన పరికరం మొబైల్ ఫోన్. RAN(DU మరియు RU) మరియు కోర్ ఫంక్షన్‌లు RAN విక్రేతలు అందించిన అంకితమైన నెట్‌వర్క్ పరికరాల నుండి నిర్మించబడ్డాయి. నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్‌ను అమలు చేయడానికి, నెట్‌వర్క్ ఫంక్షన్ వర్చువలైజేషన్ (NFV) ఒక అవసరం. ప్రాథమికంగా, NFV యొక్క ప్రధాన ఆలోచన ఏమిటంటే, నెట్‌వర్క్ ఫంక్షన్ సాఫ్ట్‌వేర్‌ను (అంటే ప్యాకెట్ కోర్‌లో MME, S/P-GW మరియు PCRF మరియు RANలో DU) అన్నింటినీ వాటి అంకితమైన సర్వర్‌లలో విడివిడిగా కాకుండా వాణిజ్య సర్వర్‌లలో వర్చువల్ మిషన్‌లలో అమర్చడం. నెట్వర్క్ పరికరాలు. ఈ విధంగా, RAN ఎడ్జ్ క్లౌడ్‌గా పరిగణించబడుతుంది, అయితే కోర్ ఫంక్షన్ కోర్ క్లౌడ్‌గా పరిగణించబడుతుంది. అంచు వద్ద మరియు కోర్ క్లౌడ్‌లో ఉన్న VMS మధ్య కనెక్షన్ SDNని ఉపయోగించి కాన్ఫిగర్ చేయబడింది. అప్పుడు, ప్రతి సేవ కోసం ఒక స్లైస్ సృష్టించబడుతుంది (అంటే ఫోన్ స్లైస్, భారీ ఐయోట్ స్లైస్, మిషన్ క్రిటికల్ ఐయోట్ స్లైస్ మొదలైనవి).

 

నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్(I)లో ఒకదాన్ని ఎలా అమలు చేయాలి?
ప్రతి సేవ-నిర్దిష్ట అప్లికేషన్‌ను ప్రతి స్లైస్‌లో ఎలా వర్చువలైజ్ చేసి ఇన్‌స్టాల్ చేయవచ్చో దిగువ బొమ్మ చూపుతుంది. ఉదాహరణకు, స్లైసింగ్ క్రింది విధంగా కాన్ఫిగర్ చేయవచ్చు:
(1)UHD స్లైసింగ్: ఎడ్జ్ క్లౌడ్‌లో DU, 5G కోర్ (UP) మరియు కాష్ సర్వర్‌లను వర్చువలైజ్ చేయడం మరియు కోర్ క్లౌడ్‌లో 5G కోర్ (CP) మరియు MVO సర్వర్‌లను వర్చువలైజ్ చేయడం
(2) ఫోన్ స్లైసింగ్: కోర్ క్లౌడ్‌లో పూర్తి మొబిలిటీ సామర్థ్యాలతో 5G కోర్లు (UP మరియు CP) మరియు IMS సర్వర్‌లను వర్చువలైజ్ చేయడం
(3) పెద్ద-స్థాయి iot స్లైసింగ్ (ఉదా, సెన్సార్ నెట్‌వర్క్‌లు) : కోర్ క్లౌడ్‌లో సరళమైన మరియు తేలికైన 5G కోర్‌ను వర్చువలైజ్ చేయడం వల్ల చలనశీలత నిర్వహణ సామర్థ్యాలు లేవు
(4) మిషన్-క్రిటికల్ ఐఓటీ స్లైసింగ్: ట్రాన్స్‌మిషన్ లేటెన్సీని తగ్గించడం కోసం ఎడ్జ్ క్లౌడ్‌లో 5G కోర్లు (UP) మరియు అనుబంధ సర్వర్‌లను (ఉదా, V2X సర్వర్లు) వర్చువలైజ్ చేయడం
ఇప్పటివరకు, మేము విభిన్న అవసరాలతో సేవల కోసం అంకితమైన స్లైస్‌లను సృష్టించాల్సిన అవసరం ఉంది. మరియు వర్చువల్ నెట్‌వర్క్ ఫంక్షన్‌లు వేర్వేరు సేవా లక్షణాల ప్రకారం ప్రతి స్లైస్‌లో (అంటే ఎడ్జ్ క్లౌడ్ లేదా కోర్ క్లౌడ్) వేర్వేరు స్థానాల్లో ఉంచబడతాయి. అదనంగా, బిల్లింగ్, పాలసీ నియంత్రణ మొదలైన కొన్ని నెట్‌వర్క్ ఫంక్షన్‌లు కొన్ని స్లైస్‌లలో అవసరం కావచ్చు కానీ మరికొన్నింటిలో అవసరం లేదు. ఆపరేటర్లు తమకు కావలసిన విధంగా నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్‌ను అనుకూలీకరించవచ్చు మరియు బహుశా అత్యంత తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్న మార్గం.

నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్(I)లో ఒకదాన్ని ఎలా అమలు చేయాలి?
(2) ఎడ్జ్ మరియు కోర్ క్లౌడ్ మధ్య నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్: IP/MPLS-SDN
సాఫ్ట్‌వేర్ నిర్వచించిన నెట్‌వర్కింగ్, ఇది మొదట ప్రవేశపెట్టబడినప్పుడు ఒక సాధారణ భావన అయినప్పటికీ, చాలా క్లిష్టంగా మారుతోంది. అతివ్యాప్తి రూపాన్ని ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, SDN సాంకేతికత ఇప్పటికే ఉన్న నెట్‌వర్క్ ఇన్‌ఫ్రాస్ట్రక్చర్‌లో వర్చువల్ మిషన్‌ల మధ్య నెట్‌వర్క్ కనెక్షన్‌ను అందించగలదు.

ఎండ్-టు-ఎండ్ నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్
ముందుగా, ఎడ్జ్ క్లౌడ్ మరియు కోర్ క్లౌడ్ వర్చువల్ మిషన్‌ల మధ్య నెట్‌వర్క్ కనెక్షన్ సురక్షితంగా ఉందని ఎలా నిర్ధారించుకోవాలో మేము పరిశీలిస్తాము. వర్చువల్ మిషన్ల మధ్య నెట్‌వర్క్ IP/MPLS-SDN మరియు ట్రాన్స్‌పోర్ట్ SDN ఆధారంగా అమలు చేయబడాలి. ఈ పేపర్‌లో, మేము రూటర్ విక్రేతలచే అందించబడిన IP/MPLS-SDNపై దృష్టి పెడతాము. ఎరిక్సన్ మరియు జునిపర్ రెండూ IP/MPLS SDN నెట్‌వర్క్ ఆర్కిటెక్చర్ ఉత్పత్తులను అందిస్తాయి. కార్యకలాపాలు కొద్దిగా భిన్నంగా ఉంటాయి, కానీ SDN-ఆధారిత VMS మధ్య కనెక్టివిటీ చాలా పోలి ఉంటుంది.
కోర్ క్లౌడ్‌లో వర్చువలైజ్డ్ సర్వర్లు ఉన్నాయి. సర్వర్ యొక్క హైపర్‌వైజర్‌లో, అంతర్నిర్మిత vRouter/vSwitchని అమలు చేయండి. SDN కంట్రోలర్ వర్చువలైజ్డ్ సర్వర్ మరియు DC G/W రూటర్ (క్లౌడ్ డేటా సెంటర్‌లో MPLS L3 VPNని సృష్టించే PE రూటర్) మధ్య టన్నెల్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను అందిస్తుంది. కోర్ క్లౌడ్‌లో ప్రతి వర్చువల్ మెషీన్ (ఉదా 5G IoT కోర్) మరియు DC G/W రూటర్‌ల మధ్య SDN టన్నెల్‌లను (అంటే MPLS GRE లేదా VXLAN) సృష్టించండి.
SDN కంట్రోలర్ ఈ టన్నెల్స్ మరియు IoT VPN వంటి MPLS L3 VPN మధ్య మ్యాపింగ్‌ను నిర్వహిస్తుంది. ఎడ్జ్ క్లౌడ్‌లో కూడా ప్రక్రియ అదే విధంగా ఉంటుంది, ఎడ్జ్ క్లౌడ్ నుండి IP/MPLS బ్యాక్‌బోన్‌కు కనెక్ట్ చేయబడిన ఐయోట్ స్లైస్‌ను సృష్టించడం మరియు కోర్ క్లౌడ్‌కు అన్ని విధాలుగా ఉంటుంది. ఈ ప్రక్రియ పరిణతి చెందిన మరియు ఇప్పటివరకు అందుబాటులో ఉన్న సాంకేతికతలు మరియు ప్రమాణాల ఆధారంగా అమలు చేయబడుతుంది.
(3) ఎడ్జ్ మరియు కోర్ క్లౌడ్ మధ్య నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్: IP/MPLS-SDN
ఇప్పుడు మిగిలి ఉన్నది మొబైల్ ఫ్రంట్‌వాల్ నెట్‌వర్క్. ఎడ్జ్ క్లౌడ్ మరియు 5G RU మధ్య ఈ మొబైల్ ఫ్రంట్‌హోల్డ్ నెట్‌వర్క్‌ని ఎలా కట్ చేయాలి? అన్నింటిలో మొదటిది, 5G ఫ్రంట్-హాల్ నెట్‌వర్క్ మొదట నిర్వచించబడాలి. చర్చలో కొన్ని ఎంపికలు ఉన్నాయి (ఉదా, DU మరియు RU యొక్క కార్యాచరణను పునర్నిర్వచించడం ద్వారా కొత్త ప్యాకెట్-ఆధారిత ఫార్వర్డ్ నెట్‌వర్క్‌ను పరిచయం చేయడం), కానీ ఇంకా ప్రామాణిక నిర్వచనం రూపొందించబడలేదు. కింది బొమ్మ ITU IMT 2020 వర్కింగ్ గ్రూప్‌లో ప్రదర్శించబడిన రేఖాచిత్రం మరియు వర్చువలైజ్డ్ ఫ్రోన్‌హాల్ నెట్‌వర్క్‌కు ఉదాహరణగా ఉంది.

ITU సంస్థ ద్వారా 5G C-RAN నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్‌కు ఉదాహరణ