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

5G మరియు నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్
5G గురించి విస్తృతంగా ప్రస్తావించినప్పుడు, నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ అనేది వాటిలో ఎక్కువగా చర్చించబడిన సాంకేతికత. KT, SK టెలికాం, చైనా మొబైల్, DT, KDDI, NTT వంటి నెట్‌వర్క్ ఆపరేటర్లు మరియు ఎరిక్సన్, నోకియా మరియు హువావే వంటి పరికరాల విక్రేతలు అందరూ నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ 5G యుగానికి అనువైన నెట్‌వర్క్ ఆర్కిటెక్చర్ అని నమ్ముతారు.
ఈ కొత్త సాంకేతికత ఆపరేటర్లను హార్డ్‌వేర్ మౌలిక సదుపాయాలలో బహుళ వర్చువల్ ఎండ్-టు-ఎండ్ నెట్‌వర్క్‌లను విభజించడానికి అనుమతిస్తుంది మరియు ప్రతి నెట్‌వర్క్ స్లైస్ వివిధ రకాల సేవల యొక్క విభిన్న లక్షణాలను తీర్చడానికి పరికరం, యాక్సెస్ నెట్‌వర్క్, రవాణా నెట్‌వర్క్ మరియు కోర్ నెట్‌వర్క్ నుండి తార్కికంగా వేరుచేయబడుతుంది.
ప్రతి నెట్‌వర్క్ స్లైస్‌కు, వర్చువల్ సర్వర్‌లు, నెట్‌వర్క్ బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు సేవా నాణ్యత వంటి అంకితమైన వనరులు పూర్తిగా హామీ ఇవ్వబడతాయి. స్లైస్‌లు ఒకదానికొకటి వేరుచేయబడినందున, ఒక స్లైస్‌లోని లోపాలు లేదా వైఫల్యాలు ఇతర స్లైస్‌ల కమ్యూనికేషన్‌ను ప్రభావితం చేయవు.

5G కి నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ ఎందుకు అవసరం?
గతం నుండి ప్రస్తుత 4G నెట్‌వర్క్ వరకు, మొబైల్ నెట్‌వర్క్‌లు ప్రధానంగా మొబైల్ ఫోన్‌లను అందిస్తాయి మరియు సాధారణంగా మొబైల్ ఫోన్‌ల కోసం కొంత ఆప్టిమైజేషన్‌ను మాత్రమే చేస్తాయి. అయితే, 5G యుగంలో, మొబైల్ నెట్‌వర్క్‌లు వివిధ రకాల మరియు అవసరాల పరికరాలను అందించాలి. పేర్కొన్న అనేక అప్లికేషన్ దృశ్యాలలో మొబైల్ బ్రాడ్‌బ్యాండ్, పెద్ద-స్థాయి IOT మరియు మిషన్-క్రిటికల్ IOT ఉన్నాయి. వారందరికీ వేర్వేరు రకాల నెట్‌వర్క్‌లు అవసరం మరియు మొబిలిటీ, అకౌంటింగ్, భద్రత, విధాన నియంత్రణ, జాప్యం, విశ్వసనీయత మొదలైన వాటిలో వేర్వేరు అవసరాలు ఉంటాయి.
ఉదాహరణకు, ఒక పెద్ద-స్థాయి IOT సేవ ఉష్ణోగ్రత, తేమ, వర్షపాతం మొదలైనవాటిని కొలవడానికి స్థిర సెన్సార్‌లను అనుసంధానిస్తుంది. మొబైల్ నెట్‌వర్క్‌లోని ప్రధాన సర్వింగ్ ఫోన్‌ల హ్యాండ్‌ఓవర్‌లు, లొకేషన్ అప్‌డేట్‌లు మరియు ఇతర లక్షణాల అవసరం లేదు. అదనంగా, అటానమస్ డ్రైవింగ్ మరియు రోబోట్‌ల రిమోట్ కంట్రోల్ వంటి మిషన్-క్రిటికల్ IOT సేవలకు అనేక మిల్లీసెకన్ల ఎండ్-టు-ఎండ్ జాప్యం అవసరం, ఇది మొబైల్ బ్రాడ్‌బ్యాండ్ సేవలకు చాలా భిన్నంగా ఉంటుంది.

5G యొక్క ప్రధాన అప్లికేషన్ దృశ్యాలు
దీని అర్థం మనకు ప్రతి సేవకు ప్రత్యేకమైన నెట్‌వర్క్ అవసరమా? ఉదాహరణకు, ఒకటి 5G మొబైల్ ఫోన్‌లను అందిస్తుంది, ఒకటి 5G మాసివ్ IOTని అందిస్తుంది మరియు ఒకటి 5G మిషన్ క్రిటికల్ IOTని అందిస్తుంది. మనకు అలా అవసరం లేదు, ఎందుకంటే మనం నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్‌ను ఉపయోగించి బహుళ లాజికల్ నెట్‌వర్క్‌లను ప్రత్యేక భౌతిక నెట్‌వర్క్ నుండి విభజించవచ్చు, ఇది చాలా ఖర్చుతో కూడుకున్న విధానం!

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

మనం ఎండ్-టు-ఎండ్ నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్‌ను ఎలా అమలు చేయాలి?
(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 అందించే 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) వాటి అంకితమైన నెట్‌వర్క్ పరికరాల్లో విడిగా కాకుండా వాణిజ్య సర్వర్‌లలోని వర్చువల్ మెషీన్‌లలో అమర్చడం. ఈ విధంగా, RANను ఎడ్జ్ క్లౌడ్‌గా పరిగణిస్తారు, అయితే కోర్ ఫంక్షన్‌ను కోర్ క్లౌడ్‌గా పరిగణిస్తారు. అంచు వద్ద మరియు కోర్ క్లౌడ్‌లో ఉన్న VMS మధ్య కనెక్షన్ SDNని ఉపయోగించి కాన్ఫిగర్ చేయబడుతుంది. అప్పుడు, ప్రతి సేవకు ఒక స్లైస్ సృష్టించబడుతుంది (అంటే ఫోన్ స్లైస్, మాసివ్ ఐఓటి స్లైస్, మిషన్ క్రిటికల్ ఐఓటి స్లైస్, మొదలైనవి).

 

నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్(I)లో ఒకదాన్ని ఎలా అమలు చేయాలి?
ప్రతి సర్వీస్-నిర్దిష్ట అప్లికేషన్‌ను ప్రతి స్లైస్‌లో ఎలా వర్చువలైజ్ చేసి ఇన్‌స్టాల్ చేయవచ్చో క్రింద ఉన్న చిత్రం చూపిస్తుంది. ఉదాహరణకు, స్లైసింగ్‌ను ఈ 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 ఉండవు.
(4) మిషన్-క్రిటికల్ ఐఓటి స్లైసింగ్: ట్రాన్స్మిషన్ జాప్యాన్ని తగ్గించడానికి ఎడ్జ్ క్లౌడ్‌లో 5G కోర్లు (UP) మరియు అనుబంధ సర్వర్‌లను (ఉదా. V2X సర్వర్లు) వర్చువలైజ్ చేయడం.
ఇప్పటివరకు, మేము వివిధ అవసరాలతో సేవల కోసం ప్రత్యేక స్లైస్‌లను సృష్టించాల్సిన అవసరం ఉంది. మరియు వర్చువల్ నెట్‌వర్క్ ఫంక్షన్‌లు ప్రతి స్లైస్‌లో (అంటే, ఎడ్జ్ క్లౌడ్ లేదా కోర్ క్లౌడ్) వేర్వేరు సేవా లక్షణాల ప్రకారం వేర్వేరు ప్రదేశాలలో ఉంచబడతాయి. అదనంగా, బిల్లింగ్, పాలసీ నియంత్రణ మొదలైన కొన్ని నెట్‌వర్క్ ఫంక్షన్‌లు కొన్ని స్లైస్‌లలో అవసరం కావచ్చు, కానీ మరికొన్నింటిలో అవసరం కాకపోవచ్చు. ఆపరేటర్లు నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్‌ను వారు కోరుకున్న విధంగా అనుకూలీకరించవచ్చు మరియు బహుశా అత్యంత ఖర్చుతో కూడుకున్న మార్గం.

నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్(I)లో ఒకదాన్ని ఎలా అమలు చేయాలి?
(2) అంచు మరియు కోర్ క్లౌడ్ మధ్య నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్: IP/MPLS-SDN
సాఫ్ట్‌వేర్ నిర్వచించిన నెట్‌వర్కింగ్, ఇది మొదట ప్రవేశపెట్టినప్పుడు సరళమైన భావన అయినప్పటికీ, ఇప్పుడు మరింత క్లిష్టంగా మారుతోంది. ఉదాహరణగా ఓవర్‌లే రూపాన్ని తీసుకుంటే, SDN టెక్నాలజీ ఇప్పటికే ఉన్న నెట్‌వర్క్ మౌలిక సదుపాయాలపై వర్చువల్ మిషన్‌ల మధ్య నెట్‌వర్క్ కనెక్షన్‌ను అందించగలదు.

ఎండ్-టు-ఎండ్ నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్
ముందుగా, ఎడ్జ్ క్లౌడ్ మరియు కోర్ క్లౌడ్ వర్చువల్ మెషీన్ల మధ్య నెట్‌వర్క్ కనెక్షన్ సురక్షితంగా ఉందని ఎలా నిర్ధారించుకోవాలో చూద్దాం. వర్చువల్ మెషీన్ల మధ్య నెట్‌వర్క్‌ను IP/MPLS-SDN మరియు ట్రాన్స్‌పోర్ట్ SDN ఆధారంగా అమలు చేయాలి. ఈ పేపర్‌లో, రౌటర్ విక్రేతలు అందించే IP/MPLS-SDNపై మేము 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/vSwitchను 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 క్లౌడ్‌లోని ప్రతి వర్చువల్ మెషిన్ (ఉదా. 5G IoT కోర్) మరియు DC G/W రూటర్‌ల మధ్య SDN టన్నెల్స్ (అంటే MPLS GRE లేదా VXLAN) సృష్టించండి.
అప్పుడు SDN కంట్రోలర్ ఈ సొరంగాలు మరియు IoT VPN వంటి MPLS L3 VPN మధ్య మ్యాపింగ్‌ను నిర్వహిస్తుంది. ఎడ్జ్ క్లౌడ్‌లో కూడా ఈ ప్రక్రియ ఒకే విధంగా ఉంటుంది, ఎడ్జ్ క్లౌడ్ నుండి IP/MPLS బ్యాక్‌బోన్‌కు మరియు కోర్ క్లౌడ్‌కు అనుసంధానించబడిన ఐయోట్ స్లైస్‌ను సృష్టిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియను ఇప్పటివరకు పరిణతి చెందిన మరియు అందుబాటులో ఉన్న సాంకేతికతలు మరియు ప్రమాణాల ఆధారంగా అమలు చేయవచ్చు.
(3) అంచు మరియు కోర్ క్లౌడ్ మధ్య నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్: IP/MPLS-SDN
ఇప్పుడు మిగిలి ఉన్నది మొబైల్ ఫ్రంట్‌హాల్ నెట్‌వర్క్. ఎడ్జ్ క్లౌడ్ మరియు 5G RU మధ్య ఈ మొబైల్ ఫ్రంట్‌హోల్డ్ నెట్‌వర్క్‌ను మనం ఎలా కట్ చేయాలి? అన్నింటిలో మొదటిది, 5G ఫ్రంట్-హాల్ నెట్‌వర్క్‌ను ముందుగా నిర్వచించాలి. చర్చలో కొన్ని ఎంపికలు ఉన్నాయి (ఉదా., DU మరియు RU యొక్క కార్యాచరణను తిరిగి నిర్వచించడం ద్వారా కొత్త ప్యాకెట్-ఆధారిత ఫార్వర్డ్ నెట్‌వర్క్‌ను పరిచయం చేయడం), కానీ ఇంకా ప్రామాణిక నిర్వచనం చేయలేదు. కింది బొమ్మ ITU IMT 2020 వర్కింగ్ గ్రూప్‌లో ప్రదర్శించబడిన రేఖాచిత్రం మరియు వర్చువలైజ్డ్ ఫ్రోన్‌హాల్ నెట్‌వర్క్ యొక్క ఉదాహరణను ఇస్తుంది.

ITU ఆర్గనైజేషన్ ద్వారా 5G C-RAN నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ యొక్క ఉదాహరణ