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

5G మరియు నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్
5G గురించి విస్తృతంగా ప్రస్తావన వచ్చినప్పుడు, వాటిలో నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ అత్యంత చర్చనీయాంశమైన సాంకేతికత. KT, SK టెలికాం, చైనా మొబైల్, DT, KDDI, NTT వంటి నెట్‌వర్క్ ఆపరేటర్లు మరియు ఎరిక్సన్, నోకియా, హువావే వంటి పరికరాల విక్రేతలు అందరూ 5G యుగానికి నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ ఆదర్శవంతమైన నెట్‌వర్క్ ఆర్కిటెక్చర్ అని నమ్ముతున్నారు.
ఈ కొత్త సాంకేతికత, వివిధ రకాల సేవల యొక్క విభిన్న లక్షణాలకు అనుగుణంగా, ఆపరేటర్లు ఒక హార్డ్‌వేర్ ఇన్‌ఫ్రాస్ట్రక్చర్‌లో బహుళ వర్చువల్ ఎండ్-టు-ఎండ్ నెట్‌వర్క్‌లను విభజించడానికి మరియు ప్రతి నెట్‌వర్క్ స్లైస్‌ను డివైజ్, యాక్సెస్ నెట్‌వర్క్, ట్రాన్స్‌పోర్ట్ నెట్‌వర్క్ మరియు కోర్ నెట్‌వర్క్ నుండి తార్కికంగా వేరుచేయడానికి అనుమతిస్తుంది.
ప్రతి నెట్‌వర్క్ స్లైస్ కోసం, వర్చువల్ సర్వర్‌లు, నెట్‌వర్క్ బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు క్వాలిటీ ఆఫ్ సర్వీస్ వంటి ప్రత్యేక వనరులకు పూర్తి హామీ ఇవ్వబడుతుంది. స్లైస్‌లు ఒకదానికొకటి వేరుగా ఉంటాయి కాబట్టి, ఒక స్లైస్‌లోని లోపాలు లేదా వైఫల్యాలు ఇతర స్లైస్‌ల కమ్యూనికేషన్‌ను ప్రభావితం చేయవు.

5Gకి నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ ఎందుకు అవసరం?
గతకాలం నుండి ప్రస్తుత 4G నెట్‌వర్క్ వరకు, మొబైల్ నెట్‌వర్క్‌లు ప్రధానంగా మొబైల్ ఫోన్‌లకు సేవలు అందించాయి మరియు సాధారణంగా మొబైల్ ఫోన్‌ల కోసం మాత్రమే కొంత ఆప్టిమైజేషన్ చేశాయి. అయితే, 5G యుగంలో, మొబైల్ నెట్‌వర్క్‌లు వివిధ రకాల మరియు అవసరాలు గల పరికరాలకు సేవలు అందించాల్సి ఉంటుంది. పేర్కొన్న అనేక అప్లికేషన్ దృశ్యాలలో మొబైల్ బ్రాడ్‌బ్యాండ్, భారీ-స్థాయి ఐఓటీ (IoT) మరియు మిషన్-క్రిటికల్ ఐఓటీ (IoT) ఉన్నాయి. వీటన్నింటికీ వేర్వేరు రకాల నెట్‌వర్క్‌లు అవసరం మరియు మొబిలిటీ, అకౌంటింగ్, భద్రత, పాలసీ నియంత్రణ, లేటెన్సీ, విశ్వసనీయత మొదలైన వాటిలో విభిన్న అవసరాలు ఉంటాయి.
ఉదాహరణకు, ఒక పెద్ద-స్థాయి ఐఓటి సేవ ఉష్ణోగ్రత, తేమ, వర్షపాతం మొదలైనవాటిని కొలవడానికి స్థిర సెన్సార్లను అనుసంధానిస్తుంది. మొబైల్ నెట్‌వర్క్‌లోని ప్రధాన సర్వింగ్ ఫోన్‌లలో ఉండే హ్యాండ్‌ఓవర్‌లు, లొకేషన్ అప్‌డేట్‌లు మరియు ఇతర ఫీచర్‌ల అవసరం ఉండదు. అదనంగా, ఆటోనమస్ డ్రైవింగ్ మరియు రోబోట్‌ల రిమోట్ కంట్రోల్ వంటి అత్యంత కీలకమైన ఐఓటి సేవలకు కొన్ని మిల్లీసెకన్ల ఎండ్-టు-ఎండ్ లేటెన్సీ అవసరం, ఇది మొబైల్ బ్రాడ్‌బ్యాండ్ సేవల కంటే చాలా భిన్నంగా ఉంటుంది.

5G యొక్క ప్రధాన అప్లికేషన్ దృశ్యాలు
దీని అర్థం ప్రతి సేవకు ఒక ప్రత్యేక నెట్‌వర్క్ అవసరమా? ఉదాహరణకు, ఒకటి 5G మొబైల్ ఫోన్‌లకు, మరొకటి 5G మాసివ్ ఐఓటీకి, ఇంకొకటి 5G మిషన్ క్రిటికల్ ఐఓటీకి సేవలు అందిస్తుంది. మనకు దాని అవసరం లేదు, ఎందుకంటే మనం నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్‌ను ఉపయోగించి ఒక ప్రత్యేక ఫిజికల్ నెట్‌వర్క్ నుండి అనేక లాజికల్ నెట్‌వర్క్‌లను విభజించవచ్చు, ఇది చాలా తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన విధానం!

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

మనం 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 ప్రధాన విధులు, RAN విక్రేతలు అందించే ప్రత్యేక నెట్‌వర్క్ పరికరాల నుండి నిర్మించబడతాయి. నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్‌ను అమలు చేయడానికి, నెట్‌వర్క్ ఫంక్షన్ వర్చువలైజేషన్ (NFV) ఒక ముందస్తు అవసరం. ప్రాథమికంగా, NFV యొక్క ముఖ్య ఉద్దేశ్యం, నెట్‌వర్క్ ఫంక్షన్ సాఫ్ట్‌వేర్‌ను (అంటే ప్యాకెట్ కోర్‌లో MME, S/P-GW మరియు PCRF, మరియు RANలో DU) వాటి ప్రత్యేక నెట్‌వర్క్ పరికరాలలో విడివిడిగా కాకుండా, వాణిజ్య సర్వర్‌లలోని వర్చువల్ మెషీన్‌లలో (VMS) అన్నింటినీ డిప్లాయ్ చేయడం. ఈ విధంగా, RANను ఎడ్జ్ క్లౌడ్‌గా, ప్రధాన విధులను కోర్ క్లౌడ్‌గా పరిగణిస్తారు. ఎడ్జ్ మరియు కోర్ క్లౌడ్‌లో ఉన్న VMSల మధ్య కనెక్షన్ SDN ఉపయోగించి కాన్ఫిగర్ చేయబడుతుంది. ఆ తర్వాత, ప్రతి సేవ కోసం ఒక స్లైస్ సృష్టించబడుతుంది (అంటే ఫోన్ స్లైస్, మాసివ్ ఐఓటి స్లైస్, మిషన్ క్రిటికల్ ఐఓటి స్లైస్, మొదలైనవి).

 

నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్(I)ని ఎలా అమలు చేయాలి?
ప్రతి సర్వీస్-నిర్దిష్ట అప్లికేషన్‌ను ప్రతి స్లైస్‌లో ఎలా వర్చువలైజ్ చేసి, ఇన్‌స్టాల్ చేయవచ్చో కింది పటం 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 కోర్‌లను (UP మరియు CP) మరియు IMS సర్వర్‌లను వర్చువలైజ్ చేయడం
(3) పెద్ద-స్థాయి ఐఓటి స్లైసింగ్ (ఉదా, సెన్సార్ నెట్‌వర్క్‌లు): కోర్ క్లౌడ్‌లో సరళమైన మరియు తేలికపాటి 5G కోర్‌ను వర్చువలైజ్ చేయడంలో మొబిలిటీ నిర్వహణ సామర్థ్యాలు లేవు
(4) మిషన్-క్రిటికల్ ఐఓటి స్లైసింగ్: ట్రాన్స్‌మిషన్ లేటెన్సీని తగ్గించడానికి ఎడ్జ్ క్లౌడ్‌లో 5G కోర్‌లను (UP) మరియు అనుబంధ సర్వర్‌లను (ఉదా, V2X సర్వర్‌లు) వర్చువలైజ్ చేయడం
ఇప్పటివరకు, విభిన్న అవసరాలు గల సేవల కోసం మనం ప్రత్యేక స్లైస్‌లను సృష్టించాల్సి వచ్చింది. మరియు విభిన్న సేవా లక్షణాలకు అనుగుణంగా, ప్రతి స్లైస్‌లో (అంటే, ఎడ్జ్ క్లౌడ్ లేదా కోర్ క్లౌడ్) వర్చువల్ నెట్‌వర్క్ ఫంక్షన్‌లు వేర్వేరు ప్రదేశాలలో ఉంచబడతాయి. అదనంగా, బిల్లింగ్, పాలసీ నియంత్రణ మొదలైన కొన్ని నెట్‌వర్క్ ఫంక్షన్‌లు కొన్ని స్లైస్‌లలో అవసరం కావచ్చు, కానీ ఇతర స్లైస్‌లలో అవసరం కాకపోవచ్చు. ఆపరేటర్లు నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్‌ను తమకు కావలసిన విధంగా, మరియు బహుశా అత్యంత తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన పద్ధతిలో అనుకూలీకరించుకోవచ్చు.

నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్(I)ని ఎలా అమలు చేయాలి?
(2) ఎడ్జ్ మరియు కోర్ క్లౌడ్ మధ్య నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్: IP/MPLS-SDN
సాఫ్ట్‌వేర్ డిఫైన్డ్ నెట్‌వర్కింగ్, మొదట ప్రవేశపెట్టినప్పుడు ఒక సరళమైన భావన అయినప్పటికీ, క్రమంగా మరింత సంక్లిష్టంగా మారుతోంది. ఉదాహరణకు ఓవర్‌లే రూపాన్ని తీసుకుంటే, SDN టెక్నాలజీ ఇప్పటికే ఉన్న నెట్‌వర్క్ మౌలిక సదుపాయాలపై వర్చువల్ మెషీన్‌ల మధ్య నెట్‌వర్క్ కనెక్షన్‌ను అందించగలదు.

ఎండ్-టు-ఎండ్ నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్
మొదటగా, ఎడ్జ్ క్లౌడ్ మరియు కోర్ క్లౌడ్ వర్చువల్ మెషీన్‌ల మధ్య నెట్‌వర్క్ కనెక్షన్ సురక్షితంగా ఉండేలా ఎలా నిర్ధారించుకోవాలో చూద్దాం. వర్చువల్ మెషీన్‌ల మధ్య నెట్‌వర్క్‌ను IP/MPLS-SDN మరియు ట్రాన్స్‌పోర్ట్ SDN ఆధారంగా అమలు చేయాలి. ఈ పేపర్‌లో, మేము రౌటర్ విక్రేతలు అందించే IP/MPLS-SDN పై దృష్టి పెడతాము. ఎరిక్సన్ మరియు జూనిపర్ రెండూ IP/MPLS SDN నెట్‌వర్క్ ఆర్కిటెక్చర్ ఉత్పత్తులను అందిస్తాయి. వాటి కార్యకలాపాలు కొద్దిగా భిన్నంగా ఉన్నప్పటికీ, SDN-ఆధారిత VMSల మధ్య కనెక్టివిటీ చాలా సారూప్యంగా ఉంటుంది.
కోర్ క్లౌడ్‌లో వర్చువలైజ్డ్ సర్వర్లు ఉంటాయి. సర్వర్ యొక్క హైపర్‌వైజర్‌లో, అంతర్నిర్మిత vRouter/vSwitchను నడపండి. SDN కంట్రోలర్, వర్చువలైజ్డ్ సర్వర్ మరియు DC G/W రౌటర్ (క్లౌడ్ డేటా సెంటర్‌లో MPLS L3 VPNను సృష్టించే PE రౌటర్) మధ్య టన్నెల్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను అందిస్తుంది. కోర్ క్లౌడ్‌లోని ప్రతి వర్చువల్ మెషీన్ (ఉదా. 5G IoT కోర్) మరియు DC G/W రౌటర్ల మధ్య SDN టన్నెల్స్‌ను (అంటే MPLS GRE లేదా VXLAN) సృష్టించండి.
ఆ తర్వాత SDN కంట్రోలర్, ఈ టన్నెల్స్‌కు మరియు IoT VPN వంటి MPLS L3 VPNకు మధ్య మ్యాపింగ్‌ను నిర్వహిస్తుంది. ఎడ్జ్ క్లౌడ్‌లో కూడా ఇదే ప్రక్రియ ఉంటుంది; దీనిలో ఎడ్జ్ క్లౌడ్ నుండి IP/MPLS బ్యాక్‌బోన్‌కు మరియు అక్కడి నుండి కోర్ క్లౌడ్‌కు అనుసంధానించబడిన ఒక IoT స్లైస్ సృష్టించబడుతుంది. ఇప్పటివరకు అందుబాటులో ఉన్న, పరిణతి చెందిన సాంకేతికతలు మరియు ప్రమాణాల ఆధారంగా ఈ ప్రక్రియను అమలు చేయవచ్చు.
(3) ఎడ్జ్ మరియు కోర్ క్లౌడ్ మధ్య నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్: IP/MPLS-SDN
ఇప్పుడు మిగిలింది మొబైల్ ఫ్రంట్‌హాల్ నెట్‌వర్క్. ఎడ్జ్ క్లౌడ్ మరియు 5G RU మధ్య ఉన్న ఈ మొబైల్ ఫ్రంట్‌హాల్ నెట్‌వర్క్‌ను మనం ఎలా విభజిస్తాము? అన్నింటికన్నా ముందు, 5G ​​ఫ్రంట్‌హాల్ నెట్‌వర్క్‌ను మొదట నిర్వచించాలి. కొన్ని ఎంపికలు చర్చలో ఉన్నాయి (ఉదాహరణకు, DU మరియు RU యొక్క కార్యాచరణను పునర్నిర్వచించడం ద్వారా కొత్త ప్యాకెట్-ఆధారిత ఫార్వర్డ్ నెట్‌వర్క్‌ను ప్రవేశపెట్టడం), కానీ ఇంకా ప్రామాణిక నిర్వచనం ఏదీ చేయబడలేదు. కింది పటం ITU IMT 2020 వర్కింగ్ గ్రూప్‌లో సమర్పించబడిన ఒక రేఖాచిత్రం మరియు ఇది వర్చువలైజ్డ్ ఫ్రంట్‌హాల్ నెట్‌వర్క్‌కు ఒక ఉదాహరణను ఇస్తుంది.

ITU సంస్థ ద్వారా 5G C-RAN నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ ఉదాహరణ