5G ला नेटवर्क स्लाइसिंगची गरज का आहे, 5G नेटवर्क स्लाइसिंगची अंमलबजावणी कशी करावी?

5G आणि नेटवर्क स्लाइसिंग
जेव्हा 5G चा सर्वत्र उल्लेख होतो, तेव्हा नेटवर्क स्लाइसिंग हे त्यांपैकी सर्वाधिक चर्चित तंत्रज्ञान आहे. KT, SK टेलिकॉम, चायना मोबाईल, DT, KDDI, NTT यांसारखे नेटवर्क ऑपरेटर्स आणि एरिक्सन, नोकिया, हुआवे यांसारखे उपकरण विक्रेते, या सर्वांचा असा विश्वास आहे की नेटवर्क स्लाइसिंग ही 5G युगासाठी एक आदर्श नेटवर्क रचना आहे.
हे नवीन तंत्रज्ञान ऑपरेटर्सना एका हार्डवेअर इन्फ्रास्ट्रक्चरमध्ये अनेक व्हर्च्युअल एंड-टू-एंड नेटवर्क्स विभाजित करण्याची परवानगी देते, आणि विविध प्रकारच्या सेवांची वेगवेगळी वैशिष्ट्ये पूर्ण करण्यासाठी प्रत्येक नेटवर्क स्लाइस डिव्हाइस, ऍक्सेस नेटवर्क, ट्रान्सपोर्ट नेटवर्क आणि कोअर नेटवर्कपासून तार्किकदृष्ट्या वेगळे ठेवले जाते.
प्रत्येक नेटवर्क स्लाइससाठी, व्हर्च्युअल सर्व्हर, नेटवर्क बँडविड्थ आणि सेवेची गुणवत्ता यांसारख्या समर्पित संसाधनांची पूर्णपणे हमी दिली जाते. स्लाइस एकमेकांपासून विलग असल्यामुळे, एका स्लाइसमधील त्रुटी किंवा बिघाडांचा इतर स्लाइसच्या संप्रेषणावर परिणाम होणार नाही.

5G ला नेटवर्क स्लाइसिंगची गरज का आहे?
भूतकाळापासून ते सध्याच्या 4G नेटवर्कपर्यंत, मोबाईल नेटवर्क्स प्रामुख्याने मोबाईल फोन्सना सेवा देत असत आणि सामान्यतः फक्त मोबाईल फोन्ससाठी काही ऑप्टिमायझेशन करत असत. तथापि, 5G युगात, मोबाईल नेटवर्क्सना विविध प्रकारच्या आणि गरजा असलेल्या उपकरणांना सेवा देण्याची आवश्यकता आहे. उल्लेख केलेल्या अनेक ॲप्लिकेशन परिस्थितींमध्ये मोबाईल ब्रॉडबँड, मोठ्या प्रमाणावरील आयओटी (IoT) आणि मिशन-क्रिटिकल आयओटी (Mission-critical IoT) यांचा समावेश आहे. या सर्वांना वेगवेगळ्या प्रकारच्या नेटवर्क्सची आवश्यकता असते आणि गतिशीलता, लेखांकन, सुरक्षा, धोरण नियंत्रण, विलंब, विश्वसनीयता इत्यादी बाबतीत त्यांच्या वेगवेगळ्या गरजा असतात.
उदाहरणार्थ, एक मोठ्या प्रमाणावरील आयओटी सेवा तापमान, आर्द्रता, पर्जन्यमान इत्यादी मोजण्यासाठी स्थिर सेन्सर्सना जोडते. यामध्ये मोबाईल नेटवर्कमधील मुख्य सर्व्हिंग फोन्सच्या हँडओव्हर्स, लोकेशन अपडेट्स आणि इतर वैशिष्ट्यांची आवश्यकता नसते. याव्यतिरिक्त, स्वायत्त ड्रायव्हिंग आणि रोबोट्सचे रिमोट कंट्रोल यांसारख्या अत्यंत महत्त्वाच्या आयओटी सेवांना काही मिलिसेकंदांच्या एंड-टू-एंड लेटन्सीची आवश्यकता असते, जे मोबाईल ब्रॉडबँड सेवांपेक्षा खूप वेगळे आहे.

5G चे मुख्य अनुप्रयोग परिदृश्य
याचा अर्थ असा आहे का की आपल्याला प्रत्येक सेवेसाठी एक स्वतंत्र नेटवर्क लागेल? उदाहरणार्थ, एक 5G मोबाईल फोनसाठी, एक 5G मॅसिव्ह आयओटीसाठी आणि एक 5G मिशन क्रिटिकल आयओटीसाठी. आपल्याला तसे करण्याची गरज नाही, कारण आपण नेटवर्क स्लाइसिंगचा वापर करून एका वेगळ्या फिजिकल नेटवर्कमधून अनेक लॉजिकल नेटवर्क्स वेगळे करू शकतो, जो एक अत्यंत किफायतशीर उपाय आहे!

नेटवर्क स्लाइसिंगसाठी ॲप्लिकेशन आवश्यकता
NGMN ने प्रसिद्ध केलेल्या 5G श्वेतपत्रिकेत वर्णन केलेला 5G नेटवर्क स्लाइस खाली दर्शविला आहे:

आपण एंड-टू-एंड नेटवर्क स्लाइसिंगची अंमलबजावणी कशी करतो?
(1) ५जी वायरलेस ऍक्सेस नेटवर्क आणि कोअर नेटवर्क: एनएफव्ही
आजच्या मोबाईल नेटवर्कमध्ये, मोबाईल फोन हे मुख्य उपकरण आहे. RAN (DU आणि RU) आणि कोअर फंक्शन्स हे RAN विक्रेत्यांनी पुरवलेल्या समर्पित नेटवर्क उपकरणांपासून तयार केले जातात. नेटवर्क स्लाइसिंगची अंमलबजावणी करण्यासाठी, नेटवर्क फंक्शन व्हर्च्युअलायझेशन (NFV) ही एक पूर्वअट आहे. मुळात, NFV ची मुख्य कल्पना म्हणजे नेटवर्क फंक्शन सॉफ्टवेअर (म्हणजे पॅकेट कोअरमधील MME, S/P-GW आणि PCRF आणि RAN मधील DU) हे त्यांच्या समर्पित नेटवर्क उपकरणांमध्ये स्वतंत्रपणे तैनात करण्याऐवजी, व्यावसायिक सर्व्हरवरील व्हर्च्युअल मशिन्समध्ये तैनात करणे. अशा प्रकारे, RAN ला एज क्लाउड मानले जाते, तर कोअर फंक्शनला कोअर क्लाउड मानले जाते. एजवर आणि कोअर क्लाउडमध्ये असलेल्या VMS मधील कनेक्शन SDN वापरून कॉन्फिगर केले जाते. त्यानंतर, प्रत्येक सेवेसाठी एक स्लाइस तयार केला जातो (उदा. फोन स्लाइस, मॅसिव्ह आयओटी स्लाइस, मिशन क्रिटिकल आयओटी स्लाइस, इत्यादी).

 

नेटवर्क स्लाइसिंग (I) पैकी एकाची अंमलबजावणी कशी करावी?
खालील आकृती दाखवते की प्रत्येक सेवा-विशिष्ट ॲप्लिकेशन प्रत्येक स्लाइसमध्ये कसे व्हर्च्युअलाइझ आणि इन्स्टॉल केले जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, स्लाइसिंग खालीलप्रमाणे कॉन्फिगर केले जाऊ शकते:
(1) UHD स्लाइसिंग: एज क्लाउडमध्ये DU, 5G कोअर (UP) आणि कॅशे सर्व्हर्सचे व्हर्च्युअलायझेशन, आणि कोअर क्लाउडमध्ये 5G कोअर (CP) आणि MVO सर्व्हर्सचे व्हर्च्युअलायझेशन.
(2) फोन स्लाइसिंग: कोअर क्लाउडमध्ये संपूर्ण मोबिलिटी क्षमतांसह 5G कोअर (UP आणि CP) आणि IMS सर्व्हरचे व्हर्च्युअलायझेशन करणे.
(3) मोठ्या प्रमाणावर आयओटी स्लाइसिंग (उदा., सेन्सर नेटवर्क्स): कोअर क्लाउडमध्ये एका साध्या आणि हलक्या 5G कोअरचे व्हर्च्युअलायझेशन केल्यास त्यात मोबिलिटी मॅनेजमेंट क्षमता नसते.
(4) मिशन-क्रिटिकल आयओटी स्लाइसिंग: ट्रान्समिशन लेटन्सी कमी करण्यासाठी एज क्लाउडमध्ये 5G कोअर्स (UP) आणि संबंधित सर्व्हर्सचे (उदा., V2X सर्व्हर्स) व्हर्च्युअलायझेशन करणे.
आतापर्यंत, आम्हाला वेगवेगळ्या आवश्यकता असलेल्या सेवांसाठी स्वतंत्र स्लाइस तयार करण्याची गरज भासत होती. आणि प्रत्येक स्लाइसमध्ये (म्हणजेच, एज क्लाउड किंवा कोअर क्लाउड) सेवेच्या वेगवेगळ्या वैशिष्ट्यांनुसार व्हर्च्युअल नेटवर्क फंक्शन्स वेगवेगळ्या ठिकाणी ठेवली जातात. याव्यतिरिक्त, बिलिंग, पॉलिसी नियंत्रण इत्यादींसारखी काही नेटवर्क फंक्शन्स काही स्लाइसमध्ये आवश्यक असू शकतात, परंतु इतरांमध्ये नसतात. ऑपरेटर्स त्यांच्या इच्छेनुसार आणि शक्यतो सर्वात किफायतशीर मार्गाने नेटवर्क स्लाइसिंग सानुकूलित करू शकतात.

नेटवर्क स्लाइसिंग (I) पैकी एकाची अंमलबजावणी कशी करावी?
(2) एज आणि कोअर क्लाउड दरम्यान नेटवर्क स्लाइसिंग: आयपी/एमपीएलएस-एसडीएन
सॉफ्टवेअर डिफाइन्ड नेटवर्किंग, जरी सुरुवातीला सादर केली गेली तेव्हा एक सोपी संकल्पना होती, तरी ती आता अधिकाधिक गुंतागुंतीची होत आहे. ओव्हरलेचे उदाहरण घेतल्यास, SDN तंत्रज्ञान विद्यमान नेटवर्क पायाभूत सुविधांवरील व्हर्च्युअल मशिन्समध्ये नेटवर्क कनेक्शन प्रदान करू शकते.

एंड-टू-एंड नेटवर्क स्लाइसिंग
सर्वप्रथम, एज क्लाउड आणि कोअर क्लाउड व्हर्च्युअल मशिन्स यांच्यातील नेटवर्क कनेक्शन सुरक्षित कसे सुनिश्चित करावे, हे आपण पाहू. व्हर्च्युअल मशिन्समधील नेटवर्कची अंमलबजावणी IP/MPLS-SDN आणि ट्रान्सपोर्ट SDN वर आधारित असणे आवश्यक आहे. या शोधनिबंधात, आम्ही राउटर विक्रेत्यांद्वारे प्रदान केलेल्या IP/MPLS-SDN वर लक्ष केंद्रित करतो. एरिक्सन आणि जुनिपर दोन्ही IP/MPLS SDN नेटवर्क आर्किटेक्चर उत्पादने देतात. कार्यपद्धती थोडी वेगळी असली तरी, SDN-आधारित VMS मधील कनेक्टिव्हिटी खूपच सारखी आहे.
कोअर क्लाउडमध्ये व्हर्च्युअलाइझ्ड सर्व्हर्स असतात. सर्व्हरच्या हायपरवायझरमध्ये, अंगभूत vRouter/vSwitch चालवा. SDN कंट्रोलर व्हर्च्युअलाइझ्ड सर्व्हर आणि DC G/W राउटर (क्लाउड डेटा सेंटरमध्ये MPLS L3 VPN तयार करणारा PE राउटर) यांच्यामध्ये टनेल कॉन्फिगरेशन प्रदान करतो. कोअर क्लाउडमधील प्रत्येक व्हर्च्युअल मशीन (उदा. 5G IoT कोअर) आणि DC G/W राउटर्स यांच्यामध्ये SDN टनेल्स (उदा. MPLS GRE किंवा VXLAN) तयार करा.
त्यानंतर SDN कंट्रोलर या टनेल्स आणि MPLS L3 VPN (जसे की IoT VPN) यांच्यातील मॅपिंगचे व्यवस्थापन करतो. एज क्लाउडमध्येही हीच प्रक्रिया असते, ज्यात एज क्लाउडपासून IP/MPLS बॅकबोनपर्यंत आणि तिथून थेट कोअर क्लाउडपर्यंत जोडलेला एक IoT स्लाइस तयार केला जातो. ही प्रक्रिया आतापर्यंत उपलब्ध असलेल्या आणि परिपक्व तंत्रज्ञान व मानकांच्या आधारे अंमलात आणली जाऊ शकते.
(3) एज आणि कोअर क्लाउड दरम्यान नेटवर्क स्लाइसिंग: आयपी/एमपीएलएस-एसडीएन
आता जे उरले आहे ते म्हणजे मोबाईल फ्रंटहॉल नेटवर्क. एज क्लाउड आणि 5G RU यांच्यामध्ये आपण हे मोबाईल फ्रंटहॉल नेटवर्क कसे विभागणार? सर्वप्रथम, 5G फ्रंट-हॉल नेटवर्कची व्याख्या करणे आवश्यक आहे. काही पर्यायांवर चर्चा सुरू आहे (उदा. DU आणि RU च्या कार्यक्षमतेची पुनर्व्याख्या करून एक नवीन पॅकेट-आधारित फॉरवर्ड नेटवर्क सादर करणे), परंतु अद्याप कोणतीही मानक व्याख्या तयार झालेली नाही. खालील आकृती ही ITU IMT 2020 वर्किंग ग्रुपमध्ये सादर केलेला एक आरेख आहे आणि ती एका व्हर्च्युअलाइझ्ड फ्रंटहॉल नेटवर्कचे उदाहरण देते.

आयटीयू संस्थेद्वारे ५जी सी-रॅन नेटवर्क स्लाइसिंगचे उदाहरण