5Gおよびネットワークスライシング
5Gが広く言及されている場合、ネットワークスライスはその中で最も議論されている技術です。 KT、SK Telecom、China Mobile、DT、KDDI、NTT、Ericsson、Nokia、Huaweiなどの機器ベンダーなどのネットワークオペレーターはすべて、ネットワークスライシングが5G時代の理想的なネットワークアーキテクチャであると考えています。
この新しいテクノロジーにより、オペレーターはハードウェアインフラストラクチャで複数の仮想エンドツーエンドネットワークを分割できるようになり、各ネットワークスライスはデバイス、アクセスネットワーク、トランスポートネットワーク、コアネットワークから論理的に分離され、さまざまな種類のサービスのさまざまな特性を満たしています。
各ネットワークスライスについて、仮想サーバー、ネットワーク帯域幅、サービス品質などの専用リソースが完全に保証されています。スライスは互いに分離されているため、1つのスライスのエラーまたは障害は他のスライスの通信に影響しません。
なぜ5Gはネットワークスライシングが必要なのですか？
過去から現在の4Gネットワークまで、モバイルネットワークは主に携帯電話を提供し、通常は携帯電話の最適化のみを行います。ただし、5G時代には、モバイルネットワークがさまざまなタイプと要件のデバイスを提供する必要があります。言及されているアプリケーションシナリオの多くには、モバイルブロードバンド、大規模なIoT、およびミッションクリティカルなIoTが含まれます。それらはすべて、さまざまなタイプのネットワークを必要とし、モビリティ、会計、セキュリティ、ポリシー管理、待ち時間、信頼性などに異なる要件を持っています。
たとえば、大規模なIoTサービスでは、固定センサーを接続して温度、湿度、降雨などを測定します。モバイルネットワークのメインサービング電話の携帯電話、場所の更新、その他の機能は必要ありません。さらに、ロボットの自律運転やリモートコントロールなどのミッションクリティカルなIoTサービスには、モバイルブロードバンドサービスとは大きく異なる数ミリ秒のエンドツーエンドのレイテンシが必要です。
5Gのメインアプリケーションシナリオ
これは、各サービスに専用のネットワークが必要だということですか？たとえば、5Gの携帯電話にサービスを提供し、5Gの巨大なIoTを提供し、5GミッションクリティカルIoTにサービスを提供しています。ネットワークスライスを使用して、非常に費用対効果の高いアプローチである別の物理ネットワークから複数の論理ネットワークを分割できるため、必要はありません。
ネットワークスライスのアプリケーション要件
NGMNによってリリースされた5Gホワイトペーパーで説明されている5Gネットワークスライスを以下に示します。
エンドツーエンドネットワークスライシングをどのように実装しますか？
（1）5Gワイヤレスアクセスネットワークとコアネットワーク：NFV
今日のモバイルネットワークでは、メインデバイスは携帯電話です。 RAN（DUおよびRU）とコア関数は、RANベンダーが提供する専用のネットワーク機器から構築されています。ネットワークスライスを実装するには、ネットワーク機能仮想化（NFV）は前提条件です。基本的に、NFVの主なアイデアは、専用のネットワークデバイスで個別にではなく、商業サーバー上の仮想マシンにすべてのネットワーク関数ソフトウェア（つまり、パケットコアとRANのパケットコアとDUにPCRF）を展開することです。このようにして、RANはエッジクラウドとして扱われ、コア関数はコアクラウドとして扱われます。端にあるVMとコアクラウドの間の接続は、SDNを使用して構成されています。次に、各サービス（つまり、電話スライス、巨大なIoTスライス、ミッションクリティカルIoTスライスなど）にスライスが作成されます。
ネットワークスライシング（i）のいずれかを実装する方法は？
次の図は、各サービス固有のアプリケーションを各スライスに仮想化してインストールする方法を示しています。たとえば、スライスは次のように構成できます。
（1）UHDスライシング：仮想化DU、5Gコア（UP）、およびエッジクラウドのキャッシュサーバー、およびコアクラウドの5Gコア（CP）とMVOサーバーを仮想化する
（2）電話スライシング：コアクラウドに完全なモビリティ機能を備えた5Gコア（UPおよびCP）およびIMSサーバーを仮想化する
（3）大規模なIoTスライス（例、センサーネットワークなど）：コアクラウドのシンプルで軽量の5Gコアを仮想化するモビリティ管理機能はありません
（4）ミッションクリティカルなIoTスライシング：5Gコア（UP）および関連するサーバー（V2Xサーバーなど）の仮想化されたレイテンシを最小限に抑えるために
これまでのところ、さまざまな要件を持つサービス用の専用スライスを作成する必要がありました。また、仮想ネットワーク関数は、さまざまなサービス特性に従って、各スライスのさまざまな場所（つまり、エッジクラウドまたはコアクラウド）に配置されます。さらに、請求、ポリシー管理などの一部のネットワーク機能は、一部のスライスでは必要になる場合がありますが、他のスライスでは必要になる場合があります。オペレーターは、ネットワークを望む方法でスライスすることができ、おそらく最も費用対効果の高い方法をカスタマイズできます。
ネットワークスライシング（i）のいずれかを実装する方法は？
（2）エッジとコアクラウドの間のネットワークスライス：IP/MPLS-SDN
ソフトウェアが定義したネットワーキングは、最初に導入されたときの単純な概念ですが、ますます複雑になりつつあります。オーバーレイの形を例にとると、SDNテクノロジーは、既存のネットワークインフラストラクチャ上の仮想マシン間のネットワーク接続を提供できます。
エンドツーエンドネットワークスライシング
まず、エッジクラウドとコアクラウド仮想マシン間のネットワーク接続が安全であることを確認する方法について説明します。仮想マシン間のネットワークは、IP/MPLS-SDNと輸送SDNに基づいて実装する必要があります。この論文では、ルーターベンダーが提供するIP/MPLS-SDNに焦点を当てています。 EricssonとJuniperはどちらもIP/MPLS SDNネットワークアーキテクチャ製品を提供しています。操作はわずかに異なりますが、SDNベースのVM間の接続性は非常に似ています。
コアクラウドには、仮想化サーバーがあります。サーバーのハイパーバイザーで、組み込みのvrouter/vswitchを実行します。 SDNコントローラーは、仮想化サーバーとDC G/Wルーター（クラウドデータセンターでMPLS L3 VPNを作成するPEルーター）の間のトンネル構成を提供します。コアクラウドに各仮想マシン（5g IoTコア）とDC G/Wルーターの間にSDNトンネル（つまり、MPLS GREまたはVXLAN）を作成します。
次に、SDNコントローラーは、これらのトンネルとIoT VPNなどのMPLS L3 VPN間のマッピングを管理します。このプロセスは、エッジクラウドで同じであり、エッジクラウドからIP/MPLSバックボーンに接続され、コアクラウドまですべてのIoTスライスを作成します。このプロセスは、これまでに成熟し、利用可能な技術と標準に基づいて実装できます。
（3）エッジとコアクラウドの間のネットワークスライス：IP/MPLS-SDN
現在残っているのは、モバイルFronthawallネットワークです。エッジクラウドと5G RUの間でこのモバイルフロントルドネットワークをどのようにカットしますか？まず、5Gフロントホールネットワークを最初に定義する必要があります。議論中のいくつかのオプションがあります（例：DUとRUの機能を再定義することにより、新しいパケットベースのフォワードネットワークを導入）が、まだ標準的な定義は行われていません。次の図は、ITU IMT 2020ワーキンググループに示されている図であり、仮想化されたFronhaulネットワークの例を示します。
ITU組織による5G C-RANネットワークスライスの例
投稿時間：2月2日 - 2024年
