Под понятием “network slicing” понимают возможность разделения сети на логические слои (дословно “расслоение сети”), в техническом смысле – создание виртуальных туннелей.
Network Slicing
Назначение этой функциональности в современных сетях – обеспечить возможность операторам использовать одну и ту же физическую сеть для внедрения множества разнообразных услуг со специфическими требованиями к пропускной способности, задержке, надежности, безопасности. С помощью функционала “network slicing” операторы могут создавать множество сетевых слоев с определенным набором характеристик для каждого сервиса в отдельности.
Рассмотрим пример с подключенными автомобилями.
Оператор может создать сетевые слои для разных целей:
1) для централизованного управления автомобильным движением требуется соединение с очень высокой надежностью доставки информации и малой задержкой;
2) для навигационной системы автомобиля нужен широкополосный канал с загрузкой высокоточных карт с привязкой к местности;
3) для развлечения пассажиров – высокоскоростная сеть, но не со столь жесткими параметрами задержки.
Таким образом, для первого сервиса формируется сетевой слой с выделением ресурсов на радиоинтерфейсе и в транспортном канале с гарантированной задержкой и с подключением к облаку на границе сети (a.k.a. Edge Cloud), где реализованы функции распределенного ядра для максимально быстрой обработки информации и сокращения задержки. Для второго сервиса – сетевой слой с выделением ресурсов на радиоинтерфейсе и в транспортном канале с гарантированной пропускной способностью и с подключением к облачному хранилищу на границе сети, где могут храниться локально-зависимые данные. А для третьего сервиса, не чувствительного к задержкам, подключение осуществляется, например, к интернету, через центральное ядро, на радиоинтерфейсе и в транспортном домене ресурсы могут выделяться с низким приоритетом.
То есть в одной физической сети путем конфигурирования сетевых элементов можно создать множество виртуальных сетевых слоев, причем этот процесс является автоматизированным.
Возможности 5G
В мобильных сетях 2G, 3G, 4G при незначительном разнообразии сетевых сервисов (передача данных, голосовой сервис, SMS) всем пользователям предоставлялись одни и те же ресурсы. Если заказчики требовали гарантированного качества беспроводной связи с определенным уровнем безопасности (например, службы спасения, службы безопасности), то необходимо было или создавать выделенную сеть, или использовать VPN (виртуальная частная сеть).
Технология 5G упрощает решение этой задачи с помощью Network Slicing. Согласно спецификациям 5G 3GPP, в одной физической сети операторы могут создавать тысячи независимых друг от друга сетевых слоев для определенных устройств и приложений. При этом в каждом слое, независимо от его назначения (подключение ли это смартфона к интернету, или подключение робота к центру управления), оператор может гарантировать определенный уровень качества так, как будто речь идет об отдельной сети.
Сетевой слой, являясь E2E-сущностью, протянувшийся от сети радиодоступа до ядра через транспортную сеть, может проходить через сетевые элементы от разных производителей. Для каждого сетевого слоя оператор может устанавливать конкретные характеристики, включая скорость, задержку, параметры надежности и безопасности.
Для реализации этой концепции требуется определённый набор функциональностей для каждого из сетевых элементов, а также для системы управления и оркестрации сети. Более того, создание и изменение параметров сетевых слоев осуществляется динамически, длительность этой автоматизированной процедуры – несколько минут.
Если на загруженной улице происходит ДТП, в сети оператора может быть оперативно созданы сетевые слои для служб общественной безопасности, например, для видеонаблюдения со стороны беспилотников и для симплексной связи push-to-talk между спасателями. При этом новый сетевой слой будет получать гарантированную пропускную способность и будет защищен от перегрузки трафика, который может генерироваться находящимися рядом абонентами, снимающими видео на свои смартфоны и выгружающими его в социальные сети.
Автоматизация и оркестрация
Функции оркестрации (как правило, так называют функции управления в облачных сетях) определяют правила и методы создания виртуальных туннелей для предоставления услуг в соответствии с параметрами качества, зафиксированными в соглашениях SLA с корпоративными и индивидуальными заказчиками. И когда клиентское устройство подключается к сети, оно будет автоматически переключаться в нужном сетевом туннеле с уровнем качества, обозначенным в коммерческом соглашении.
Оркестрация позволяет автоматизировать эти процедуры и реализовывать их в большом масштабе. Процесс оркестрации включает в себя две фазы: фазу настройки (set-up), когда устанавливаются политики обслуживания для сетевых слоев, и фазу исполнения (run-time), когда в сформированных туннелях поддерживаются заданные настройки и параметры качества для определенных пользователей, приложений, местоположений и т.д.
В этом смысле оркестрация – это средства управления всеми сетевыми элементами и контроллерами, а также сервисами, которые предлагаются рынку оператором.
Оркестрация сервисов позволяет операторам упростить взаимодействие с B2B-партнерами, транслировать их бизнес-запросы на сложный язык сетевых настроек, упрощая коммерциализацию B2B-услуг.
Уже сейчас (а в будущем еще в большей степени) сети используют облачную инфраструктуру и являются более сложными по сравнению с сетями на базе традиционной телеком-инфраструктуры – более частые операции масштабирования и реконфигурации. Но в этом и достоинство облачной сети: можно быстро адаптировать сеть к изменяющимся условиям, сделать ее более гибкой, наиболее точно отвечающей потребностям клиентов. Свойство быстрой адаптации является ключом к автоматизации процессов создания, настройки и поддержания сетевых слоев. И автоматизированная оркестрация – это непременное условие успешных инициатив оператора на B2B-рынке с использованием Network Slicing.
Такие инструменты, как Nokia Digital Operations Centre, оркестрируют и автоматизируют процесс создания и настройки сетевых слоев, который занимает считанные минуты, а не часы или дни, как в случае конфигурирования сетевых ресурсов в ручном режиме.
Уникальность Nokia: Network Slicing в сетях 4G
Технология Network Slicing изначально была задумана и разработана для сетей 5G. Nokia, однако, имеет запатентованную возможность реализации этой технологии в сетях 4G. Впервые эта концепция для сетей 4G была анонсирована в феврале 2020 года. С того времени компания продолжает ее расширять и совершенствовать. В частности, в октябре 2020 года Nokia объявила о создании первой в мире автоматизированной сети 4G/5G с функциями разделения сети на логические слои в подсистеме радиодоступа, в транспортном сегменте, в сетевом ядре, а также с использованием новых функциональностей управления и оркестрации сети. Nokia активно внедряет это пилотное решение в сетях своих заказчиков по всему миру и готовит его к широкому коммерческому внедрению в 2021 году.
Почему Network Slicing так важен для операторов связи
Сегодня операторы связи вкладывают средства в развитие сетей 5G, но им надо подумать о том, как окупить эти средства. По данным ассоциации мобильной связи GSMA, к 2025 году возможность отделения финансово выгодных, критически важных деловых коммуникаций от общего интернет-трафика с помощью технологии разделения физической сети на логические слои принесет операторам 300 миллиардов долларов США. Основная часть этой суммы поступит от промышленных предприятий, логистических и автомобилестроительных компаний. Потребительские услуги тоже внесут свой вклад, например, в области облачных компьютерных игр или в сфере фиксированного беспроводного широкополосного доступа как альтернатива сетям FTTx.
300 млрд долларов: по прогнозам GSMA, к 2025 году доходы операторов, связанные с технологией Network Slicing, достигнут 300 миллиардов долларов США.
Сложность сетей: сети 5G будут активно использовать облачную инфраструктуру, управлять которой гораздо сложнее, чем сетями с традиционной телеком-инфраструктурой.
Автоматизация: для прибыльной эксплуатации всё более сложных сетей необходима автоматизация, которая является основой для реализации технологии Network Slicing.
Открытость: чтобы получить достойную долю от «пирога» в 300 млрд долларов, операторам нужно открыть свои сети для B2B-рынка. К примеру, администрация стадиона для проведения футбольного матча может заключить соглашения с оператором для создания сетевых слоев отдельно для болельщиков, выгружающих селфи и видео в социальные сети, для служб безопасности, для ТВ-компании, ведущей трансляцию с матча.
Для каждого сетевого слоя будет формироваться свой собственный туннель с определенными настройками качества обслуживания и цепочкой переключения сетевых элементов. Трафик в каждом из них будет передаваться отдельно и независимо от других. В туннелях для служб безопасности и ТВ-трансляций всегда будет поддерживаться гарантированная полоса пропускания, даже в те моменты, когда болельщики будут торжествовать по поводу забитого гола и отправлять видео всем друзьям и родственникам. Трафик с мобильных камер ТВ-компании может передаваться для обработки в облако на границе сети (Edge Cloud), а трафик болельщиков будет обрабатываться в центральном облаке.
Выводы
Технология Network Slicing позволяет операторам предоставлять услуги премиального качества и очень быстро выводить их на рынок, используя новые возможности для развития бизнеса и формирования новых источников дохода. Реализация нового функционала возможна в существующих сетях 4G/LTE путем простого обновления программного обеспечения. Кроме того, этот функционал можно с самого начала внедрять в сетях 5G. Разделение физической сети на логические слои обеспечивает реализацию самой экономически эффективной модели дифференциации услуг и соблюдения требований SLA.
Текст: Лидия Варукина, директор по технологическому развитию Nokia в регионе Восточная Европа.
Фото: пресс-материалы, Firestock.
