Fatiamento de rede na edge

O fatiamento de rede não é uma novidade; é uma maneira de criar múltiplas redes lógicas e virtualizadas exclusivas sobre uma infraestrutura compartilhada usando redes definidas por software (SDN). Como mencionamos em blogs anteriores, a Tecnologia 5G acelerou o uso de SDN e network functions virtualization (NFV), que ajudam na rápida criação de fatias de rede. Assim, aplicando os mesmos princípios de virtualização às redes de acesso de rádio (RANs), uma operadora de rede pode separar fisicamente o tráfego por meio de fatias.

As fatias de rede podem ser compatíveis com uma aplicação, serviço, conjunto de usuários ou rede específico e podem abranger vários domínios de rede, incluindo acesso, núcleo e transporte. Eles também podem ser implementadas em vários operadores. Isso significa que cada rede lógica é projetada para atender a uma finalidade comercial definida e é composta por todos os recursos de rede necessários — configurados e conectados de ponta a ponta.

Uma das funcionalidades mais importantes do 5G é a possibilidade de criar e programar dinamicamente as fatias de rede para fornecer aos clientes finais sua própria rede funcionalidade móvel individual e gerenciamento de assinantes, que podem ser continuamente atualizadas para atender às suas necessidades em constante evolução. Da largura de banda ultra-alta à latência ultrabaixa, os casos de uso identificados para 5G e fatiamento de rede abrangem diversas necessidades de entrega e se enquadram em três categorias principais. O 3GPP (3rd Generation Partnership Project) Release 15 forneceu detalhes sobre esses três tipos de fatias/serviços (SSTs):

• SST 1 – Extreme (or enhanced) Mobile Broadband (eMBB): destinado a aplicações centradas em vídeo que consomem muita largura de banda e geram a maior parte do tráfego na rede móvel.
• SST 2 – Ultra-reliable Low-Latency Communications (urLLC): permitirá coisas como cirurgia remota ou comunicações veículo-para-X (v2x) e exigirá que as Operadoras de Rede móvel tenham capacidade de edge computing em vigor.
• SST 3 – Massive Machine-Type Communications (mMTC): embora comumente conhecida como Internet das coisas (IoT), essa fatia de rede opera em uma escala muito maior, com bilhões de dispositivos conectados à rede. Esses dispositivos gerarão muito menos tráfego do que as aplicações eMBB, mas haverá muito mais deles.

A simultaneidade de serviços é habilitada pelo fatiamento de rede. Existe um efeito intrínseco onde cada serviço tem características intrínsecas: um microefeito em que a mudança em uma fatia não afeta a fatia adjacente e um efeito macro no qual os Recursos físicos são migrados para outra fatia com base na demanda. A NFV é o que fornece escalabilidade, flexibilidade e isolamento.

É importante compreender que o isolamento no nível de rede (onde os clientes verticais não compartilham funções ou recursos de rede com os outros clientes) em alguns casos não é considerado um requisito fundamental, e o fatiamento de rede não lida com ele. Consequentemente, o fatiamento de rede pressupõe que apenas um pequeno número de fatias será necessário em uma rede nacional e que serão compartilhadas por empresas com necessidades semelhantes.

O fatiamento de rede sem isolamento de rede pode ser aceitável em casos de uso específicos que exigem cobertura de rede nacional (como carros conectados), mas muitas empresas não desejam compartilhar nenhuma infraestrutura de hardware ou software com outras empresas, muito menos com seus concorrentes. Daí o surgimento do LTE privado e do 5G privado.

O fatiamento de rede não deve ser confundido com LTE/5G privado, pois eles atendem a aplicações diferentes. As redes privadas que vemos em fábricas, aeroportos e portos, produção de serviços públicos, centros de distribuição etc. exigem e usam redes principais dedicadas. Essas redes principais dedicadas fornecem à empresa isolamento total de rede, trazendo maior controle, confiabilidade e qualidade determinística, pois não são compartilhadas com outros clientes.

O fatiamento de rede atende muito bem a aplicações como gerenciamento de frota em todo o país, fornecendo um serviço confiável e controlado onde quer que o dispositivo esteja localizado. Algumas das motivações do fatiamento de rede são retratadas na Figura 2.

O 5G facilitou as funções de rede virtual (VNF), especialmente o fatiamento de rede, para concretizar plenamente a flexibilidade que a virtualização promete. No entanto, as aplicações de software subjacentes para funções de rede devem ser arquitetadas para serem compatíveis com qualquer infraestrutura e automatizar totalmente as implementações e eventos de ciclo de vida, como a criação de serviços, atualizações de software transparentes, escalabilidade dinâmica e até mesmo a recuperação:

Quando e como a fatia de rede deve ser criada? As operadoras de rede precisam responder a essas e outras perguntas pertinentes, incluindo as seguintes:

• Como se cria a fatia? (Por serviço, por vertical, por aplicativo, por QoS.)
• Onde se cria a fatia? (Célula, RDC, DC local, núcleo.)
• Quantos recursos físicos uma fatia exigirá? (Localização/tamanho da fatia).
• Quais são os objetivos da latência?
• Como se permite o escalonamento? (Alocação de recursos físicos para fatia virtual.)

As etapas do ciclo de vida de uma fatia de rede incluem preparação, comissionamento, operação e descomissionamento:

• Preparação: avalie os requisitos da fatia de rede. Projete/selecione uma topologia de fatias. Crie e integre um modelo de fatias de rede.
• Comissão: crie a Network Slice Instance (NSI) e a Network Slice Subnet Instance (NSSI) que gerenciam os requisitos de fatias.
• Operação: esta etapa inclui a ativação do NSI/NSSI, as modificações necessárias e a desativação.
• Descomissionamento: sempre que possível, encerre as instâncias.

As solicitações de fatias são decompostas em cada camada da stack de nuvem de telecomunicações, incluindo a camada de controle de rede, a camada de rede lógica e a camada de conectividade de edge. O gráfico abaixo mostra os cálculos necessários para decidir como fatiar a rede, avaliando determinadas políticas e critérios em cada etapa:

O fatiamento de rede 5G é um processo orientado por pedidos, e produtos como o IBM Cloud Pak for Network Automation fornecem uma interface gráfica única que os operadores de rede podem usar para executar a complexa tarefa de fatiamento de rede e gerenciar as fatias. Ele fornece orquestração orientada por intenção, automação extrema e funcionalidade. Essas ferramentas permitem que os operadores monitorem o status das fatias e métrica de SLA, e dão a eles a capacidade de lidar rapidamente com quaisquer alarmes ou modificações.

O 5G permite a inovação de novos modelos de negócios em todos os setores. O fatiamento de redes permite que a operadora de rede maximize o uso de recursos de rede e flexibilidade de serviço. Algumas das funções de rede podem ser compartilhadas entre fatias de rede, enquanto outras funções de rede são implementadas apenas para um serviço específico dentro da fatia. Funcionalidades como essas permitem que os CSPs ofereçam serviços inovadores para entrar em novos mercados e expandir os negócios.

O centro de arquitetura do IBM Cloud oferece muitas arquiteturas de referência híbrida e multinuvem, incluindo framework de IA. Procure a arquitetura de referência do IBM Network Automation e a arquitetura de referência do IBM Edge Computing.

Agradecimentos especiais a Sanil Nambiar pela revisão do artigo.

• IBM Garage
• IBM Edge Application Manager
• IBM Cloud Pak for Network Automation
• IBM Cloud para telecomunicações
• Computação de 5G e edge computing

• “What Is Network Slicing?” — Blueplanet (link externo a ibm.com)
• “Network Slicing” — Ericsson (link externo a ibm.com)