Découpage de réseau à l'edge
Les bases du découpage du réseau et les avantages qu’il offre du point de vue du réseau de télécommunications.
La périphérie, dans ce cas, serait l'edge du réseau de télécommunications. À l'ère de la 5G, les télécoms passent d'appareils de réseau physiques prépackagés à une pile désagrégée exécutant des fonctions de réseau logicielles sur différents types de matériel.
Le réseau 5G peut être divisé en deux composantes principales : la radio et le cœur de réseau. C’est le cœur 5G qui contrôle le réseau et devient donc un facilitateur clé pour les applications du marché vertical. L’une des fonctionnalités principales est le découpage du réseau.
Cet article de blog présentera un aperçu du découpage de réseau et de quelques cas d’utilisation à l'edge.
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Le découpage de réseau n’est pas nouveau ; c’est un moyen de créer plusieurs réseaux logiques et virtualisés uniques au-dessus d’une infrastructure partagée en utilisant des réseaux définis par logiciel (SDN).
Comme nous l’avons évoqué dans des blogs précédents, la technologie 5G a accéléré l’utilisation du SDN et de la virtualisation des fonctions de réseau (NFV), qui permettent tous deux de créer rapidement des tranches de réseau. Ainsi, en appliquant les mêmes principes de virtualisation aux réseaux d’accès radio (RAN), un opérateur de réseau peut séparer physiquement le trafic par tranches.
Les tranches réseau peuvent prendre en charge une application, un service, un ensemble d’utilisateurs ou un réseau spécifique et peuvent couvrir plusieurs domaines réseau, y compris l’accès, le cœur et le transport. Elles peuvent également être déployées auprès de plusieurs opérateurs. Cela signifie que chaque réseau logique est conçu pour servir un objectif métier défini et comprend toutes les ressources réseau nécessaires — configurées et connectées de bout en bout.
Les tranches de réseau, l’une des fonctionnalités les plus importantes de la 5G, peuvent être créées et programmées de manière dynamique pour fournir aux clients finaux leur propre réseau mobile et la gestion des abonnés, qui peuvent être continuellement mis à jour pour répondre à leurs besoins en constante évolution. De la bande passante ultra-élevée à la faible latence, les cas d’utilisation identifiés pour la 5G et le découpage réseau couvrent des besoins de livraison variés et se répartissent en trois grandes catégories. La version 15 du 3GPP (3rd Generation Partnership Project) a fourni des détails sur ces trois types de tranches/services (SST) :
- SST 1 – Haut débit mobile extrême (ou amélioré) (eMBB) : Conçu pour les applications centrées sur la vidéo qui consomment beaucoup de bande passante et génèrent le plus de trafic sur le réseau mobile.
- SST 2 – Communications ultra-fiables à faible latence (urLLC) : cela permettra des choses comme la chirurgie à distance ou les communications véhicule-à-X (v2x) et exigera que les opérateurs de réseaux mobiles (ORM) disposent d’une capacité d’edge computing.
- SST 3 – Massive Machine-Type Communications (mMTC) : bien que communément appelé Internet des objets (IdO), ce type de réseau fonctionne à une échelle bien plus grande, avec des milliards d’appareils connectés au réseau. Ces appareils généreront beaucoup moins de trafic que les applications eMBB, mais leur nombre sera bien plus important.
La simultanéité des services est rendue possible par le découpage du réseau. Il existe un effet intrinsèque où chaque service possède des caractéristiques intrinsèques : un effet micro dans lequel un changement dans une tranche n’affecte pas la tranche adjacente, et un effet macro lorsque des ressources physiques sont déplacées vers une autre tranche en fonction de la demande. C’est la NFV qui assure l’évolutivité, la flexibilité et l’isolation.
Il est important de comprendre que l’isolement au niveau du réseau (où les clients verticaux ne partagent pas les fonctions ou les ressources du réseau avec les autres clients) n’est pas considéré comme une exigence fondamentale et n’est pas pris en compte par le découpage du réseau.
Par conséquent, le découpage du réseau part du principe que seul un petit nombre de tranches sera nécessaire dans un réseau national et qu’elles seront partagées par des entreprises ayant des besoins similaires.
Le découpage du réseau sans isolation du réseau peut être acceptable dans des cas d’utilisation spécifiques qui nécessitent une couverture réseau nationale (comme les voitures connectées), mais de nombreuses entreprises ne veulent pas partager d’infrastructure matérielle ou logicielle avec d’autres entreprises, et encore moins avec leurs concurrents. D'où l'émergence du LTE privé et de la 5G privée.
Le découpage du réseau ne doit pas être confondu avec le LTE/5G privé, car ces solutions s’adaptent à différentes applications. Les réseaux privés que l'on trouve dans les usines de fabrication, les aéroports et les ports, la production de services publics, les centres de distribution, etc. nécessitent et utilisent des réseaux centraux dédiés. Ces réseaux centraux dédiés offrent à l'entreprise une isolation totale du réseau, ce qui permet un meilleur contrôle, une plus grande fiabilité et une qualité déterministe, car ils ne sont pas partagés avec d'autres clients.
Le découpage de réseau convient parfaitement à des applications telles que la gestion de parc à l’échelle nationale, en fournissant un service fiable et contrôlé, quel que soit l’endroit où se trouve l’appareil. La figure 2 présente quelques-uns des moteurs du découpage de réseau.
La 5G a facilité les fonctions de réseau virtuel (VNF), en particulier le découpage du réseau, permettant de profiter pleinement de la flexibilité promise par la virtualisation. Cependant, les applications logicielles sous-jacentes pour les fonctions de réseau doivent être conçues pour prendre en charge n'importe quelle infrastructure et automatiser entièrement les déploiements et les événements du cycle de vie tels que la création de services, les mises à niveau logicielles transparentes, l'évolutivité dynamique et même la récupération :
Quand et comment la tranche réseau doit-elle être créée ? Les opérateurs de réseaux doivent répondre à ces questions et à d'autres questions pertinentes, notamment les suivantes :
- Comment créez-vous la tranche ? (Par service, par verticale, par application, par QoS.)
- Où créez-vous la tranche ? (Cellule, RDC, DC local, cœur.)
- De combien de ressources physiques une tranche aura-t-elle besoin ? (Emplacement/taille de la tranche.)
- Quelles sont les cibles de latence ?
- Comment allez-vous permettre la mise à l’échelle (allocation des ressources physiques à la tranche virtuelle) ?
Les étapes du cycle de vie d’une tranche de réseau incluent la préparation, la mise en service, l’exploitation et la mise hors service :
- Préparation : évaluez les exigences en matière de tranches de réseau. Concevez/sélectionnez une topologie en tranches. Créez et intégrez un modèle de tranche de réseau.
- Mise en service : créez l’instance de tranche de réseau (NSI) et l’instance de sous-réseau de tranche de réseau (NSSI) qui gèrent les exigences de tranche.
- Exploitation : cette étape comprend l’activation de la INS/NSSI, les modifications nécessaires et la désactivation.
- Mise hors service : dans la mesure du possible, mettez fin aux instances.
Les demandes de tranches sont décomposées sur chaque couche de la pile cloud de télécommunications, y compris la couche de contrôle réseau, la couche réseau logique et la couche de connectivité edge. Le graphique ci-dessous montre les calculs qui permettent de décider comment découper le réseau tout en évaluant certaines politiques et certains critères à chaque étape :
Le découpage du réseau 5G est un processus piloté par les commandes, et des produits comme IBM Cloud Pak® for Network Automation fournissent une interface graphique unique que les opérateurs de réseau peuvent utiliser pour effectuer la tâche complexe du découpage du réseau et gérer les tranches.
Il offre une orchestration guidée par l’intention, une automatisation extrême et des fonctionnalités d’optimisation. Ces outils permettent aux opérateurs de surveiller l’état des tranches et les indicateurs du SLA, et de répondre rapidement à toute alarme ou modification.
La 5G permet l’innovation de nouveaux modèles économiques dans tous les secteurs. Le découpage des réseaux permet à l'opérateur réseau de maximiser l'utilisation des ressources du réseau et la flexibilité des services. Certaines fonctions réseau peuvent être partagées entre tranches réseau, tandis que d’autres fonctions réseau sont déployées uniquement pour un service spécifique au sein de la tranche. De telles fonctionnalités permettent aux CSP d’offrir des services innovants pour entrer sur de nouveaux marchés et développer leur activité.
Le centre d'architecture IBM Cloud® propose de nombreuses architectures de référence hybrides et multicloud, y compris des cadres d'IA. Recherchez l'architecture de référence IBM Network Automation et l'architecture de référence IBM Edge Computing.
Nous remercions tout particulièrement Sanil Nambiar pour sa relecture de l'article.
- « Qu’est-ce que le découpage du réseau ? » — Blueplanet (lien externe à ibm.com)
- « Network Slicing » — Ericsson (lien externe à ibm.com)