Network slicing all'edge

Il network slicing non è una novità; è un metodo per creare più reti logiche e virtualizzate uniche su un'infrastruttura condivisa, utilizzando il software-defined networking (SDN). Come accennato nei blog precedenti, la tecnologia 5G ha accelerato l'adozione di SDN e della Network Functions Virtualization (NFV), entrambi strumenti che facilitano la rapida creazione di sezioni di rete. Pertanto, applicando gli stessi principi di virtualizzazione alle reti di accesso radio (RAN), un operatore di rete può segregare fisicamente il traffico tramite le sezioni.

Le sezioni di rete possono supportare un'applicazione, un servizio, un insieme di utenti o rete specifica e possono coprire più domini di rete, inclusi accesso, core e trasporto. Possono anche essere distribuite su più operatori. Ciò significa che ogni rete logica è progettata per servire uno scopo aziendale definito e comprende tutte le risorse di rete necessarie, configurate e connesse end-to-end.

Una delle caratteristiche più importanti del 5G è che le sezioni di rete possono essere create e programmate dinamicamente per offrire ai clienti finali una rete mobile individuale e una gestione degli abbonati personalizzata, continuamente aggiornabile per soddisfare le loro esigenze in evoluzione. Dalla larghezza di banda estremamente elevata alla bassa latenza, i casi d'uso identificati per il 5G e il network slicing coprono esigenze di erogazione diverse e si dividono in tre categorie principali. La versione 15 del 3GPP (3rd Generation Partnership Project) ha fornito dettagli su questi tre tipi di sezioni/servizi (SST):

• SST 1 – Extreme (or enhanced) Mobile Broadband (eMBB): pensato per applicazioni incentrate sui video che consumano molta larghezza di banda e generano la maggior parte del traffico sulla rete mobile.
• SST 2 – Ultra-reliable Low-Latency Communications (urLLC): questo tipo permetterà operazioni come la chirurgia remota o le comunicazioni vehicle-to-X (v2x) e richiederà agli operatori di rete mobile (MNO) di avere capacità di edge computing mobile.
• SST 3 – Massive Machine-Type Communications (mMTC): sebbene comunemente noto come Internet of Things (IoT), questa sezione di rete opera su una scala molto più ampia, con miliardi di dispositivi collegati alla rete. Questi dispositivi genereranno molto meno traffico rispetto alle applicazioni eMBB, ma saranno molto più numerosi.

La concomitanza dei servizi è abilitata dal network slicing. Esiste un effetto intrinseco per cui ogni servizio possiede caratteristiche proprie: un effetto micro, in cui la modifica di una sezione non influenza quella adiacente, e un effetto macro, in cui le risorse fisiche vengono spostate da una sezione all'altra in base alla domanda. L'NFV è ciò che fornisce scalabilità, flessibilità e isolamento.

È importante capire che l'isolamento a livello di rete (quando i clienti verticali non condividono la funzione o le risorse di rete con gli altri clienti) in alcuni casi non è considerato un requisito fondamentale e non viene affrontato dal network slicing. Di conseguenza, il network slicing presuppone che in una rete nazionale sarà necessario solo un numero limitato di sezioni e che queste saranno condivise da aziende con esigenze simili.

Il network slicing senza isolamento di rete può essere accettabile in casi d'uso specifici che richiedono copertura nazionale (come le auto connesse), ma molte aziende non vogliono condividere alcuna infrastruttura hardware o software con altre imprese, figuriamoci con i concorrenti. Da qui la nascita dell'LTE privato e del 5G privato.

Il network slicing non deve essere confuso con LTE/5G privato in quanto si rivolgono a diverse applicazioni. Le reti private che vediamo negli stabilimenti produttivi, aeroporti e porti, produzione di utility, centri di distribuzione, ecc. richiedono e utilizzano reti core dedicate. Queste reti core dedicate forniscono all'azienda un completo isolamento di rete, garantendo maggiore controllo, affidabilità e qualità deterministica poiché non sono condivise con altri clienti.

Il network slicing si adatta molto bene ad applicazioni come la gestione di flotte a livello nazionale, fornendo un servizio affidabile e controllato ovunque si trovi il dispositivo. Alcuni dei fattori che determinano il network slicing sono illustrati nella Figura 2.

Il 5G ha facilitato le funzioni di rete virtuali (VNF), in particolare il network slicing, realizzando appieno la flessibilità che la virtualizzazione promette. Tuttavia, le applicazioni software sottostanti per le funzioni di rete devono essere progettate per supportare qualsiasi infrastruttura e automatizzare completamente le distribuzioni e gli eventi del ciclo di vita come la creazione di servizi, aggiornamenti software trasparenti, scalabilità dinamica e persino il recupero:

Quando e come dovrebbe essere creata la sezione di rete? Gli operatori di rete devono rispondere a queste e ad altre domande pertinenti, tra cui le seguenti:

• Come si crea la sezione? (Per servizio, per settore, per app, per QoS.)
• Dove si crea la sezione? (Cella, RDC, DC locale, core.)
• Quante risorse fisiche richiederà una sezione? (Posizione/dimensione della sezione.)
• Quali sono gli obiettivi di latenza?
• Come consentirai la scalabilità? (Allocazione delle risorse fisiche alla sezione virtuale.)

Le fasi nel ciclo di vita di una sezione di rete includono la preparazione, la messa in servizio, l'operazione e la dismissione:

• Preparazione: valuta i requisiti della sezione di rete. Progetta/seleziona una topologia della sezione. Crea e integra un modello di sezioni di rete.
• Messa in servizio: crea la Network Slice Instance (NSI) e la Network Slice Subnet Instance (NSSI) che gestiscono i requisiti della sezione di rete.
• Operazione: questo passaggio include l'attivazione di NSI/NSSI, le modifiche necessarie e la disattivazione.
• Dismissione: quando possibile, chiudi le istanze.

Le richieste delle sezioni vengono scomposte su ogni livello dello stack del cloud di telecomunicazione, compresi il livello di controllo della rete, il livello di rete logica e il livello di connettività edge. Il grafico seguente mostra i calcoli necessari per decidere come suddividere la rete, valutando al contempo determinate politiche e criteri a ogni passaggio:

Il network slicing per 5G è un processo basato sull'ordine, e prodotti come IBM Cloud Pak for Network Automation forniscono un'unica interfaccia grafica che gli operatori di rete possono utilizzare per svolgere il complesso compito di network slicing e gestire le sezioni di rete. Fornisce orchestrazione basata sugli intenti, automazione estrema e caratteristiche di ottimizzazione. Tali strumenti permettono agli operatori di monitorare lo stato delle sezioni e delle metriche SLA, fornendo loro la capacità di gestire rapidamente eventuali allarmi o modifiche.

Il 5G consente l'innovazione di nuovi modelli di business in tutti i settori. Il network slicing consente all'operatore di rete di massimizzare l'uso delle risorse di rete e la flessibilità del servizio. Alcune funzioni di rete possono essere condivise tra le sezioni di rete, mentre altre funzioni di rete sono distribuite solo per un servizio specifico all'interno della sezione. Caratteristiche come queste consentono ai CSP di offrire servizi innovativi per entrare in nuovi mercati ed espandere la propria attività.

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Un ringraziamento speciale a Sanil Nambiar per la revisione dell'articolo.

• IBM Garage
• IBM Edge Application Manager
• IBM Cloud Pak for Network Automation
• IBM Cloud per le telecomunicazioni
• 5G ed edge computing

• "What Is Network Slicing?" – Blueplanet (link esterno a ibm.com)
• "Network Slicing" – Ericsson (link esterno a ibm.com)