5जी और नेटवर्क स्लाइसिंग
जब भी 5G की चर्चा होती है, नेटवर्क स्लाइसिंग उनमें सबसे चर्चित तकनीक होती है। KT, SK टेलीकॉम, चाइना मोबाइल, DT, KDDI, NTT जैसे नेटवर्क ऑपरेटर और एरिक्सन, नोकिया और हुआवेई जैसे उपकरण विक्रेता सभी मानते हैं कि नेटवर्क स्लाइसिंग 5G युग के लिए आदर्श नेटवर्क आर्किटेक्चर है।
यह नई तकनीक ऑपरेटरों को हार्डवेयर इंफ्रास्ट्रक्चर में कई वर्चुअल एंड-टू-एंड नेटवर्क को विभाजित करने की अनुमति देती है, और प्रत्येक नेटवर्क स्लाइस विभिन्न प्रकार की सेवाओं की अलग-अलग विशेषताओं को पूरा करने के लिए डिवाइस, एक्सेस नेटवर्क, ट्रांसपोर्ट नेटवर्क और कोर नेटवर्क से तार्किक रूप से अलग-थलग होता है।
प्रत्येक नेटवर्क स्लाइस के लिए, वर्चुअल सर्वर, नेटवर्क बैंडविड्थ और सेवा की गुणवत्ता जैसे समर्पित संसाधनों की पूरी गारंटी दी जाती है। चूंकि स्लाइस एक दूसरे से अलग-थलग होते हैं, इसलिए एक स्लाइस में त्रुटियां या विफलताएं अन्य स्लाइस के संचार को प्रभावित नहीं करेंगी।
5G को नेटवर्क स्लाइसिंग की आवश्यकता क्यों है?
अतीत से लेकर वर्तमान 4G नेटवर्क तक, मोबाइल नेटवर्क मुख्य रूप से मोबाइल फोन को सेवाएं प्रदान करते रहे हैं और आमतौर पर मोबाइल फोन के लिए कुछ अनुकूलन ही करते थे। हालांकि, 5G युग में, मोबाइल नेटवर्क को विभिन्न प्रकार और आवश्यकताओं वाले उपकरणों को सेवाएं प्रदान करने की आवश्यकता है। उल्लिखित कई अनुप्रयोग परिदृश्यों में मोबाइल ब्रॉडबैंड, बड़े पैमाने पर IoT और मिशन-क्रिटिकल IoT शामिल हैं। इन सभी को अलग-अलग प्रकार के नेटवर्क की आवश्यकता होती है और गतिशीलता, लेखांकन, सुरक्षा, नीति नियंत्रण, विलंबता, विश्वसनीयता आदि के संदर्भ में इनकी आवश्यकताएं भी भिन्न-भिन्न होती हैं।
उदाहरण के लिए, एक बड़े पैमाने की IoT सेवा तापमान, आर्द्रता, वर्षा आदि को मापने के लिए स्थिर सेंसरों को जोड़ती है। मोबाइल नेटवर्क में मुख्य सेवा देने वाले फोनों के हैंडओवर, स्थान अपडेट और अन्य सुविधाओं की कोई आवश्यकता नहीं होती है। इसके अलावा, स्वायत्त ड्राइविंग और रोबोटों के रिमोट कंट्रोल जैसी मिशन-क्रिटिकल IoT सेवाओं के लिए कुछ मिलीसेकंड की एंड-टू-एंड लेटेंसी की आवश्यकता होती है, जो मोबाइल ब्रॉडबैंड सेवाओं से बहुत अलग है।
5G के मुख्य अनुप्रयोग परिदृश्य
क्या इसका मतलब यह है कि हमें प्रत्येक सेवा के लिए एक समर्पित नेटवर्क की आवश्यकता है? उदाहरण के लिए, एक नेटवर्क 5G मोबाइल फोन के लिए, एक 5G मैसिव IoT के लिए और एक 5G मिशन क्रिटिकल IoT के लिए। हमें इसकी आवश्यकता नहीं है, क्योंकि हम नेटवर्क स्लाइसिंग का उपयोग करके एक अलग फिजिकल नेटवर्क से कई लॉजिकल नेटवर्क बना सकते हैं, जो कि एक बहुत ही किफायती तरीका है!
नेटवर्क स्लाइसिंग के लिए अनुप्रयोग आवश्यकताएँ
एनजीएमएन द्वारा जारी 5जी श्वेत पत्र में वर्णित 5जी नेटवर्क स्लाइस नीचे दिखाया गया है:
हम एंड-टू-एंड नेटवर्क स्लाइसिंग को कैसे लागू करते हैं?
(1) 5जी वायरलेस एक्सेस नेटवर्क और कोर नेटवर्क: एनएफवी
आज के मोबाइल नेटवर्क में, मुख्य उपकरण मोबाइल फोन है। RAN (DU और RU) और कोर फ़ंक्शन RAN विक्रेताओं द्वारा प्रदान किए गए समर्पित नेटवर्क उपकरणों से निर्मित होते हैं। नेटवर्क स्लाइसिंग को लागू करने के लिए, नेटवर्क फ़ंक्शन वर्चुअलाइज़ेशन (NFV) एक आवश्यक शर्त है। मूल रूप से, NFV का मुख्य विचार नेटवर्क फ़ंक्शन सॉफ़्टवेयर (यानी पैकेट कोर में MME, S/P-GW और PCRF और RAN में DU) को उनके समर्पित नेटवर्क उपकरणों में अलग-अलग रखने के बजाय, व्यावसायिक सर्वरों पर वर्चुअल मशीनों में तैनात करना है। इस तरह, RAN को एज क्लाउड और कोर फ़ंक्शन को कोर क्लाउड माना जाता है। एज और कोर क्लाउड में स्थित VM के बीच कनेक्शन SDN का उपयोग करके कॉन्फ़िगर किया जाता है। फिर, प्रत्येक सेवा के लिए एक स्लाइस बनाया जाता है (यानी फ़ोन स्लाइस, मैसिव IoT स्लाइस, मिशन क्रिटिकल IoT स्लाइस, आदि)।
नेटवर्क स्लाइसिंग (I) को कैसे लागू किया जाए?
नीचे दिया गया चित्र दर्शाता है कि प्रत्येक सेवा-विशिष्ट एप्लिकेशन को प्रत्येक स्लाइस में कैसे वर्चुअलाइज़ और इंस्टॉल किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, स्लाइसिंग को निम्नानुसार कॉन्फ़िगर किया जा सकता है:
(1) यूएचडी स्लाइसिंग: एज क्लाउड में डीयू, 5जी कोर (यूपी) और कैश सर्वरों का वर्चुअलाइजेशन, और कोर क्लाउड में 5जी कोर (सीपी) और एमवीओ सर्वरों का वर्चुअलाइजेशन
(2) फ़ोन स्लाइसिंग: कोर क्लाउड में पूर्ण गतिशीलता क्षमताओं के साथ 5G कोर (यूपी और सीपी) और आईएमएस सर्वरों का वर्चुअलाइजेशन।
(3) बड़े पैमाने पर IoT स्लाइसिंग (जैसे, सेंसर नेटवर्क): कोर क्लाउड में एक सरल और हल्के 5G कोर का वर्चुअलाइजेशन करने में मोबिलिटी मैनेजमेंट क्षमताएं नहीं होती हैं।
(4) मिशन-क्रिटिकल IoT स्लाइसिंग: ट्रांसमिशन विलंबता को कम करने के लिए एज क्लाउड में 5G कोर (UP) और संबंधित सर्वरों (जैसे, V2X सर्वर) का वर्चुअलाइजेशन करना
अब तक, हमें अलग-अलग आवश्यकताओं वाली सेवाओं के लिए समर्पित स्लाइस बनाने की आवश्यकता होती थी। और वर्चुअल नेटवर्क फ़ंक्शन प्रत्येक स्लाइस (यानी, एज क्लाउड या कोर क्लाउड) में अलग-अलग सेवा विशेषताओं के अनुसार अलग-अलग स्थानों पर रखे जाते थे। इसके अलावा, बिलिंग, पॉलिसी नियंत्रण आदि जैसे कुछ नेटवर्क फ़ंक्शन कुछ स्लाइस में आवश्यक हो सकते हैं, जबकि अन्य में नहीं। ऑपरेटर अपनी इच्छानुसार नेटवर्क स्लाइसिंग को अनुकूलित कर सकते हैं, और यह संभवतः सबसे लागत प्रभावी तरीका है।
नेटवर्क स्लाइसिंग (I) को कैसे लागू किया जाए?
(2) एज और कोर क्लाउड के बीच नेटवर्क स्लाइसिंग: आईपी/एमपीएलएस-एसडीएन
सॉफ्टवेयर डिफाइंड नेटवर्किंग (एसडीएन), हालांकि जब इसे पहली बार पेश किया गया था तब एक सरल अवधारणा थी, लेकिन यह तेजी से जटिल होती जा रही है। ओवरले को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, एसडीएन तकनीक मौजूदा नेटवर्क इंफ्रास्ट्रक्चर पर वर्चुअल मशीनों के बीच नेटवर्क कनेक्शन प्रदान कर सकती है।
एंड-टू-एंड नेटवर्क स्लाइसिंग
सबसे पहले, हम यह सुनिश्चित करने के तरीके पर विचार करेंगे कि एज क्लाउड और कोर क्लाउड वर्चुअल मशीनों के बीच नेटवर्क कनेक्शन सुरक्षित हो। वर्चुअल मशीनों के बीच नेटवर्क को IP/MPLS-SDN और ट्रांसपोर्ट SDN पर आधारित होना चाहिए। इस लेख में, हम राउटर विक्रेताओं द्वारा प्रदान किए गए IP/MPLS-SDN पर ध्यान केंद्रित करेंगे। एरिक्सन और जुनिपर दोनों ही IP/MPLS SDN नेटवर्क आर्किटेक्चर उत्पाद पेश करते हैं। संचालन थोड़ा अलग है, लेकिन SDN-आधारित वर्चुअल मशीनों के बीच कनेक्टिविटी काफी हद तक समान है।
कोर क्लाउड में वर्चुअलाइज़्ड सर्वर हैं। सर्वर के हाइपरवाइज़र में बिल्ट-इन vRouter/vSwitch चलाएँ। SDN कंट्रोलर वर्चुअलाइज़्ड सर्वर और DC G/W राउटर (क्लाउड डेटा सेंटर में MPLS L3 VPN बनाने वाला PE राउटर) के बीच टनल कॉन्फ़िगरेशन प्रदान करता है। कोर क्लाउड में प्रत्येक वर्चुअल मशीन (जैसे 5G IoT कोर) और DC G/W राउटर के बीच SDN टनल (यानी MPLS GRE या VXLAN) बनाएँ।
इसके बाद एसडीएन कंट्रोलर इन टनल और एमपीएलएस एल3 वीपीएन (जैसे कि आईओटी वीपीएन) के बीच मैपिंग का प्रबंधन करता है। एज क्लाउड में भी यही प्रक्रिया अपनाई जाती है, जिसमें एज क्लाउड से आईपी/एमपीएलएस बैकबोन और कोर क्लाउड तक कनेक्टेड एक आईओटी स्लाइस बनाया जाता है। यह प्रक्रिया अब तक उपलब्ध और विकसित तकनीकों और मानकों के आधार पर लागू की जा सकती है।
(3) एज और कोर क्लाउड के बीच नेटवर्क स्लाइसिंग: आईपी/एमपीएलएस-एसडीएन
अब बचा है मोबाइल फ्रंटहॉल नेटवर्क का। एज क्लाउड और 5G RU के बीच इस मोबाइल फ्रंटहॉल नेटवर्क को कैसे विभाजित किया जाए? सबसे पहले, 5G फ्रंटहॉल नेटवर्क को परिभाषित करना आवश्यक है। कुछ विकल्पों पर विचार-विमर्श चल रहा है (उदाहरण के लिए, DU और RU की कार्यप्रणाली को पुनर्परिभाषित करके एक नया पैकेट-आधारित फॉरवर्ड नेटवर्क शुरू करना), लेकिन अभी तक कोई मानक परिभाषा नहीं बनाई गई है। निम्नलिखित चित्र ITU IMT 2020 कार्य समूह में प्रस्तुत एक आरेख है और एक वर्चुअल फ्रंटहॉल नेटवर्क का उदाहरण देता है।
आईटीयू संगठन द्वारा 5जी सी-आरएएन नेटवर्क स्लाइसिंग का उदाहरण
पोस्ट करने का समय: 2 फरवरी 2024
