5G को नेटवर्क स्लाइसिंग की आवश्यकता क्यों है, 5G नेटवर्क स्लाइसिंग कैसे लागू करें?

5जी और नेटवर्क स्लाइसिंग
जब 5G का व्यापक रूप से उल्लेख किया जाता है, तो नेटवर्क स्लाइसिंग उनमें से सबसे अधिक चर्चा की जाने वाली तकनीक है। केटी, एसके टेलीकॉम, चाइना मोबाइल, डीटी, केडीडीआई, एनटीटी जैसे नेटवर्क ऑपरेटर और एरिक्सन, नोकिया और हुआवेई जैसे उपकरण विक्रेता सभी मानते हैं कि नेटवर्क स्लाइसिंग 5जी 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 को विभिन्न प्रकार की सेवाओं की विभिन्न विशेषताओं को पूरा करने के लिए डिवाइस, एक्सेस नेटवर्क, ट्रांसपोर्ट नेटवर्क और कोर नेटवर्क से तार्किक रूप से अलग किया जाता है।
प्रत्येक नेटवर्क स्लाइस के लिए, वर्चुअल सर्वर, नेटवर्क बैंडविड्थ और सेवा की गुणवत्ता जैसे समर्पित संसाधनों की पूरी गारंटी है। चूँकि स्लाइस एक-दूसरे से अलग-थलग हैं, एक स्लाइस में त्रुटियाँ या विफलताएँ अन्य स्लाइस के संचार को प्रभावित नहीं करेंगी।

5G को नेटवर्क स्लाइसिंग की आवश्यकता क्यों है?
अतीत से लेकर वर्तमान 4जी नेटवर्क तक, मोबाइल नेटवर्क मुख्य रूप से मोबाइल फोन की सेवा करते हैं, और आम तौर पर केवल मोबाइल फोन के लिए कुछ अनुकूलन करते हैं। हालाँकि, 5G युग में, मोबाइल नेटवर्क को विभिन्न प्रकार और आवश्यकताओं के उपकरणों की सेवा की आवश्यकता होती है। उल्लिखित कई एप्लिकेशन परिदृश्यों में मोबाइल ब्रॉडबैंड, बड़े पैमाने पर आईओटी और मिशन-क्रिटिकल आईओटी शामिल हैं। उन सभी को विभिन्न प्रकार के नेटवर्क की आवश्यकता होती है और गतिशीलता, लेखांकन, सुरक्षा, नीति नियंत्रण, विलंबता, विश्वसनीयता आदि में उनकी अलग-अलग आवश्यकताएं होती हैं।
उदाहरण के लिए, एक बड़े पैमाने पर आईओटी सेवा तापमान, आर्द्रता, वर्षा आदि को मापने के लिए निश्चित सेंसर को जोड़ती है। मोबाइल नेटवर्क में मुख्य सेवारत फोन के हैंडओवर, स्थान अपडेट और अन्य सुविधाओं की कोई आवश्यकता नहीं है। इसके अलावा, मिशन-महत्वपूर्ण आईओटी सेवाओं जैसे स्वायत्त ड्राइविंग और रोबोट के रिमोट कंट्रोल के लिए कई मिलीसेकंड की एंड-टू-एंड विलंबता की आवश्यकता होती है, जो मोबाइल ब्रॉडबैंड सेवाओं से बहुत अलग है।

5G का मुख्य अनुप्रयोग परिदृश्य
क्या इसका मतलब यह है कि हमें प्रत्येक सेवा के लिए एक समर्पित नेटवर्क की आवश्यकता है? उदाहरण के लिए, एक 5जी मोबाइल फोन परोसता है, एक 5जी मैसिव आईओटी परोसता है, और एक 5जी मिशन क्रिटिकल आईओटी परोसता है। हमें इसकी आवश्यकता नहीं है, क्योंकि हम एक अलग भौतिक नेटवर्क से कई तार्किक नेटवर्क को विभाजित करने के लिए नेटवर्क स्लाइसिंग का उपयोग कर सकते हैं, जो एक बहुत ही लागत प्रभावी दृष्टिकोण है!

नेटवर्क स्लाइसिंग के लिए आवेदन आवश्यकताएँ
एनजीएमएन द्वारा जारी 5जी श्वेत पत्र में वर्णित 5जी नेटवर्क स्लाइस नीचे दिखाया गया है:

हम एंड-टू-एंड नेटवर्क स्लाइसिंग 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 मुख्य कार्य RAN विक्रेताओं द्वारा प्रदान किए गए समर्पित नेटवर्क उपकरण से बनाए गए हैं। नेटवर्क स्लाइसिंग को लागू करने के लिए, नेटवर्क फ़ंक्शन वर्चुअलाइजेशन (एनएफवी) एक शर्त है। मूल रूप से, एनएफवी का मुख्य विचार नेटवर्क फ़ंक्शन सॉफ़्टवेयर (यानी पैकेट कोर में एमएमई, एस/पी-जीडब्ल्यू और पीसीआरएफ और आरएएन में डीयू) को अलग-अलग समर्पित करने के बजाय वाणिज्यिक सर्वर पर वर्चुअल मशीनों में तैनात करना है। नेटवर्क उपकरण. इस तरह, RAN को एज क्लाउड के रूप में माना जाता है, जबकि कोर फ़ंक्शन को कोर क्लाउड के रूप में माना जाता है। किनारे पर स्थित और कोर क्लाउड में स्थित वीएमएस के बीच कनेक्शन एसडीएन का उपयोग करके कॉन्फ़िगर किया गया है। फिर, प्रत्येक सेवा के लिए एक स्लाइस बनाया जाता है (यानी फोन स्लाइस, बड़े पैमाने पर आईओटी स्लाइस, मिशन क्रिटिकल आईओटी स्लाइस, आदि)।

 

नेटवर्क स्लाइसिंग(I) में से किसी एक को कैसे कार्यान्वित करें?
नीचे दिया गया चित्र दिखाता है कि कैसे प्रत्येक सेवा-विशिष्ट एप्लिकेशन को वर्चुअलाइज़ किया जा सकता है और प्रत्येक स्लाइस में 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 सर्वर को वर्चुअलाइज करना, और कोर क्लाउड में 5जी कोर (सीपी) और एमवीओ सर्वर को वर्चुअलाइज करना।
(2) फोन स्लाइसिंग: कोर क्लाउड में पूर्ण गतिशीलता क्षमताओं के साथ 5जी कोर (यूपी और सीपी) और आईएमएस सर्वर को वर्चुअलाइज करना
(3) बड़े पैमाने पर आईओटी स्लाइसिंग (उदाहरण के लिए, सेंसर नेटवर्क): कोर क्लाउड में एक सरल और हल्के 5जी कोर को वर्चुअलाइज करने में कोई गतिशीलता प्रबंधन क्षमता नहीं होती है
(4) मिशन-क्रिटिकल आईओटी स्लाइसिंग: ट्रांसमिशन विलंबता को कम करने के लिए एज क्लाउड में 5जी कोर (यूपी) और संबंधित सर्वर (उदाहरण के लिए, वी2एक्स सर्वर) को वर्चुअलाइज करना
अब तक, हमें विभिन्न आवश्यकताओं वाली सेवाओं के लिए समर्पित स्लाइस बनाने की आवश्यकता है। और वर्चुअल नेटवर्क फ़ंक्शंस को अलग-अलग सेवा विशेषताओं के अनुसार प्रत्येक स्लाइस (यानी, एज क्लाउड या कोर क्लाउड) में अलग-अलग स्थानों पर रखा जाता है। इसके अलावा, कुछ नेटवर्क फ़ंक्शंस, जैसे बिलिंग, नीति नियंत्रण इत्यादि, कुछ स्लाइस में आवश्यक हो सकते हैं, लेकिन अन्य में नहीं। ऑपरेटर नेटवर्क स्लाइसिंग को अपनी इच्छानुसार अनुकूलित कर सकते हैं, और शायद सबसे अधिक लागत प्रभावी तरीका है।

नेटवर्क स्लाइसिंग(I) में से किसी एक को कैसे कार्यान्वित करें?
(2) एज और कोर क्लाउड के बीच नेटवर्क स्लाइसिंग: आईपी/एमपीएलएस-एसडीएन
सॉफ़्टवेयर परिभाषित नेटवर्किंग, हालाँकि जब इसे पहली बार पेश किया गया था तो यह एक सरल अवधारणा थी, लेकिन यह तेजी से जटिल होती जा रही है। उदाहरण के तौर पर ओवरले का रूप लेते हुए, एसडीएन तकनीक मौजूदा नेटवर्क बुनियादी ढांचे पर वर्चुअल मशीनों के बीच नेटवर्क कनेक्शन प्रदान कर सकती है।

एंड-टू-एंड नेटवर्क स्लाइसिंग
सबसे पहले, हम यह देखते हैं कि यह कैसे सुनिश्चित किया जाए कि एज क्लाउड और कोर क्लाउड वर्चुअल मशीनों के बीच नेटवर्क कनेक्शन सुरक्षित है। वर्चुअल मशीनों के बीच नेटवर्क को आईपी/एमपीएलएस-एसडीएन और ट्रांसपोर्ट एसडीएन के आधार पर लागू करने की आवश्यकता है। इस पेपर में, हम राउटर विक्रेताओं द्वारा प्रदान किए गए आईपी/एमपीएलएस-एसडीएन पर ध्यान केंद्रित करते हैं। एरिक्सन और जुनिपर दोनों आईपी/एमपीएलएस एसडीएन नेटवर्क आर्किटेक्चर उत्पाद पेश करते हैं। ऑपरेशन थोड़े अलग हैं, लेकिन एसडीएन-आधारित वीएमएस के बीच कनेक्टिविटी बहुत समान है।
कोर क्लाउड में वर्चुअलाइज्ड सर्वर होते हैं। सर्वर के हाइपरवाइज़र में, अंतर्निहित vRouter/vSwitch चलाएँ। एसडीएन नियंत्रक वर्चुअलाइज्ड सर्वर और डीसी जी/डब्ल्यू राउटर (पीई राउटर जो क्लाउड डेटा सेंटर में एमपीएलएस एल3 वीपीएन बनाता है) के बीच सुरंग 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) बनाएं।
एसडीएन नियंत्रक फिर इन सुरंगों और एमपीएलएस एल3 वीपीएन, जैसे आईओटी वीपीएन, के बीच मैपिंग का प्रबंधन करता है। एज क्लाउड में प्रक्रिया समान है, एज क्लाउड से आईपी/एमपीएलएस बैकबोन और कोर क्लाउड तक जुड़े एक आईओटी स्लाइस का निर्माण होता है। यह प्रक्रिया उन प्रौद्योगिकियों और मानकों के आधार पर कार्यान्वित की जा सकती है जो अब तक परिपक्व और उपलब्ध हैं।
(3) एज और कोर क्लाउड के बीच नेटवर्क स्लाइसिंग: आईपी/एमपीएलएस-एसडीएन
अब जो बचा है वह मोबाइल फ्रंटहावल नेटवर्क है। हम इस मोबाइल फ्रंटहोल्ड नेटवर्क को एज क्लाउड और 5G RU के बीच कैसे काटें? सबसे पहले, 5G फ्रंट-हॉल नेटवर्क को पहले परिभाषित किया जाना चाहिए। चर्चा के तहत कुछ विकल्प हैं (उदाहरण के लिए, डीयू और आरयू की कार्यक्षमता को फिर से परिभाषित 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 वर्चुअलाइज्ड फ्रोनहॉल नेटवर्क का एक उदाहरण देता है।

ITU संगठन द्वारा 5G C-RAN नेटवर्क स्लाइसिंग का उदाहरण