5G y segmentación de red
Cuando se habla mucho de 5G, la segmentación de red es la tecnología más comentada. Operadores de red como KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT y proveedores de equipos como Ericsson, Nokia y Huawei creen que la segmentación de red es la arquitectura de red ideal para la era 5G.
Esta nueva tecnología permite a los operadores dividir múltiples redes virtuales de extremo a extremo en una infraestructura de hardware, y cada porción de red está aislada lógicamente del dispositivo, la red de acceso, la red de transporte y la red central para satisfacer las diferentes características de varios tipos de servicios.
Para cada segmento de red, se garantizan plenamente los recursos dedicados, como servidores virtuales, ancho de banda de red y calidad de servicio. Dado que los segmentos están aislados entre sí, los errores o fallos en un segmento no afectarán la comunicación de los demás.
¿Por qué el 5G necesita segmentación de red?
Desde el pasado hasta la actualidad, las redes móviles se centran principalmente en teléfonos móviles y, por lo general, solo realizan alguna optimización para estos. Sin embargo, en la era 5G, las redes móviles deben dar servicio a dispositivos de diversos tipos y requisitos. Muchos de los escenarios de aplicación mencionados incluyen banda ancha móvil, IoT a gran escala e IoT de misión crítica. Todos requieren diferentes tipos de redes y tienen distintos requisitos en cuanto a movilidad, contabilidad, seguridad, control de políticas, latencia, confiabilidad, etc.
Por ejemplo, un servicio de IoT a gran escala conecta sensores fijos para medir la temperatura, la humedad, la pluviosidad, etc. No se requieren transferencias, actualizaciones de ubicación ni otras funciones de los teléfonos principales de la red móvil. Además, los servicios de IoT de misión crítica, como la conducción autónoma y el control remoto de robots, requieren una latencia de extremo a extremo de varios milisegundos, muy diferente de la de los servicios de banda ancha móvil.
Principales escenarios de aplicación del 5G
¿Significa esto que necesitamos una red dedicada para cada servicio? Por ejemplo, una para teléfonos móviles 5G, otra para IoT masivo 5G y otra para IoT de misión crítica 5G. No es necesario, ya que podemos usar la segmentación de red para separar múltiples redes lógicas de una red física independiente, lo cual es un enfoque muy rentable.
Requisitos de la aplicación para la segmentación de red
La porción de red 5G descrita en el documento técnico 5G publicado por NGMN se muestra a continuación:
¿Cómo implementamos Network Slicing de extremo a extremo?
(1)Red de acceso inalámbrico 5G y red central: NFV
En la red móvil actual, el dispositivo principal es el teléfono móvil. La RAN (DU y RU) y las funciones básicas se construyen a partir de equipos de red dedicados proporcionados por los proveedores de RAN. Para implementar la segmentación de la red, la virtualización de funciones de red (NFV) es un prerrequisito. Básicamente, la idea principal de NFV es implementar el software de función de red (es decir, MME, S/P-GW y PCRF en el núcleo del paquete y la DU en la RAN) en las máquinas virtuales en los servidores comerciales en lugar de por separado en sus dispositivos de red dedicados. De esta manera, la RAN se trata como la nube de borde, mientras que la función básica se trata como la nube central. La conexión entre las máquinas virtuales ubicadas en el borde y en la nube central se configura mediante SDN. Luego, se crea una segmentación para cada servicio (es decir, segmentación de teléfono, segmentación de IoT masiva, segmentación de IoT de misión crítica, etc.).
¿Cómo implementar uno de los Network Slicing(I)?
La siguiente figura muestra cómo se puede virtualizar e instalar cada aplicación específica del servicio en cada segmento. Por ejemplo, la segmentación se puede configurar de la siguiente manera:
(1) Segmentación UHD: virtualización de DU, núcleo 5G (UP) y servidores de caché en la nube de borde, y virtualización de núcleo 5G (CP) y servidores MVO en la nube central
(2) Segmentación telefónica: virtualización de núcleos 5G (UP y CP) y servidores IMS con capacidades de movilidad completa en la nube central
(3) Segmentación de IoT a gran escala (por ejemplo, redes de sensores): virtualizar un núcleo 5G simple y liviano en la nube central no tiene capacidades de gestión de movilidad.
(4) Segmentación de IoT de misión crítica: virtualización de núcleos 5G (UP) y servidores asociados (por ejemplo, servidores V2X) en la nube de borde para minimizar la latencia de transmisión
Hasta ahora, hemos necesitado crear segmentos dedicados para servicios con diferentes requisitos. Las funciones de red virtual se ubican en diferentes ubicaciones en cada segmento (es decir, nube perimetral o nube central) según las distintas características del servicio. Además, algunas funciones de red, como la facturación y el control de políticas, pueden ser necesarias en algunos segmentos, pero no en otros. Los operadores pueden personalizar la segmentación de red a su gusto, probablemente la forma más rentable.
¿Cómo implementar uno de los Network Slicing(I)?
(2) Segmentación de red entre la nube central y la de borde: IP/MPLS-SDN
Las redes definidas por software, aunque un concepto simple en sus inicios, se están volviendo cada vez más complejas. Por ejemplo, la tecnología SDN (superposición) puede proporcionar conexión de red entre máquinas virtuales en la infraestructura de red existente.
Segmentación de red de extremo a extremo
En primer lugar, analizamos cómo garantizar la seguridad de la conexión de red entre la nube edge y las máquinas virtuales de la nube central. La red entre las máquinas virtuales debe implementarse con base en IP/MPLS-SDN y Transport SDN. En este documento, nos centramos en IP/MPLS-SDN que ofrecen los proveedores de routers. Ericsson y Juniper ofrecen productos con arquitectura de red IP/MPLS SDN. Las operaciones son ligeramente diferentes, pero la conectividad entre los VMS basados en SDN es muy similar.
En la nube principal se encuentran servidores virtualizados. En el hipervisor del servidor, ejecute el vRouter/vSwitch integrado. El controlador SDN proporciona la configuración del túnel entre el servidor virtualizado y el enrutador DC G/W (el enrutador PE que crea la VPN MPLS L3 en el centro de datos en la nube). Cree túneles SDN (es decir, MPLS GRE o VXLAN) entre cada máquina virtual (por ejemplo, núcleo IoT 5G) y los enrutadores DC G/W en la nube principal.
El controlador SDN gestiona la asignación entre estos túneles y la VPN MPLS L3, como la VPN IoT. El proceso es el mismo en la nube edge, creando una segmentación IoT conectada desde la nube edge a la red troncal IP/MPLS y hasta la nube central. Este proceso puede implementarse con base en tecnologías y estándares consolidados y disponibles actualmente.
(3) Segmentación de red entre la nube central y la de borde: IP/MPLS-SDN
Lo que queda ahora es la red fronthaul móvil. ¿Cómo conectamos esta red fronthaul móvil entre la nube de borde y la RU 5G? En primer lugar, es necesario definir la red fronthaul 5G. Se están considerando algunas opciones (por ejemplo, introducir una nueva red de reenvío basada en paquetes mediante la redefinición de la funcionalidad de la DU y la RU), pero aún no se ha establecido una definición estándar. La siguiente figura es un diagrama presentado en el grupo de trabajo IMT 2020 de la UIT y ofrece un ejemplo de una red fronthaul virtualizada.
Ejemplo de segmentación de red C-RAN 5G según la Organización de la UIT
Hora de publicación: 02-feb-2024
