5G ને નેટવર્ક સ્લાઈસિંગની જરૂર કેમ છે, 5G નેટવર્ક સ્લાઈસિંગ કેવી રીતે અમલમાં મૂકવું?

5G અને નેટવર્ક સ્લાઇસિંગ
જ્યારે 5G નો વ્યાપકપણે ઉલ્લેખ થાય છે, ત્યારે નેટવર્ક સ્લાઇસિંગ એ સૌથી વધુ ચર્ચાસ્પદ ટેકનોલોજી છે. KT, SK ટેલિકોમ, ચાઇના મોબાઇલ, DT, KDDI, NTT જેવા નેટવર્ક ઓપરેટરો અને એરિક્સન, નોકિયા અને હુઆવેઇ જેવા સાધનો વિક્રેતાઓ બધા માને છે કે નેટવર્ક સ્લાઇસિંગ એ 5G યુગ માટે આદર્શ નેટવર્ક આર્કિટેક્ચર છે.
આ નવી ટેકનોલોજી ઓપરેટરોને હાર્ડવેર ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરમાં બહુવિધ વર્ચ્યુઅલ એન્ડ-ટુ-એન્ડ નેટવર્ક્સને વિભાજિત કરવાની મંજૂરી આપે છે, અને દરેક નેટવર્ક સ્લાઇસને વિવિધ પ્રકારની સેવાઓની વિવિધ લાક્ષણિકતાઓને પૂર્ણ કરવા માટે ઉપકરણ, એક્સેસ નેટવર્ક, ટ્રાન્સપોર્ટ નેટવર્ક અને કોર નેટવર્કથી તાર્કિક રીતે અલગ કરવામાં આવે છે.
દરેક નેટવર્ક સ્લાઈસ માટે, વર્ચ્યુઅલ સર્વર્સ, નેટવર્ક બેન્ડવિડ્થ અને સેવાની ગુણવત્તા જેવા સમર્પિત સંસાધનોની સંપૂર્ણ ખાતરી આપવામાં આવે છે. સ્લાઈસ એકબીજાથી અલગ હોવાથી, એક સ્લાઈસમાં ભૂલો અથવા નિષ્ફળતાઓ અન્ય સ્લાઈસના સંચારને અસર કરશે નહીં.

5G ને નેટવર્ક સ્લાઇસિંગની જરૂર કેમ છે?
ભૂતકાળથી લઈને વર્તમાન 4G નેટવર્ક સુધી, મોબાઇલ નેટવર્ક મુખ્યત્વે મોબાઇલ ફોન સેવા આપે છે, અને સામાન્ય રીતે મોબાઇલ ફોન માટે ફક્ત કેટલાક ઑપ્ટિમાઇઝેશન જ કરે છે. જો કે, 5G યુગમાં, મોબાઇલ નેટવર્કને વિવિધ પ્રકારના અને જરૂરિયાતોના ઉપકરણો સેવા આપવાની જરૂર છે. ઉલ્લેખિત ઘણા એપ્લિકેશન દૃશ્યોમાં મોબાઇલ બ્રોડબેન્ડ, મોટા પાયે આઇઓટી અને મિશન-ક્રિટીકલ આઇઓટીનો સમાવેશ થાય છે. તે બધાને વિવિધ પ્રકારના નેટવર્કની જરૂર છે અને ગતિશીલતા, એકાઉન્ટિંગ, સુરક્ષા, નીતિ નિયંત્રણ, લેટન્સી, વિશ્વસનીયતા વગેરેમાં વિવિધ આવશ્યકતાઓ છે.
ઉદાહરણ તરીકે, મોટા પાયે iot સેવા તાપમાન, ભેજ, વરસાદ વગેરે માપવા માટે નિશ્ચિત સેન્સરને જોડે છે. મોબાઇલ નેટવર્કમાં મુખ્ય સેવા આપતા ફોનના હેન્ડઓવર, સ્થાન અપડેટ્સ અને અન્ય સુવિધાઓની કોઈ જરૂર નથી. વધુમાં, મિશન-ક્રિટીકલ iot સેવાઓ જેમ કે ઓટોનોમસ ડ્રાઇવિંગ અને રોબોટ્સના રિમોટ કંટ્રોલ માટે કેટલાક મિલિસેકન્ડની એન્ડ-ટુ-એન્ડ લેટન્સીની જરૂર પડે છે, જે મોબાઇલ બ્રોડબેન્ડ સેવાઓથી ઘણી અલગ છે.

5G ના મુખ્ય એપ્લિકેશન દૃશ્યો
શું આનો અર્થ એ છે કે આપણને દરેક સેવા માટે સમર્પિત નેટવર્કની જરૂર છે? ઉદાહરણ તરીકે, એક 5G મોબાઇલ ફોન સેવા આપે છે, એક 5G મેસિવ આઇઓટી સેવા આપે છે, અને એક 5G મિશન ક્રિટિકલ આઇઓટી સેવા આપે છે. આપણને તેની જરૂર નથી, કારણ કે આપણે નેટવર્ક સ્લાઇસિંગનો ઉપયોગ કરીને બહુવિધ લોજિકલ નેટવર્કને અલગ ભૌતિક નેટવર્કથી વિભાજીત કરી શકીએ છીએ, જે ખૂબ જ ખર્ચ-અસરકારક અભિગમ છે!

નેટવર્ક સ્લાઇસિંગ માટે અરજીની આવશ્યકતાઓ
NGMN દ્વારા બહાર પાડવામાં આવેલા 5G શ્વેતપત્રમાં વર્ણવેલ 5G નેટવર્ક સ્લાઇસ નીચે દર્શાવેલ છે:

આપણે એન્ડ-ટુ-એન્ડ નેટવર્ક સ્લાઈસિંગ કેવી રીતે અમલમાં મૂકી શકીએ?
(૧) 5G વાયરલેસ એક્સેસ નેટવર્ક અને કોર નેટવર્ક: NFV
આજના મોબાઇલ નેટવર્કમાં, મુખ્ય ઉપકરણ મોબાઇલ ફોન છે. RAN(DU અને RU) અને મુખ્ય કાર્યો RAN વિક્રેતાઓ દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવેલા સમર્પિત નેટવર્ક સાધનોમાંથી બનાવવામાં આવે છે. નેટવર્ક સ્લાઇસિંગને અમલમાં મૂકવા માટે, નેટવર્ક ફંક્શન વર્ચ્યુઅલાઇઝેશન (NFV) એક પૂર્વશરત છે. મૂળભૂત રીતે, NFV નો મુખ્ય વિચાર નેટવર્ક ફંક્શન સોફ્ટવેર (એટલે ​​કે MME, S/P-GW અને PCRF પેકેટ કોરમાં અને DU RAN માં) ને તેમના સમર્પિત નેટવર્ક ઉપકરણોમાં અલગથી બદલે કોમર્શિયલ સર્વર્સ પર વર્ચ્યુઅલ મશીનોમાં જમાવવાનો છે. આ રીતે, RAN ને એજ ક્લાઉડ તરીકે ગણવામાં આવે છે, જ્યારે કોર ફંક્શનને કોર ક્લાઉડ તરીકે ગણવામાં આવે છે. ધાર પર સ્થિત VMS અને કોર ક્લાઉડમાં જોડાણ SDN નો ઉપયોગ કરીને ગોઠવવામાં આવે છે. પછી, દરેક સેવા માટે એક સ્લાઇસ બનાવવામાં આવે છે (એટલે ​​કે ફોન સ્લાઇસ, મેસિવ આઇઓટી સ્લાઇસ, મિશન ક્રિટિકલ આઇઓટી સ્લાઇસ, વગેરે).

 

નેટવર્ક સ્લાઇસિંગ (I) માંથી એક કેવી રીતે અમલમાં મૂકવું?
નીચે આપેલ આકૃતિ બતાવે છે કે દરેક સેવા-વિશિષ્ટ એપ્લિકેશનને દરેક સ્લાઇસમાં વર્ચ્યુઅલાઇઝ અને ઇન્સ્ટોલ કેવી રીતે કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્લાઇસિંગ નીચે મુજબ ગોઠવી શકાય છે:
(1) UHD સ્લાઇસિંગ: એજ ક્લાઉડમાં DU, 5G કોર (UP) અને કેશ સર્વર્સનું વર્ચ્યુઅલાઇઝેશન, અને કોર ક્લાઉડમાં 5G કોર (CP) અને MVO સર્વર્સનું વર્ચ્યુઅલાઇઝેશન.
(2) ફોન સ્લાઇસિંગ: કોર ક્લાઉડમાં સંપૂર્ણ ગતિશીલતા ક્ષમતાઓ સાથે 5G કોરો (UP અને CP) અને IMS સર્વર્સનું વર્ચ્યુઅલાઇઝેશન
(૩) મોટા પાયે આઇઓટી સ્લાઇસિંગ (દા.ત., સેન્સર નેટવર્ક્સ): કોર ક્લાઉડમાં સરળ અને હળવા વજનના 5G કોરને વર્ચ્યુઅલાઇઝ કરવાથી કોઈ ગતિશીલતા વ્યવસ્થાપન ક્ષમતાઓ નથી.
(૪) મિશન-ક્રિટીકલ આઇઓટી સ્લાઇસિંગ: ટ્રાન્સમિશન લેટન્સી ઘટાડવા માટે એજ ક્લાઉડમાં 5G કોરો (યુપી) અને સંકળાયેલ સર્વર્સ (દા.ત., V2X સર્વર્સ) નું વર્ચ્યુઅલાઈઝેશન.
અત્યાર સુધી, અમને વિવિધ જરૂરિયાતો સાથે સેવાઓ માટે સમર્પિત સ્લાઇસેસ બનાવવાની જરૂર પડી છે. અને વર્ચ્યુઅલ નેટવર્ક ફંક્શન્સ દરેક સ્લાઇસમાં (એટલે ​​કે, એજ ક્લાઉડ અથવા કોર ક્લાઉડ) વિવિધ સેવા લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર અલગ અલગ સ્થળોએ મૂકવામાં આવે છે. વધુમાં, કેટલાક નેટવર્ક ફંક્શન્સ, જેમ કે બિલિંગ, પોલિસી કંટ્રોલ, વગેરે, કેટલાક સ્લાઇસેસમાં જરૂરી હોઈ શકે છે, પરંતુ અન્યમાં નહીં. ઓપરેટરો નેટવર્ક સ્લાઇસેસિંગને તેમની ઇચ્છા મુજબ કસ્ટમાઇઝ કરી શકે છે, અને કદાચ સૌથી ખર્ચ-અસરકારક રીતે.

નેટવર્ક સ્લાઇસિંગ (I) માંથી એક કેવી રીતે અમલમાં મૂકવું?
(2) એજ અને કોર ક્લાઉડ વચ્ચે નેટવર્ક સ્લાઇસિંગ: IP/MPLS-SDN
સોફ્ટવેર ડિફાઇન્ડ નેટવર્કિંગ, જોકે તે પહેલી વાર રજૂ કરવામાં આવ્યું ત્યારે એક સરળ ખ્યાલ હતો, તે વધુને વધુ જટિલ બની રહ્યો છે. ઓવરલેના ઉદાહરણ તરીકે, SDN ટેકનોલોજી હાલના નેટવર્ક ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર પર વર્ચ્યુઅલ મશીનો વચ્ચે નેટવર્ક કનેક્શન પ્રદાન કરી શકે છે.

એન્ડ-ટુ-એન્ડ નેટવર્ક સ્લાઇસિંગ
સૌપ્રથમ, આપણે એજ ક્લાઉડ અને કોર ક્લાઉડ વર્ચ્યુઅલ મશીનો વચ્ચેનું નેટવર્ક કનેક્શન સુરક્ષિત છે તેની ખાતરી કેવી રીતે કરવી તે જોઈએ. વર્ચ્યુઅલ મશીનો વચ્ચેનું નેટવર્ક IP/MPLS-SDN અને ટ્રાન્સપોર્ટ SDN ના આધારે અમલમાં મૂકવાની જરૂર છે. આ પેપરમાં, આપણે રાઉટર વિક્રેતાઓ દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવતા IP/MPLS-SDN પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરીએ છીએ. એરિક્સન અને જ્યુનિપર બંને IP/MPLS SDN નેટવર્ક આર્કિટેક્ચર ઉત્પાદનો ઓફર કરે છે. કામગીરી થોડી અલગ છે, પરંતુ SDN-આધારિત VMS વચ્ચે કનેક્ટિવિટી ખૂબ સમાન છે.
કોર ક્લાઉડમાં વર્ચ્યુઅલાઈઝ્ડ સર્વર્સ છે. સર્વરના હાઇપરવાઈઝરમાં, બિલ્ટ-ઇન vRouter/vSwitch ચલાવો. SDN કંટ્રોલર વર્ચ્યુઅલાઈઝ્ડ સર્વર અને DC G/W રાઉટર (PE રાઉટર જે ક્લાઉડ ડેટા સેન્ટરમાં MPLS L3 VPN બનાવે છે) વચ્ચે ટનલ ગોઠવણી પૂરી પાડે છે. કોર ક્લાઉડમાં દરેક વર્ચ્યુઅલ મશીન (દા.ત. 5G IoT કોર) અને DC G/W રાઉટર વચ્ચે SDN ટનલ (દા.ત. MPLS GRE અથવા VXLAN) બનાવો.
ત્યારબાદ SDN કંટ્રોલર આ ટનલ અને MPLS L3 VPN, જેમ કે IoT VPN, વચ્ચે મેપિંગનું સંચાલન કરે છે. આ પ્રક્રિયા એજ ક્લાઉડમાં સમાન છે, જે એજ ક્લાઉડથી IP/MPLS બેકબોન અને કોર ક્લાઉડ સુધી જોડાયેલ iot સ્લાઇસ બનાવે છે. આ પ્રક્રિયા અત્યાર સુધી પરિપક્વ અને ઉપલબ્ધ ટેકનોલોજી અને ધોરણોના આધારે અમલમાં મૂકી શકાય છે.
(૩) એજ અને કોર ક્લાઉડ વચ્ચે નેટવર્ક સ્લાઇસિંગ: IP/MPLS-SDN
હવે જે બાકી છે તે મોબાઇલ ફ્રન્ટહોલ્ડ નેટવર્ક છે. આપણે આ મોબાઇલ ફ્રન્ટહોલ્ડ નેટવર્કને એજ ક્લાઉડ અને 5G RU વચ્ચે કેવી રીતે કાપી શકીએ? સૌ પ્રથમ, 5G ફ્રન્ટ-હોલ્ડ નેટવર્કને પહેલા વ્યાખ્યાયિત કરવું આવશ્યક છે. ચર્ચા હેઠળ કેટલાક વિકલ્પો છે (દા.ત., DU અને RU ની કાર્યક્ષમતાને ફરીથી વ્યાખ્યાયિત કરીને એક નવું પેકેટ-આધારિત ફોરવર્ડ નેટવર્ક રજૂ કરવું), પરંતુ હજુ સુધી કોઈ માનક વ્યાખ્યા કરવામાં આવી નથી. નીચેનો આકૃતિ ITU IMT 2020 કાર્યકારી જૂથમાં રજૂ કરાયેલ એક આકૃતિ છે અને વર્ચ્યુઅલાઇઝ્ડ ફ્રન્ટહોલ્ડ નેટવર્કનું ઉદાહરણ આપે છે.

ITU સંગઠન દ્વારા 5G C-RAN નેટવર્ક સ્લાઇસિંગનું ઉદાહરણ