Умное нарезание ядра сети для IoT и MVNO: Раскрытие потенциала 5G в сетях 3G/4G

Нарезание сети (network slicing) возвещается как одна из самых трансформационных инноваций 5G, однако многие операторы упускают её непосредственную применимость. Барт Салаэтс, директор системной инженерии в F5 Networks, указывает, что технология уже может быть использована для доставки адаптированных сетевых опытов сегодня.

По сути, нарезание сети позволяет оператору разделить единственную физическую инфраструктуру на множество логических сетей — каждая спроектирована для удовлетворения конкретных критериев производительности, таких как пропускная способность, латентность и приоритет.

Эта способность критична, по мере того как 5G-сети эволюционируют для поддержки широкого спектра вертикалей — от автомобильной и сельской хозяйства до здравоохранения, логистики и далее. Динамическое end-to-end нарезание позволяет сервисам масштабировать сетевые ресурсы в реальном времени, точно сопоставляя спрос трафика.

Например, стриминг высокой определённости видео требует существенной полосы пропускания, но может терпеть умеренную латентность, в то время как автономные автомобили требуют ультра-низкой латентности для обеспечения безопасности. Выделяя посвящённые срезы, операторы могут гарантировать правильный микс ресурсов для каждого сценария.

Традиционные IP-транспортные сети достигают ограниченного нарезания через VPN-технологии. В противовес, 5G-нарезание проникает глубоко в радио-домен, позволяя провижининг ресурсов от радио-доступа сети до ядра. Эта end-to-end изоляция позволяет, например, отобразить самовоующийся автомобиль на срез, гарантирующий низко-латентные bearer от базовой станции до ядра сети.

Нарезание сети сегодня

Столкнувшись с растущими требованиями от Интернета вещей (IoT) и мобильных виртуальных сетевых операторов (MVNO), операторы обращаются к нарезанию на уровне ядра в устаревших 3G и 4G инфраструктурах — сетях, не имеющих радио-уровня нарезания.

Текущие подходы полагаются на DNS, используя данные локации и Access Point Name (APN) для маршрутизации сессий абонентов к Serving Gateways (SGW) и Packet Data Network Gateways (PGW). Однако эти методы имеют ключевые ограничения: они не могут выделять группы устройств к конкретным SGW на основе только локации, и создание нового APN для каждой когорты устройств громоздко и препятствует изоляции разнообразных IoT-сценариев использования.

F5 Networks предлагает практическое решение: GTP Session Director, который заменяет конвенциональную DNS-маршрутизацию на гранулярные, политико-драйвные решения на GTP-слое.

Каждая GTP-сессия, инициированная конечным пользовательским устройством, перехватывается Session Director. Локальные политики — такие как диапазоны IMSI, типы устройств или идентификаторы приложений — направляют сессию к выбранному SGW или PGW. Например, развёртывание умного учёта может выделить все устройства с IMSI в конкретном диапазоне к посвящённому набору SGW, обеспечивая предсказуемую производительность.

Тот же принцип применяется к MVNO, делящим APN оператора. Отображая диапазон IMSI MVNO, Session Director маршрутизирует его трафик к посвящённому PGW, который исключительно обрабатывает сессии MVNO, тем самым предоставляя чёткую изоляцию без необходимости дополнительных APN.

Пока 3GPP ввёл пред-5G концепции нарезания, такие как DECOR и eDECOR, GTP Session Director выделяется доставкой слайс-подобной гранулярности без требования новых атрибутов или обновлений ядра сети. Операторы могут таким образом использовать свои существующие активы SGW и PGW для поддержки новых сценариев использования и сохранения гибкости.

Автор: Барт Салаэтс, директор системной инженерии, F5 Networks