5G dan Network Slicing
Ketika 5G banyak dibicarakan, Network Slicing adalah teknologi yang paling banyak dibahas. Operator jaringan seperti KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT, dan vendor peralatan seperti Ericsson, Nokia, dan Huawei semuanya percaya bahwa Network Slicing adalah arsitektur jaringan yang ideal untuk era 5G.
Teknologi baru ini memungkinkan operator untuk membagi beberapa jaringan virtual ujung-ke-ujung dalam infrastruktur perangkat keras, dan setiap Network Slice secara logis terisolasi dari perangkat, jaringan akses, jaringan transport, dan jaringan inti untuk memenuhi karakteristik berbeda dari berbagai jenis layanan.
Untuk setiap Network Slice, sumber daya khusus seperti server virtual, bandwidth jaringan, dan kualitas layanan sepenuhnya terjamin. Karena slice terisolasi satu sama lain, kesalahan atau kegagalan pada satu slice tidak akan memengaruhi komunikasi slice lainnya.
Mengapa 5G membutuhkan Network Slicing?
Dari masa lalu hingga jaringan 4G saat ini, jaringan seluler terutama melayani telepon seluler, dan umumnya hanya melakukan beberapa optimasi untuk telepon seluler. Namun, di era 5G, jaringan seluler perlu melayani perangkat dengan berbagai jenis dan kebutuhan. Banyak skenario aplikasi yang disebutkan mencakup broadband seluler, IoT skala besar, dan IoT yang sangat penting. Semuanya membutuhkan jenis jaringan yang berbeda dan memiliki persyaratan yang berbeda dalam hal mobilitas, akuntansi, keamanan, kontrol kebijakan, latensi, keandalan, dan sebagainya.
Sebagai contoh, layanan IoT skala besar menghubungkan sensor tetap untuk mengukur suhu, kelembaban, curah hujan, dan lain-lain. Tidak diperlukan peralihan jaringan (handover), pembaruan lokasi, dan fitur-fitur lain dari telepon utama yang melayani jaringan seluler. Selain itu, layanan IoT yang sangat penting seperti pengemudian otonom dan kendali jarak jauh robot memerlukan latensi ujung-ke-ujung beberapa milidetik, yang sangat berbeda dari layanan broadband seluler.
Skenario Aplikasi Utama 5G
Apakah ini berarti kita membutuhkan jaringan khusus untuk setiap layanan? Misalnya, satu jaringan melayani telepon seluler 5G, satu jaringan melayani IoT masif 5G, dan satu jaringan melayani IoT penting 5G. Kita tidak perlu, karena kita dapat menggunakan network slicing untuk memisahkan beberapa jaringan logis dari jaringan fisik yang terpisah, yang merupakan pendekatan yang sangat hemat biaya!
Persyaratan Aplikasi untuk Network Slicing
Irisan jaringan 5G yang dijelaskan dalam dokumen resmi 5G yang dirilis oleh NGMN ditunjukkan di bawah ini:
Bagaimana cara kita mengimplementasikan Network Slicing secara end-to-end?
(1)Jaringan akses nirkabel 5G dan jaringan inti: NFV
Dalam jaringan seluler saat ini, perangkat utama adalah telepon seluler. RAN (DU dan RU) dan fungsi inti dibangun dari peralatan jaringan khusus yang disediakan oleh vendor RAN. Untuk mengimplementasikan network slicing, Virtualisasi Fungsi Jaringan (NFV) merupakan prasyarat. Pada dasarnya, ide utama NFV adalah untuk menyebarkan perangkat lunak fungsi jaringan (yaitu MME, S/P-GW, dan PCRF di inti paket dan DU di RAN) semuanya dalam mesin virtual pada server komersial, bukan secara terpisah di perangkat jaringan khusus mereka. Dengan cara ini, RAN diperlakukan sebagai edge cloud, sedangkan fungsi inti diperlakukan sebagai core cloud. Koneksi antara VMS yang terletak di edge dan di core cloud dikonfigurasi menggunakan SDN. Kemudian, sebuah slice dibuat untuk setiap layanan (misalnya slice telepon, slice IoT masif, slice IoT misi kritis, dll.).
Bagaimana cara mengimplementasikan salah satu Network Slicing (I)?
Gambar di bawah ini menunjukkan bagaimana setiap aplikasi khusus layanan dapat divirtualisasi dan diinstal di setiap slice. Misalnya, konfigurasi slicing dapat dilakukan sebagai berikut:
(1)UHD slicing: memvirtualisasikan DU, inti 5G (UP) dan server cache di edge cloud, dan memvirtualisasikan inti 5G (CP) dan server MVO di core cloud
(2) Phone slicing: memvirtualisasikan core 5G (UP dan CP) dan server IMS dengan kemampuan mobilitas penuh di cloud core
(3) Pemotongan IoT skala besar (misalnya, jaringan sensor): Virtualisasi inti 5G yang sederhana dan ringan di cloud inti tidak memiliki kemampuan manajemen mobilitas
(4) Pemotongan IoT yang penting untuk misi: Virtualisasi inti 5G (UP) dan server terkait (misalnya, server V2X) di edge cloud untuk meminimalkan latensi transmisi
Sejauh ini, kita perlu membuat slice khusus untuk layanan dengan persyaratan yang berbeda. Dan fungsi jaringan virtual ditempatkan di lokasi yang berbeda di setiap slice (misalnya, edge cloud atau core cloud) sesuai dengan karakteristik layanan yang berbeda. Selain itu, beberapa fungsi jaringan, seperti penagihan, kontrol kebijakan, dll., mungkin diperlukan di beberapa slice, tetapi tidak di slice lainnya. Operator dapat menyesuaikan network slicing sesuai keinginan mereka, dan mungkin dengan cara yang paling hemat biaya.
Bagaimana cara mengimplementasikan salah satu Network Slicing (I)?
(2) Pemisahan jaringan antara edge dan core cloud: IP/MPLS-SDN
Jaringan yang didefinisikan perangkat lunak (Software Defined Networking/SDN), meskipun merupakan konsep sederhana ketika pertama kali diperkenalkan, menjadi semakin kompleks. Mengambil contoh Overlay, teknologi SDN dapat menyediakan koneksi jaringan antara mesin virtual pada infrastruktur jaringan yang ada.
Pemotongan Jaringan Ujung-ke-Ujung
Pertama, kita akan melihat bagaimana memastikan bahwa koneksi jaringan antara edge cloud dan mesin virtual core cloud aman. Jaringan antar mesin virtual perlu diimplementasikan berdasarkan IP/MPLS-SDN dan Transport SDN. Dalam makalah ini, kami fokus pada IP/MPLS-SDN yang disediakan oleh vendor router. Ericsson dan Juniper sama-sama menawarkan produk arsitektur jaringan IP/MPLS SDN. Operasinya sedikit berbeda, tetapi konektivitas antar VMS berbasis SDN sangat mirip.
Di dalam cloud inti terdapat server virtual. Di dalam hypervisor server, jalankan vRouter/vSwitch bawaan. Pengontrol SDN menyediakan konfigurasi terowongan antara server virtual dan router DC G/W (router PE yang membuat VPN MPLS L3 di pusat data cloud). Buat terowongan SDN (misalnya MPLS GRE atau VXLAN) antara setiap mesin virtual (misalnya inti IoT 5G) dan router DC G/W di cloud inti.
Pengontrol SDN kemudian mengelola pemetaan antara terowongan ini dan VPN MPLS L3, seperti VPN IoT. Prosesnya sama di edge cloud, menciptakan slice IoT yang terhubung dari edge cloud ke backbone IP/MPLS dan sampai ke core cloud. Proses ini dapat diimplementasikan berdasarkan teknologi dan standar yang sudah matang dan tersedia hingga saat ini.
(3) Pemisahan jaringan antara edge dan core cloud: IP/MPLS-SDN
Yang tersisa sekarang adalah jaringan fronthaul seluler. Bagaimana kita memisahkan jaringan fronthaul seluler ini antara edge cloud dan 5G RU? Pertama-tama, jaringan fronthaul 5G harus didefinisikan terlebih dahulu. Ada beberapa opsi yang sedang didiskusikan (misalnya, memperkenalkan jaringan penerusan berbasis paket baru dengan mendefinisikan ulang fungsionalitas DU dan RU), tetapi belum ada definisi standar yang dibuat. Gambar berikut adalah diagram yang disajikan dalam kelompok kerja ITU IMT 2020 dan memberikan contoh jaringan fronthaul yang divirtualisasi.
Contoh Network Slicing 5G C-RAN menurut Organisasi ITU
Waktu posting: 02 Februari 2024
