Software-definierter Transport als Grundlage für 5G-Network-Slicing
5G-Network-Slicing ermöglicht es Telekommunikationsanbietern (CSPs), ein neues Portfolio differenzierter Services mit bedarfsbasierten, kundengesteuerten Self-Service-Optionen anzubieten. Ein Netzwerk-Slice ist eine logisch getrennte Ende-zu-Ende-Netzwerkpartition mit einzigartigen Netzwerkleistungs- und Latenzzeitmerkmalen, die einen bestimmten Anwendungsfall oder ein bestimmtes Unternehmen bedienen.
Um echtes Network-Slicing zu ermöglichen, benötigen CSPs eine domänenübergreifende Architektur für die Orchestrierung des Network-Slicings, bei der die Slices auf Domänenebene zu einem Ende-zu-Ende-Slice zusammenfügt werden, der die RAN-, Edge-, Transport- und Kernnetz-Domänen umfasst. In der von Telefonica iFUSION implementierten Architektur wird der SDTN-Controller (Software-Defined Transport Network) verwendet, um die Slice-Management-Fähigkeit auf Domänenebene bereitzustellen.
Anil Rao ist Principal Analyst und Lead Analyst im Bereich Network and Service Automation Research bei Analysys Mason und befasst sich mit einer ganzen Reihe an Themen zu bestehenden und neuen Betriebssystemen, welche die digitale Transformation von Betreibern unterstützen.
Sein Schwerpunkt ist u. a. die Automatisierung der Serviceerstellung und -bereitstellung sowie der Servicebetrieb in NFV/SDN-basierten Netzwerken, 5G, IoT und Edge-Clouds, der Einsatz von Analytik, ML und KI zur Steigerung der betrieblichen Effizienz und Agilität und die breiter gefassten Anforderungen an die Betriebsautomatisierung und Zero-Touch-Netzwerke.
Ende-zu-Ende-5G-Network-Slicing durch SDN, NFV und cloudnatives Computing
Die CSP-Community, diverse Anbieter und Unternehmen in vielen Branchen erkennen, dass 5G nicht einfach nur eine weitere Generation der Mobilfunktechnologie ist. Stattdessen wird 5G Unternehmensanwendungen möglich machen, die sehr niedrige Latenzzeiten, sehr hohe Verfügbarkeit, sehr hohe Datenraten und eine sehr hohe Gerätedichte erfordern – und das alles im selben Netzwerk. Vor allem aber wird 5G für Fortschritte bei der Mandantenfähigkeit und dem Network-Slicing sorgen und es CSPs ermöglichen, die einzigartigen, spezialisierten Leistungsanforderungen einer Vielzahl von Branchen zu einem erschwinglichen Preis zu erfüllen.
5G-Network-Slicing ist dank Innovationen wie Software Defined Networking (SDN), Network Function Virtualisation (NFV) und Cloud Native Computing (CNC) möglich. Diese Technologien stellen die wichtigsten Bausteine für eine flexible, dynamische und programmierbare 5G-Netzwerkplattform bereit. SDN sorgt durch programmatische Steuerung des Datenverkehrsmanagements und Routings für Dynamik im Transportnetz. Diese ist erforderlich, um eine Slice-basierte Leistung im Transportnetz zu gewährleisten. NFV und CNC bieten die grundlegenden Technologien für die Erstellung von On-Demand-Services, eine intelligente Skalierung und Workload-Verteilung sowie für das Lifecycle-Management von Ressourcen der Control Plane und der Benutzerebene, um die Anforderungen der Anwendungsfälle zu erfüllen.
CSPs können diese Funktionen nutzen, um separate „Ende-zu-Ende-Netzwerk-Slices“ zu erstellen, die wiederum eine anwendungsfall- und SLA-gesteuerte Slice-Instanziierung sowie die Verteilung von Netzwerkfunktionen basierend auf den spezifischen Anforderungen an die Latenzzeit, Leistung, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des jeweiligen Anwendungsfalls ermöglichen. Die Netzwerk-Slices werden isoliert ausgeführt und ermöglichen es den CSPs, entweder differenzierte Slice-basierte Services für ganze Branchen oder granulare, differenzierte Slices für einzelne Anwendungsfälle, Teilnehmerarten, Anwendungen oder Unternehmen anzubieten – jeweils mit Steuerung, Management und Servicequalität auf Slice-Ebene. Mit Network-Slicing können Unternehmen auch ohne die Hilfe von Serviceprovidern mehrere Services innerhalb ihrer eigenen Netzwerkdomänen erstellen.
Transport-SDN-Controller für das Slicing auf Domänenebene im Transportnetz
Gemäß dem von 3GPP veröffentlichten Framework für das Management von Netzwerk-Slices sind NSMF (Network Slice Management Function) und NSSMF (Network Slice Subnet Management Function) die beiden Schlüsselkomponenten, die für die Entwicklung einer Slicing-Lösung erforderlich sind. (Abbildung 1). NSMF dient zur domänenübergreifenden Orchestrierung der Netzwerk-Slices, während NSSMF für das domäneninterne Slice-Management sorgt. Diese Architektur ermöglicht die Instanziierung und Konfiguration von Netzwerk-Slice-Ressourcen für unterschiedliche Arten von Anwendungsfällen, wie Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Massive IoT (mIoT) und Ultra-Reliable Low Latency Communication (uRLLC), in den einzelnen Subnets oder Domänen. Die Vorgaben dafür basieren auf der jeweiligen Ende-zu-Ende-Netzwerk-Slice-Absicht und die Steuerung erfolgt über den Ende-zu-Ende-Slice-Orchestrator.
Abbildung 1: Stack-Architektur für die Network-Slicing-Orchestrierung nach 3GPP-Vorgabe
Das Network-Slicing in der Transportdomäne wird durch neue IP-Routingtechnologien, wie z. B. Segment-Routing, ermöglicht, die so konfiguriert werden können, dass sie wichtige Slice-Merkmale wie die QoS- und Pfadweiterleitungsrichtlinien berücksichtigen. Ergänzt wird dies durch einen SDTN-Controller, um eine On-Demand-Konfiguration zu ermöglichen und damit ein höheres Maß an dynamischer Kontrolle für Transportnetz-Slices zu bieten.
Entscheidend für ein skalierbares Network-Slicing auf Transportnetzebene ist der Aufbau und die Pflege eines Katalogs vordefinierter Slice-Weiterleitungsvorlagen zusammen mit Slice-Attributen, wie Servicequalität, Pfadweiterleitungsrichtlinien, Konnektivitätsendpunkten und Slice-Leistung. Der SDTN-Controller kann auf der Grundlage von CSP-Richtlinien die am besten geeignete Vorlage instanziieren, wenn ein Unternehmen einen Slice anfordert, und die Slice-Attribute bei der Instanziierung dynamisch konfigurieren. Mit diesem Ansatz können Dutzende oder Hunderte von Slice-Instanzen unter Verwendung eines begrenzten Satzes von Slice-Typen automatisch instanziiert werden.
Der hierarchische SDTN-Controller von Telefonica iFUSION als Grundlage für die NSSMF-Fähigkeit des Transportnetzes
Telefónica Deutschland hat für sein teilweise disaggregiertes optisches Netz eine hierarchische SDTN-Controller-Architektur implementiert, die entkoppelte offene Terminals (OTs) und ein offenes Leitungssystem (OLS) umfasst. Das Unternehmen hat für das Management seines optischen Multi-Vendor-Netzes die Multi-Domain Service Orchestration (MDSO)-Lösung von Blue Planet für mehrere Anwendungsfälle mit hierarchischen SDTN-Controllern implementiert. Der SDTN-Controller kann in der Rolle der NSSMF für das optische Netz eingesetzt werden, während der Multi-Domain-SDN-Controller des höheren Layers (der die IP/MPLS-, Mikrowellen- und optische Domäne umfasst) die Rolle der NSSMF für das Network-Slicing des Multi-Domain-Transportnetzes übernehmen kann.
Mehr dazu erfahren Sie in dieser Fallstudie, die einen detaillierten Überblick über die Implementierung bei Telefónica Deutschland gibt.