Segmentarea rețelelor de comunicații 5G

Una dintre caracteristicile cheie ale 5G va fi oportunitatea pentru segmentarea  rețelei (network slicing, NS) (23): permite crearea flexibilă și eficientă a rețelelor logice specializate de la un capăt la altul, pe lângă infrastructura de rețea partajată. Segmentarea de rețea aparține categoriei paradigmei de rețea de virtualizare, împreună cu rețeaua definită de software (Software-Defined Networking, SDN) și virtualizarea funcției de rețea (Network Function Virtualization, NFV).

Segmentarea de rețea poate profita de SDN și NFV, dar poate fi văzută ca o tehnologie independentă (24).

Se așteaptă ca sistemul 5G să ofere suport optimizat pentru o varietate de servicii de comunicații diferite, încărcări diferite de trafic și comunități diferite de utilizatori finali (25). Un beneficiu clar al segmentării rețelei 5G pentru operatori va fi capacitatea de a adapta funcționalitățile și alocarea resurselor rețelei pentru clienți specifici și segmente de piață particulare.

În această actualizare a arhitecturii 5G, includem în acest zoom toate funcțiile de segmentare interdependente care se află în sfera altor zoom-in-uri. Această decizie a fost luată pentru a avea într-o singură imagine toate componentele și funcțiile relevante de segmentare, oferind astfel o imagine integrată.

Comunicarea între mașini autonome, de exemplu, necesită o latență minimă (timpul de întârziere necesar unui semnal pentru a călători), dar nu neapărat debit mare (cantitatea de date pe care o rețea o poate procesa pe secundă) în timp ce un caz de utilizare, cum ar fi realitatea augmentată, va necesita mai multă lățime de bandă.

Componentele de segmentare a rețelei sunt prezentate în raport cu elementele afectate ale arhitecturii rețelei, așa cum este descris în diferitele „Zoom-ins”. Această referință încrucișată / cartografiere este un mijloc alternativ pentru descrierea funcțiilor de segmentare a 5G. Dependența segmentelor cu diferitele componente ale arhitecturii generice 5G este prezentată în figura de mai jos:

Figura 5: Arhitectura de segmentare a rețelei. Zoom-in

Elementele sistemului de management al segmentări 3GPP (3GPP Slicing Management System) sunt următoarele:

• Element – Scurtă descriere
• Stratul de instanță de servicii (Service Instance Layer) (servicii de comunicații) – Stratul de instanță de servicii reprezintă serviciile (servicii pentru utilizatorii finali sau servicii comerciale) care urmează să fie acceptate. Fiecare serviciu de comunicare este reprezentat de o instanță de serviciu.
  De obicei, serviciile pot fi furnizate de operatorul de rețea sau de terți. În conformitate cu aceasta, o instanță de serviciu poate reprezenta fie un serviciu de operator, fie un serviciu furnizat de terți. (26).
• Funcția de gestionare a serviciilor de comunicații (Communication Service Management Function, CSMF) – Această funcție este responsabilă de traducerea cerinței legate de serviciul de comunicații la cerințele legate de segmentarea de rețea. CSMF comunică cu funcția Network Slice Management Function (NSMF).
• Funcția de gestionare a segmentării rețelei (Network Slice Management Function, NSMF) – Această funcție este responsabilă pentru gestionarea (inclusiv ciclul de viață) al NSI-urilor. Deriva cerințele legate de subrețeaua segmentului de rețea din cerințele legate de segmentul de rețea.
  NSMF comunică cu NSSMF și CSMF.
• Funcția de gestionare a subrețelei segmentului de rețea (Network Slice Subnet Management Function, NSSMF) – Această funcție este responsabilă pentru gestionarea și orchestrarea instanțelor de subrețea ale segmentului de rețea.
• Instanța segmentului de rețea (Network Slice Instance, NSI) – Segmentul de rețea este o rețea logică care oferă capacități specifice de rețea și caracteristici ale rețelei. Instanța segmentului de rețea este o reprezentare a unui set de funcții de rețea și a resurselor asociate (de exemplu, resurse de calcul, stocare și rețea) care susțin segmentul de rețea. (27)
• Instanță de subrețea a segmentului de rețea (Network Slice Subnet Instance, NSSI) – Subrețeaua segmentului de rețea reprezintă un grup de funcții de rețea (inclusiv resursele lor corespunzătoare) care formează parte sau componente complete ale unei porțiuni de rețea. Gruparea funcțiilor de rețea permite gestionarea fiecărui grup de funcții de rețea să se desfășoare independent de segmentul de rețea.
• Funcții de rețea (Network Functions, NF) – Funcții de rețea de bază (Core Network Functions, CNF) – Funcții de rețea de acces (Access Network Functions, gNB) – O instanță de segment de rețea (NSI) conține funcții de rețea, inclusiv planul de control al rețelei de bază și funcțiile de rețea ale planului de utilizator din rețeaua de domiciliu și funcții de acces în rețeaua de deservire (28).
  Versiunea 16 a specificației 3GPP include o inter-funcționare îmbunătățită cu LTE Evolved Packet Core (EPC).
• NFV MANO – NFV MANO include NFV Orchestrator (NFVO), manager VNF (VNFM) și administrator de infrastructură virtualizată (VIM).
• Sistem de management al elementelor (Element Management System, EMS) – Managementul elementelor este responsabil pentru gestionarea FCAPS a funcțiilor de rețea utilizate în instanța segmentelor de rețea.
• Sistem de suport al operațiilor (Operations Support System, OSS) – Funcțiile OSS asigură gestionarea și orchestrarea sistemelor, inclusiv cele vechi, și pot avea vizibilitate completă a serviciilor furnizate de funcțiile de rețea moștenite în rețeaua unui operator.
• Stratul Resurse – Funcțiile de rețea vor rula ca niște componente software deasupra infrastructurii hardware. Virtualizarea permite un mediu elastic, automatizat, în care serviciile de rețea, calcul și stocare se pot extinde sau contracta după cum este necesar. Multe resurse pot fi acum găzduite ca servicii software și instanțiate dinamic în diferite segmente de rețea.
• Interfața pe baza serviciior funcțiilor de management (Management Functions Service Based Interface, SBI) – Gestionarea rețelei 3GPP este asigurată de serviciile de management. Serviciile de gestionare își oferă serviciile prin interfețe de servicii standardizate compuse din componente specificate individual.
• Os-Ma-nfvo Punctul de referință Os-Ma-nfvo poate fi utilizat pentru interacțiunea dintre funcțiile de gestionare a segmentării 3GPP și NFV-MANO.
  Pentru a interfața corect cu NFV-MANO, NSMF și / sau NSSMF folosesc interfața NFV MANO, expusă în punctele de referință Os-Ma-nfvo, Ve-Vnfm-em și Ve-Vnfm-vnf (ultimele două nu sunt afișate în figură) datorită limitărilor grafice).

Note

(23) https://www.sdxcentral.com/5g/definitions/5g-network-slicing/, accesat în octombrie 2020.

(24) R. F. Olimid and G. Nencioni, „5G Network Slicing: A Security Overview,” in IEEE Access, vol. 8, pp. 99999-100009, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.2997702, accesat în octombrie 2020.

(25) 3GPP TS 28.530 V16.2.0 (2020-07) 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Management and orchestration; Concepts, use cases and requirements (Release 16), https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/33_series/33.501/33501-g40.zip, accesat în octombrie 2020.

(26) 3GPP TR 23.799 V14.0.0 (2016-12) Technical Report 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Study on Architecture for Next Generation System (Release 14), accesat în octombrie 2020.

(27) 3GPP TS 23.501 V16.5.1 (2020-08), 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; System architecture for the 5G System (5GS); Stage 2 (Release 16), https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/33_series/33.501/33501-g40.zip, accesat în octombrie 2020.

(28) 3GPP TS 23.501 V16.5.1 (2020-08), 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; System architecture for the 5G System (5GS); Stage 2 (Release 16), https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/33_series/33.501/33501-g40.zip, aaccesat în octombrie 2020.

Sursa: Enisa Threat Landscape for 5G Network – Threat assessment for the fifth generation of mobile telecommunications networks (5G), November 2019. © European Union Agency for Cybersecurity (ENISA), 2019. Traducere și adaptare independente de Nicolae Sfetcu

© 2021 MultiMedia Publishing, Rețele de comunicații 5G, Volumul 1