بررسی عمیق معماری مبتنی بر خدمات 5G (SBA)

گسترش فناوری 5G نشان دهنده یک فرصت درآمد بزرگ در بخش مخابرات است. فناوری 5G و قابلیت‌های آن پتانسیل فوق‌العاده‌ای برای تبدیل شدن به استاندارد برای صنعت ارتباطات از راه دور دارد و عصری نوآورانه از اتصال، پوشش و سرعت فوق‌العاده قابل اعتماد را پیش می‌برد. 5G می تواند مشاغل و افراد را در مقیاس بزرگ به هم متصل کند. صنعت ارتباطات از راه دور شاهد افزایش تاخیر و برنامه های حساس به نرخ داده بالا است. همانطور که در International Mobile Telecommunications – 2020 (IMT 2020) تعریف شده است، 5G از خدمات پیچیده مرتبط با موارد استفاده متنوع مانند پهنای باند موبایل پیشرفته (eMBB)، ارتباطات عظیم از نوع ماشین (mMTC) و ارتباطات با تأخیر کم فوق العاده قابل اعتماد (uRLLC) پشتیبانی می کند. ). . با این حال، برای ارائه این مدل های تجاری جدید، اپراتورهای شبکه تلفن همراه (MNOs) با چالش های قابل توجهی با زیرساخت های موجود روبرو هستند.

تبدیل شبکه از شبکه های سنتی و یکپارچه، که فاقد انعطاف پذیری، مقیاس پذیری و چابکی برای پشتیبانی از خدمات متنوع هستند، مورد نیاز است. ادغام فناوری‌های پیشرفته مختلف مانند مجازی‌سازی توابع شبکه (NFV)، شبکه‌های تعریف‌شده نرم‌افزار (SDN)، محاسبات لبه‌ای با دسترسی چندگانه (MEC)، و برش شبکه به عنوان راه‌حلی برای تبدیل شبکه پیش‌بینی شده است. این وبلاگ را بخوانید تا تکامل شبکه ارتباطات سیار را برای دستیابی به معماری نوآورانه کشف کنید.

تکامل معماری به سمت 5G SBA

به طور معمول، یک شبکه ارتباطات سیار (MCN) از دو بخش اصلی تشکیل شده است: شبکه دسترسی رادیویی (RAN) و شبکه اصلی (CN). یک شبکه RAN شامل فرستنده‌ها/ایستگاه‌های پایه/نقاط دسترسی است که به صورت بی‌سیم با کاربران نهایی ارتباط برقرار می‌کنند. در حالی که CN مسئول خدمات کلی تحرک است. MCN یک شبکه مشترک است که بسیاری از کاربران سعی می کنند به طور همزمان به شبکه دسترسی پیدا کنند. شبکه تلاش می کند تا تراکنش های بین این کاربران را از طریق صفحه کنترل (CP) و صفحه کاربر (UP) درک کند. تراکنش‌های CP شامل راه‌اندازی تماس/جلسه، نگهداری و خاتمه تماس برای پشتیبانی از کیفیت مورد نیاز است، در حالی که تراکنش‌های UP انتقال واقعی داده/تبادل بسته بین کاربران را پوشش می‌دهند.

توسعه چارچوب 4G منجر به توسعه تلفن های هوشمند و تبلت ها شده است. با این حال، فناوری 4G ممکن است نتواند تعداد زیادی از اتصالات اینترنت اشیاء (IoT) را که در سال‌های آینده در شبکه خواهد بود، مدیریت کند. انتظار می رود که میلیاردها دستگاه متصل (حسگرهای کوچک) وجود داشته باشد که همه آنها به اتصال با ظرفیت بالا نیاز دارند. اینجاست که فناوری 5G وارد عمل می شود. 5G می‌تواند دستگاه‌های موجود و فناوری‌های نوظهور مانند خودروهای خودران، برنامه‌های کاربردی اینترنت صنعتی (IIoT) و غیره را مدیریت کند. تغییرات معماری برای پشتیبانی از الزامات خاص برای تأخیر بسیار کم و قابلیت اطمینان بالاتر در خدمات آینده ضروری است.

معماری شبکه 5G بر اساس پروژه مشارکت نسل سوم (3GPP) کاملاً با نسل های قبلی شبکه تلفن همراه مانند شبکه های سلسله مراتبی 2G/3G/4G LTE متفاوت است. با این حال، 5G فناوری‌های قدیمی‌تر را ترکیب می‌کند و برای پوشش تلفن‌های هوشمند و همچنین میلیاردها حسگر کوچک اینترنت اشیاء متصل به شبکه طراحی شده است. RAN در 5G رادیوی جدید (NR) است در حالی که CN طراحی مجدد جامعی دارد.

5G چه تفاوتی با نسل های قبلی خود دارد؟

برخلاف نسل های قبلی سلولی، شبکه نسل پنجم به موارد زیر بستگی دارد:

• نرم افزار شبکه و فناوری اطلاعات: توابع شبکه مجازی (VNF) با استفاده از اصول NFV
  • NFV VNF ها را روی دستگاه های همه منظوره برای جایگزینی دستگاه های شبکه اختصاصی اجرا می کند. با NFV، عملیات شبکه مانند مسیریابی، تعادل بار و فایروال تبدیل به نرم‌افزار عملکرد شبکه می‌شود که توسط ماشین‌های مجازی (VM) ارائه می‌شود که به صورت پویا در شبکه در صورت تقاضا ارائه می‌شوند.
• جداسازی هواپیماهای کنترلی و کاربری
• پشتیبانی از پردازش متمرکز و توزیع شده و غیره
• رویکرد مبتنی بر برش شبکه برای استفاده از منابع فیزیکی شبکه
• MEC برای ارائه و پردازش محتوا و داده با تأخیر کم
  • معماری MEC قابلیت های محاسباتی نزدیک به کاربران یا در لبه شبکه را امکان پذیر می کند. Edge به مراکز داده (DC) نزدیک به RAN اشاره دارد. محاسبات لبه ترافیک شبکه اصلی، بار سیگنال و تأخیر انتها به انتها را کاهش می دهد، بنابراین محیط سرویس و تجربه کاربر را بهبود می بخشد.
• ارائه ارتباطات سلولی برای اشیا و دستگاه ها و پشتیبانی از تراکم بسیار بالا
• مدیریت تجزیه و تحلیل پیشرفته
• قرار گرفتن در معرض قابلیت های شبکه از طریق رابط های برنامه نویسی کاربردی (API) و گذرگاه خدمات. API مجموعه ای از پروتکل ها است که به دو برنامه اجازه می دهد با یکدیگر صحبت کنند.

5G SBA چیست؟

تبدیل شبکه به 5G CN از طریق یک رویکرد ماژولار و بومی ابری ارائه می شود. معماری کلی CN به یک معماری مبتنی بر خدمات (SBA) تبدیل شده است و ارائه خدمات سریع و انعطاف پذیر را تسهیل می کند.

معماری 5G، به ویژه CN، از معماری 4G در دو مرحله تکامل یافته است:

• کنترل و جداسازی صفحه کاربر (CUPS) برای هسته 4G یا هسته بسته تکامل یافته (EPC)
• تبدیل عملکردهای 4G EPC CUPS به خدمات

شبکه اصلی 5G در سطح کنترل، سطح کاربر و سطح حمل و نقل در حال پیکربندی مجدد است. سیگنالینگ صفحه کنترل در CN اکنون عمدتا بر اساس طراحی معماری مبتنی بر خدمات (SBA)، معرفی فناوری های مبتنی بر وب و راه حل های امنیتی مرتبط است.

معماری های سرویس گرا مدولار بودن محصولات را در صنعت نرم افزار بهبود می بخشد، جایی که خدمات از طریق یک پروتکل ارتباطی از طریق یک شبکه ارائه می شود. این اجازه می دهد تا محصولات نرم افزاری به خدمات ارتباطی تقسیم شوند. معماری سرویس گرا به فروشندگان، محصولات و فناوری های خاص محدود نمی شود. این فناوری به توسعه دهندگان این امکان را می دهد تا خدمات را از فروشندگان جداگانه ترکیب کرده و آنها را با یک محصول خاص مطابقت دهند.

شبکه 5G با ارائه خدمات SBA به صنایع عمودی جدید مانند مراقبت های بهداشتی، ایمنی عمومی، اینترنت صنعتی اشیا (IIoT) و غیره منحصر به فرد خواهد بود. در 5G SBA، تمام عناصر شبکه بر اساس توابع شبکه (NF) تعریف می شوند که از طریق یک رابط مبتنی بر سرویس (SBI) با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. 5G SBA تعریف شده توسط 3GPP آرایه ای از NF ها را برای ارائه عملکردهای کنترل و صفحه کاربر ارائه می دهد. SBA از مفهوم برش شبکه در هسته 5G (5GC) برای ارائه بینش در مورد سناریوی برنامه استفاده می کند. شبکه 5GC بر اساس SBA همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، با API های مبتنی بر وب است که امکان استقرار چابک تر و انعطاف پذیرتر خدمات نوآورانه را فراهم می کند. جدول عملکرد هر عنصر شبکه را در چارچوب 5G نشان می دهد.

عملکرد عناصر شبکه 5G

مزایای 5G SBA

رویکرد SBA توسعه و پیشرفت قابلیت های شبکه با محوریت نسل جدید خدمات ارائه شده در عصر 5G است. مزایای اصلی SBA به شرح زیر است:

• در SBA، قابلیت‌های NF از طریق APIهای Representational State Transfer (REST) ​​و بر اساس پروتکل HTTP2.0 در معرض دید قرار می‌گیرند. اتصال بین شبکه های ملی می تواند بر اساس مدل درخواست/پاسخ یا مدل اشتراک/اعلان برای بهره مندی از خدمات مختلف 5G باشد. این به ارائه دهندگان خدمات دیجیتال مبتنی بر برنامه کمک می کند تا برای استقرار محصولات/خدمات به چابکی و زمان ورود سریع تر به بازار (TTM) نیاز داشته باشند.
• ماژولار بودن NF ها و پشتیبانی از قابلیت برنامه ریزی پویا، مفهوم برش شبکه در 5G را امکان پذیر می کند. شبکه های منطقی متعددی را می توان در صورت تقاضا ایجاد کرد تا خدمات مختلف را به طور همزمان ارائه دهند.
• ادغام یکپارچه برنامه های شخص ثالث با شبکه اصلی را فعال می کند که از راه حل های پلاگین و بازی چند فروشنده پشتیبانی می کند.
• NFها را به‌عنوان کانتینرهایی با راه‌حل‌های مدولار و بومی ابری مستقر می‌کند. این به نوآوری سریعتر و ارائه سریع خدمات کمک می کند

5G مستقل (5G-SA) از پتانسیل کامل SBA استفاده می کند و تجربه مشتری را افزایش می دهد و در عین حال فرصت های کسب درآمد و مشارکت را برای اپراتورهای شبکه تلفن همراه ارائه می دهد.

به طور خلاصه

5G SBA یک طراحی چارچوب قابل برنامه ریزی برای اتصال NF های 5G در هسته و افشای قابلیت ها و منابع شبکه از طریق SBI است. نسل بعدی شبکه اصلی 5G می‌تواند خدمات و راه‌حل‌های نوآورانه 5G را تحقق بخشد که در نتیجه انعطاف‌پذیری، مقیاس‌پذیری و کارایی شبکه برتر است.

Calsoft به عنوان اولین شریک فناوری، با تخصص ما در فناوری‌های نوآورانه مانند توسعه NFV، SDN، VNF و غیره، می‌تواند سفر تحول شبکه شما را تسریع بخشد. Calsoft را برای تخصص قابل اعتماد و موفقیت در دنیای پویا شبکه و ارتباطات انتخاب کنید.