Сетевые функции в сетях 5g. А. Р. Астахова обучающаяся2гокурсаИнститутаинфокоммуникационные технологии и системы связи С. В. Шахтанов
 Скачать 1.45 Mb.
|
|
УДК 654.15 А. Р. Астахова обучающаяся2-гокурсаИнститутаинфокоммуникационные технологии и системы связи С. В. Шахтанов к.т.н.,доценткафедры«Инфокоммуникационные технологии и системы связи», Мастер связи РФ ГБОУВОНГИЭУ,Княгинино СЕТЕВЫЕ ФУНКЦИИ В СЕТЯХ 5G Аннотация: В работе рассмотрены основные сетевые функции пятого поколения мобильной связи vEPS. Сетевые функции позволят оператору строить гибкую, масштабируемую систему ядра мобильной сети, которая будет автоматически подстраиваться под внешние условия и отличаться простотой в обслуживании. Ключевые слова: сети 5G, сетевые функции, позиционирование, телекоммуникации, шлюз, трафик, топология, сервисные цепочки. Введение. Лавинообразный рост трафика и пропорциональное увеличение капитальных и операционных затрат (CAPEX и OPEX) операторов связи за счет установки дополнительного программного и аппаратного обеспечения, их приобретения, транспортировки, обслуживания и так далее, никак не компенсируются увеличением доходов оператора. Этим обусловлен интерес к созданию технологических возможностей для реализации специализированных телекоммуникационных решений сделать процессы OSS более универсальным и доступным. Объект исследования. 5G — это мобильная радиосвязь последнего поколения, способная работать в соответствии с предыдущими телекоммуникационными стандартами. Преимущество 5G заключается в услугах и сетевом позиционировании, при этом точность определения местоположения может варьироваться от единиц метров до сантиметров в зависимости от варианта использования. Методы: Виртуализация сетевых функций (NFV). Одним из перспективных направлений использования новых возможностей NFV (Network Function Virtualization), привлекающим внимание операторов мобильных сетей, является виртуальное мобильное ядро (vЕРС). На рисунке 1 представлены виртуальные сетевые функции (VNF), которые являются реализацией сетевых функций МР и располагаются на инфраструктуре NFV (NFVI). NFVI состоит из виртуальных ресурсов, которые абстрагируются и логически связываются с основными аппаратными ресурсами (вычислительная мощность, память и сетевая обработка) через уровень виртуализации.  Рисунок 1. Модель NFV системы  Рис. 2. Архитектура сети 46 Концепция проекта виртуального мобильного ядра vEPC заключается в том, что элементы ЕРС ядра, такие как элемент управления мобильностью (ММЕ), функция предоставления политик и правил начисления платы (РСRF), сервер данных домашних абонентов (НSS), обслуживающий шлюз (SGW) и шлюз сети пакетной передачи данных (PGW), представленные на рис. 2, могут быть заменены их виртуальными программными копиями, как показано на рис. 3.  Рисунок 2. Архитектура сети 4G Важным аспектом ЕРС архитектуры является разделение плоскости управления и плоскости данных. При этом каждая из функций может быть расположена на выделенных аппаратных мощностях или делить их с другой функцией, а также может быть запущена в любом количестве экземпляров.  Рисунок 3. Архитектура vEPS Важным аспектом ЕРС архитектуры является разделение плоскости управления и плоскости данных. При этом каждая из функций может быть расположена на выделенных аппаратных мощностях или делить их с другой функцией, а также может быть запущена в любом количестве экземпляров.  Рисунок 4. Сигнальная сервисная цепочка процедуры Attach Рисунок 4 показывает сервисную цепочку, определяющую обработку трафика в плоскости управления (CSC) для процедуры NAS Аttach, где все ЕРС функции участвуют в сигнализации управления. Здесь переход к следующей функции осуществляется только после того, как завершена обработка текущей. Следовательно, сигнализация плоскости управления может быть представлена как цепочка последовательных взаимодействий между ЕРС функциями. В связи с тем, что все VNF реализованы в виде функций с сохранением состояния, в дальнейшем обратный путь прохождения трафика будет предопределён как трафик сигнализации и как пользовательских данных. На рис. 5 приводится предполагаемая сетевая топология ЕРС сети. Трафик от UE агрегируется в точках агрегации трафика (ТАТ). Агрегированный трафик формирует потоки, которые начинаются в ТАТ и заканчиваются на шлюзе приложения или наоборот. Шлюзы приложений в представленной архитектуре — это точки доступа мобильного ядра к другим сетям. Например, видеотрафик пойдёт на шлюз приложения, который имеет связь с сетью провайдера видеоконтента.  Рисунок 5. Топология сетевой архитектуры Анализ результатов: Для подсчёта суммарной задержки прохождения трафика внутри сервисной цепочки вводится параметр задержки передачи данных по каналу (τl) и задержки обработки трафика виртуальной функцией (τf), из которых суммарно будет складываться общая задержка прохождения трафика сквозь сервисную цепочку, и которая должна будет удовлетворять общему требованию к задержке (Тsc) для каждой конкретной sс. Оба параметра τl и τf, зависят от нагрузки, размера пакетов и их количества. В общем случае параметры зависимы от BsckfiB определённой виртуальной функции, и представлены на рис. 6.  Рисунок 6. Точки задержки прохождения трафика через сервисную цепочку Сумма задержек передачи трафика по всем каналам и обработки данных всеми виртуальными функциями сервисной цепочки (sc) не превышает требование к задержке данной sс. Заключение: В целом рассмотренные особенности концепции NFV для построения VЕРС позволят оператору строить гибкую, масштабируемую систему ядра мобильной сети, которая будет автоматически подстраиваться под внешние условия и отличаться простотой в обслуживании. ЛИТЕРАТУРА: Гольдштейн Б.С. Инфокоммуникационные сети и системы. – СПб.: БВХ – Петербург. 2019. 208 с. Гольдштейн Б.С., А.К. Гринева Виртуализация сетевых функций vEPS в сетях 5G./ Вестник связи, № 7, 2020, с. 14-20 Digital cellular telecommunications system (Phase 2+) (GSM); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); LTE; 5G/ ETSI TR 121 915. Release description; Release 15 (3GPP TR 21.915 version 15.0.0 Release 15) 2019-10. [Электронный ресурс] (дата обращения: 14.09.2022) |