Freischalten von Smart Kernnetzwerk Slicing für IoT und MVNOs
Network Slicing ist eine der wichtigsten 5G-Innovationen, die Mobilfunkbetreibern zur Verfügung stehen.
Branchenweit überschlagen sich die Experten vor Begeisterung über die künftigen Vorteile. Allerdings sind sich weniger Menschen darüber im Klaren, dass einige Aspekte ihrer technologischen Auswirkungen bereits heute genutzt werden können. Durch Network Slicing kann ein Mobilfunkbetreiber ein physisches Netzwerk effektiv in mehrere logische Netzwerke (Network Slices) unterteilen. Jeder „Slice“ ist so eingerichtet, dass er je nach zugrunde liegendem Anwendungsfall bestimmte Netzwerkeigenschaften wie Durchsatz, Latenz und Priorität liefert.
Dies ist besonders wichtig, da 5G-Netzwerke genutzt werden, um eine breite Palette von Anwendungsfällen in unterschiedlichen Branchen zu unterstützen – von der Automobil- und Landwirtschaft bis hin zum Gesundheitswesen, Transport, Logistik und darüber hinaus. Mit dynamischem End-to-End-Network-Slicing kann die Branche zu einem Modell übergehen, bei dem Dienste Netzwerkressourcen je nach Verkehrsbedarf erweitern oder reduzieren.
Beispielsweise erfordert Video-Streaming, das mit 5G immer häufiger zum Einsatz kommen wird, zwar einen hohen Durchsatz, ist aber im Allgemeinen in der Lage, mittlere bis hohe Latenzen zu bewältigen. Ein selbstfahrendes Auto hingegen ist auf Verbindungen mit extrem geringer Latenz angewiesen, um die Verkehrssicherheit zu gewährleisten.
In IP-Transportnetzen kann Network Slicing bis zu einem gewissen Grad durch VPN-Technologien erreicht werden. Die Besonderheit beim 5G Network Slicing liegt dagegen darin, dass es bis in das Funknetz hinein ausgeweitet werden kann. Ressourcen können dann verschiedenen Netzwerkbereichen zugewiesen und gewidmet werden. Folglich kann ein Anwendungsfall wie selbstfahrende Autos einem Netzwerksegment zugeordnet werden, das vom Funkgerät bis zum Kernnetzwerk Träger mit geringer Latenz garantiert.
Network Slicing heute
Angesichts des wachsenden Drucks, hinsichtlich der Anforderungen des Internets der Dinge (IoT) und der virtuellen Mobilfunknetzbetreiber (MVNO) immer einen Schritt voraus zu sein, zeigen Mobilfunkbetreiber zunehmend Interesse an Network Slicing auf der mobilen Kernebene in bestehenden 3G- und 4G-Netzen (die Slicing auf Funkebene nicht unterstützen).
Aktuelle Techniken zum Zuordnen von Teilnehmersitzungen zu mobilen Kernelementen wie Serving Gateways (SGW) und Packet Data Network Gateways (PGW) basieren auf Domain Name Systems (DNS) und nutzen Standort- und Access Point Name (APN)-Informationen.
Dieser Ansatz hat seine Grenzen. Erstens ist es nicht möglich, eine Reihe von Geräten oder Benutzergruppen bestimmten SGWs zuzuordnen, da zur Zuordnung der Benutzer Standortinformationen verwendet werden. Darüber hinaus besteht die einzige Möglichkeit, Benutzergruppen oder Gerätebereiche verschiedenen PGWs zuzuordnen, darin, für jede neue Benutzergruppe oder jeden neuen Gerätebereich einen neuen APN zu erstellen. Es ist eine umständliche Methode, verschiedene IoT-Anwendungsfälle auf der mobilen Kernebene zu isolieren und zu segmentieren.
Glücklicherweise gibt es technische Lösungen. F5 Networks beispielsweise kann Dienstanbietern dabei helfen, diese Schwierigkeiten heute zu überwinden. Anstatt sich bei der SGW- und/oder PGW-Auswahl für jede Benutzersitzung auf Standard-DNS-Techniken zu verlassen, kann der F5 GTP Session Director wesentlich detailliertere Entscheidungen treffen.
Jede vom Endbenutzergerät initiierte GTP-Sitzung wird abgefangen und basiert auf lokal konfigurierten Richtlinien. Die GTP-Sitzung wird dann gemäß der lokalen Richtlinie an ein SGW und/oder PGW weitergeleitet. Beispielsweise könnte ein Smart-Metering-Anwendungsfall IoT-Geräte umfassen, die mit SIM-Karten innerhalb eines bestimmten IMSI-Bereichs (International Mobile Subscriber Identity) ausgestattet sind. Die lokale Richtlinie im GTP Session Director kann diesen spezifischen IMSI-Bereich einer Reihe spezifischer SGWs und/oder PGWs zuordnen.
Dasselbe Prinzip lässt sich anwenden, wenn MVNOs den APN-Namen mit dem Mobilfunkbetreiber teilen. Auch hier zwingt der IMSI-Bereich den GTP Session Director, die zu diesem MVNO gehörenden Benutzersitzungen auf ein dediziertes PGW umzuleiten, das nur MVNO-Sitzungen verwaltet.
Das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) hat neue Elemente und Techniken (DECOR und eDECOR) definiert, um einige Slicing-Techniken vor 5G bereitzustellen. Der Session Director von F5 zeichnet sich dadurch aus, dass er nicht auf neue Attribute angewiesen ist und keine Upgrades der Netzwerkelemente erfordert, um Network Slicing auf SGW- und PGW-Ebene bereitzustellen. Dadurch wird sichergestellt, dass Mobilfunkbetreiber die Kapazität ihrer vor 5G installierten SGWs und PGWs intelligent für neue Anwendungsfälle nutzen können, ohne neue APNs erstellen zu müssen.
Erfahren Sie mehr über die Service-Provider-Lösungen von F5 unter: https://f5.com/solutions/service-provider