12.3 Manažment sieťových vrstiev v 5G
12.3 Manažment sieťových vrstiev v 5G
Základný koncept manažmentu sieťových vrstiev bol predstavený v 3GPP Rel.15 (TS 28.530). Tento koncept je založený na premise, že viaceré komunikačné služby sú poskytované prostredníctvom viacerých sieťových vrstiev. Platí:
- komunikačné služby môžu byť zabezpečované jednou alebo kombináciou viacerých sieťových vrstiev,
- vrstvy siete pozostávajú z virtuálnych podsietí (napr. podsiete virtuálnej vrstvy RAN, podsiete virtuálnej core vrstvy, podsiete virtuálnej transportnej vrstvy),
- podsiete virtuálnych vrstiev sú tvorené sieťovými funkciami (NF - Network Functions),
- sieťové funkcie môžu byť realizované kombináciou virtuálnych sieťových funkcií (VNF) a fyzických sieťových funkcii (PNF).
Na Obr. 3 je znázornené, ako podsieť sieťovej vrstvy AN-1 a podsieť sieťovej vrstvy AN-2 obsahujú odlišné sady sieťových funkcií prístupovej siete. Podobne podsiete sieťových vrstiev CN-1, CN-2 a CN-obsahujú odlišné sady sieťových funkcií core siete. Transportná vrstva (TN) zabezpečuje požadovanú konektivitu medzi sieťovými funkciami vrstiev CN a AN.
Obr. 3 Rôzne komunikačné služby poskytované viacerými podvrstvami virtuálnych sieťových vrstiev
Virtuálna vrstva podsiete A kombinuje podsieť sieťovej vrstvy AN-1 s podsieťou virtuálnej vrstvy CN-1 a príslušnou konektivitou transportnej vrstvy. Podobne je to s virtuálnymi vrstvami podsietí B a C (viď obrázok 3), pričom podsieť sieťovej vrstvy AN-2 je zdieľaná podsieťami sieťových vrstiev.
Scenáre použitia sieťových vrstiev
Medzi dva najčastejšie scenáre použitia sieťových vrstiev patria:
- sieťová vrstva ako služba,
- sieťová vrstva pre interné potreby sieťového operátora.
Sieťová vrstva ako služba (NSaaS - Network Slice as a Service) môže byť poskytovaná poskytovateľom komunikačných služieb zákazníkom komunikačných služieb vo forme služby. Táto služba umožňuje zákazníkovi komunikačnej služby využívať sieťovú vrstvu ako koncový používateľ alebo prostredníctvom manažmentového rozhrania poskytnutého poskytovateľom komunikačnej služby manažovať sieťovú vrstvu ako manažér. V prípade NSaaS môže zákazník poskytovateľovi sieťovej vrstvy definovať svoje požiadavky na činnosť sieťovej vrstvy. Tieto požiadavky sú definované prostredníctvom tzv. parametrov profilu služby (ServiceProfile parameter) a parametrov profilu sieťovej vrstvy (SliceProfile parameter). Príkladmi takýchto parametrov sú šírka pásma, požadované pokrytie a pod. (viď TS 28.541).
Sieťová vrstva pre interné potreby sieťového operátora – v tomto prípade sieťový operátor neposkytuje sieťovú vrstvu ako službu a teda nie je viditeľná pre zákazníka ale sieťový operátor využíva sieťové vrstvy interne s cieľom optimalizácie siete. Tento model umožňuje, aby zákazník využíval sieť ako koncový používateľ.
Životný cyklus sieťovej vrstvy
Sieťové vrstvy nasadené v sieťach operátorov sa musia spravovať počas celého ich životného cyklu. Typický životný cyklus vrstvy siete zahŕňa nasledujúce fázy:
- príprava,
- uvedenie do prevádzky,
- prevádzka,
- vyraďovanie z prevádzky,
Prípady použitia a potenciálne riešenia pre vytváranie sieťových vrstiev sú predmetom skúmania v 3GPP Rel-18, aby umožnili zákazníkom sieťových vrstiev mať počas fázy prevádzky prehľad o vrstvách siete, ktoré im pridelil prevádzkovateľ siete. Potenciál použitia CAPIF (Common API Framework) pre 3GPP severné API (pozri TS 23.222) v kombinácii s mechanizmami riadenia prístupu sa skúma v TR 28.824.
Merania výkonu a KPI pre vrstvy siete (TS 28.552 / 28.554)
Výkonnosť sieťových vrstiev sa monitoruje a vyhodnocuje na 3 úrovniach – na úrovni sieťovej funkcie, na úrovni podsiete sieťovej vrstvy a na úrovni sieťovej vrstvy.
Na úrovni sieťovej funkcie sa výkon sieťových funkcií a entít monitoruje z hľadiska toho, ako dobre podporujú konkrétnu sieťovú vrstvu v 5G sieti. Merania výkonu sú definované pre sieťové funkcie a entity (vrátane sieťových entít 5GC NF a NG-RAN) s určením pre každú sieťovú vrstvu (identifikovanú SNSSAI - Single Network Slice Selection Assistance Information) na tento účel v TS 28.552. Okrem toho sú merania výkonnosti ďalej rozdelené na úroveň toku QoS s určením pre každé 5QI (5G QoS Identifier).
Výkon pre úroveň podsiete sieťovej vrstvy a úroveň sieťovej vrstvy sú hodnotené pomocou KPI, ako je špecifikované v TS 28.554.
KPI pre podsieť sieťových vrstiev sú konsolidované a vypočítané na základe meraní výkonnosti jednotlivých sieťových funkcií a entít.
KPI pre sieťové vrstvy sa vypočítavajú na základe meraní výkonu podporných sieťových funkcií a entít (t. j. sieťových funkcií a entít podporujúcich monitorovanú sieťovú vrstvu).
SNSSAI
SNSSAI (Single Network Slice Selection Assistance Information) je koncept zavedený v architektúre 5G siete, ktorý umožňuje efektívne a dynamické vytváranie vrstiev siete. Rozdelenie siete je kľúčovou vlastnosťou technológie 5G, ktorá umožňuje rozdeliť jedinú fyzickú sieťovú infraštruktúru do viacerých virtuálnych sieťových vrstiev, z ktorých každá je prispôsobená špecifickým požiadavkám na služby a je schopná prevádzkovať nezávislé end-to-end služby.
SNSSAI je kritickým prvkom v procese výberu a identifikácie konkrétneho segmentu siete v 5G sieťach. Slúži ako identifikátor pre konkrétny segment a poskytuje potrebné informácie pre sieť na vytvorenie a udržiavanie požadovaného segmentu. SNSSAI pozostáva z dvoch komponentov:
- S-NSSAI
(Slice-specific Network Slice Selection Assistance Information - Informácie o
asistencii pri výbere segmentov siete) - poskytuje primárnu identifikáciu
segmentu siete. Ide o štruktúrovaný informačný prvok, ktorý pozostáva z dvoch
častí:
- SST (Slice/Service Type) - predstavuje špecifický typ alebo kategóriu služby poskytovanej sieťovou vrstvou. Pomáha rozlišovať medzi rôznymi službami, ako je rozšírené mobilné širokopásmové pripojenie (eMBB), masívna komunikácia typu stroja (mMTC) a ultraspoľahlivá komunikácia s nízkou latenciou (URLLC).
- SD (Slice Differentiator) - je jedinečný identifikátor v rámci SST, ktorý ďalej rozlišuje medzi rôznymi vrstvami siete rovnakého typu služby. Umožňuje jemnú diferenciáciu služieb v rámci rovnakej kategórie služieb.
- DNN (Data Network Name - Názov dátovej siete) - predstavuje názov vrstvy siete a používa ho používateľské zariadenie (UE) na vyžiadanie vytvorenia špecifickej vrstvy siete. DNN je ľudsky čitateľný reťazec, ktorý poskytuje informácie o vrstve, ako je napríklad typ služby alebo aplikácie, ktorú podporuje.