5Gトランスポートネットワークにおけるルーティング

5G Cell Site5Gはモバイルネットワーク事業者(MNO)に幅広い新サービス提供の機会をもたらします。 これらの新しいサービスは、デバイスを接続するエンド ユーザーよりも、モノを接続する企業に重点を置くため、新しいネットワーク アーキテクチャとトランスポート ネットワークへの多大な投資が必要になります。
5Gトランスポートネットワークは、ディスアグリゲーションされたRANコンポーネントを一つに結合し、セルサイトをコアネットワークに接続する接着剤です。5G では、RAN は無線ユニット(RU)、分散ユニット(DU)、および集約ユニット(CU)で構成されています。RUはセルサイトに設置される一方で、DUとCUはリモートに設置され、仮想化され、コストを削減するためにリソースプールとして運用されます。 この柔軟な RAN ディスアグリゲーションには、図に示すように、さまざまな RANの 展開に関するオプションごとに、フロントホール、ミッドホール、バックホールのための特定のパフォーマンス要件があります。それぞれ遅延と距離の要件が定義されます。

5G Transport Options

新しい 5G トランスポート ネットワークがサポートする必要があるその他の要件:

  • ユーザー機器の速度が、数Gbpsのレンジに拡大できるだけの、セルサイトあたりの帯域幅の大幅な増加
  • より多くのセルサイト、特に2025年に840万に倍増すると予想されるスモールセル
  • 厳しい遅延と帯域幅要件を基にした新しいサービス
  • 共通ネットワーク インフラストラクチャ上の異なるアプリケーションをサポートするネットワーク スライシング

5Gサービスは、堅牢で近代的なトランスポートネットワークなしでは提供できません。トラフィックをサービス レベル要件に合うように管理するためには、ルーティングはこれらのネットワークに必須です。エンド ユーザーが 5G のより大きな帯域幅を活用するに従い、トランスポート ネットワークも増加する総トラフィック量に合わせ、その処理能力を拡張する必要があります。さらに、多くのオペレータは、さまざまなネットワークを統合することを計画しています。5Gでは、コアとアクセスネットワークの両方を統合することができ、セルータワーを接続するのと同じファイバー設備がビジネスおよび家庭向けの有線サービスを処理することもできます。

仮想化とクラウド

仮想化とクラウドは、5Gサービスを経済的かつ大規模に展開するために必須です。 ネットワーク機能仮想化 (NFV) は、ネットワーク オペレータがベンダー独自のハードウェアからソフトウェア実装に移行するための基盤を提供します。ETSI や OPNFVのような NFV 推進団体は数多くあります。企業と同様に、事業者は、汎用ハードウェアを使用した仮想化の経済的および運用上の利点を理解しています。仮想化により、新しいネットワーク サービスとアプリケーションがオンデマンドで提供できるようになり、サービス プロバイダのスケーラビリティと俊敏性が向上します。

NFVは、5Gの遅延時間要件を満たすように仮想化ネットワーク機器を稼働させるセルータワーにより近づけるように、5Gオペレータがコンピューティングリソースに投資することを要求します。これらの設備は、ETSIのマルチアクセスエッジコンピューティング(MEC)のようなより広いエッジコンピューティングアプリケーションにも使用できます。工場、医療、ドローン、輸送などの多くの新しい5Gアプリケーションでは、信頼性と遅延時間の要件が帯域幅の要件を上回ります。これらは、エンド ユーザーの近くにエッジ コンピューティングを統合することによって可能となります。

セル サイト ゲートウェイ ルータ

ネットワークは IP ベースであり、遅延時間を含む厳しい要件があるため、サービス プロバイダはルーティングを広範囲に使用します。テレコムインフラプロジェクト(TIP)のディスアグリゲートセルサイトゲートウェイ(DCSG)プロジェクトは、ルータごとに少数のセルサイトを接続するためのハードウェアとソフトウェアの要件を指定しています。さらに、ビジネスサービスとブロードバンドサービスを接続し、カバーするためにDCSGの利用を想定しています。DCSG は MPLS、セグメント ルーティング、QoS、およびタイミングと同期をサポートします。異なるサービス レベルを提供する機能は、ネットワーク スライスを使用するサービスにとって重要です。基本的に、サービス情報にルーティングを使用することは、5G トランスポート ネットワーク上で実行されるさまざまなアプリケーションのパフォーマンスを確保するために重要となります。

仮想ルーティングの必要性

ルーティングが柔軟、かつ非常に高コスト効率でなければならないことにより、仮想ルーティングへの関心が高くなります。既存ルーティング ベンダーは、論理ルータ、仮想ルーティングとフォワーディング (VRF) と分割などのアプローチでルータの仮想化を実装しようとしてきました。しかしながら、これらのいずれも、特にコストに関して、完全な要件を満たしていません。

サーバの仮想化と同様に、仮想ルータは、所定のハードウェア内部の複数の分割されたワークロードの 1 つでなければなりません。つまり、1 つのハードウェア上に複数のルーティング要素が存在しなければならないことを意味します。ルーティング要素は、独自のコントロール プレーンと専用のフォワーディングリソース (論理ポートまたは物理ポート) を持つ分割された管理ドメインである必要があります。

RANシェアリングは、複数のモバイルネットワーク事業者が資本コストを共有し、顧客により良いサービスを提供するために、無線アクセスネットワークインフラストラクチャを共有する方法です。仮想ルーティングは、コントロール プレーンと管理ドメインの両方の完全な分割により、各サービス プロバイダが操作および管理できる独自のルータを持つことを可能とします。これは、セル サイト ゲートウェイに複数の仮想ルータを配置することで完遂されます。

DCSG の場合と同様に、セル サイト ゲートウェイ ルータで使用される ASIC を指定する MNO が増えています。ルータ仮想化に対するヴォルタ(Volta)のクラウドベースのアプローチは、これらのASICベースのプラットフォームに複数の仮想ルータを実装する唯一の手段を提供します。これは、RANシェアリング、ネットワークスライス、MECなどのアプリケーションをサポートするために重要になります。サーバー上で実行されているルータ ソフトウェアの VM または VNF は、コンピューティング インフラストラクチャ内で利用される場合がありますが、5G トランスポート インフラストラクチャのスループットまたはコスト要件を満たすのは難しいでしょう。

5Gエッジ構築への初期投資には、より多くのルーティングが含まれるため、MNOは、選択の将来性担保のため、選択がこの一連の要件を確実に満たすようにする必要があります。仮想化とディスアグリゲーションは、コストを低く抑え続けることに役立ちます。また、これらはMNOが収益までの時間を最大限に活用可能とするサービスの俊敏性にとっても重要です。