Network Slicing: chiave di volta per la tecnologia 5G

Caratteristiche e requisiti di rete

Il Network Slicing promette di trasformare una rete “best effort“ in una nettamente più affidabile. L’idea di base è quella di realizzare reti logiche virtuali, chiamate “Network Slice”, che condividono la medesima infrastruttura fisica di accesso e trasporto, per supportare diversi casi applicativi con caratteristiche e requisiti particolari. Una stessa rete può avere molteplici slice, ciascuna dedicata a servizi o clienti specifici. Questa infrastruttura garantisce una maggiore flessibilità, un uso efficiente delle risorse e maggiori opportunità di business. Lo slicing, però, può costituire un rischio per il software di rete ed è per questo motivo che le network slice sono semplici da gestire e cambiano in modo dinamico in caso di eventi eccezionali.

Network Slicing: suddividere la stessa rete in diverse parti

Uno dei vantaggi delle reti mobili 5G consiste nella possibilità di fornire connessioni a banda larga e a bassa latenza, anche in presenza di un numero elevato di dispositivi connessi. Ciascun caso applicativo ha diversi requisiti, anche ortogonali in termini di qualità e molti di questi riescono a garantire una certa efficienza in scenari di condivisione dell’infrastruttura.

Ad esempio, nel caso di un veicolo a guida autonoma si richiede bassa latenza e alta affidabilità per questioni di sicurezza, ma come caso applicativo di realtà virtuale richiede un throughput elevato con un’affidabilità media, poiché la perdita di pochi pixel, frame o una risoluzione inferiore può essere sostenibile. Questi due parametri qualitativi possono essere concessi contemporaneamente dalla stessa infrastruttura fisica. Sullo stesso hardware, è inoltre possibile creare una sezione di rete per supportare quella del veicolo, con uno specifico KPI in termini di latenza e un'altra sezione per fornire un throughput più elevato per le applicazioni VR.

Sarà possibile, inoltre, implementare il Network Slicing grazie all’uso frequente del paradigma Software Defined Networking (SDN), che contribuisce al controllo dei vari dispositivi coinvolti, insieme alla Network Functions Virtualization (NFV), che crea funzioni logicamente dedicate per ciascuno dei segmenti.

Ad esempio, gli operatori di rete mobile possono suddividere la rete in sottoreti virtuali più piccole connettendole tra loro. Dal momento che ciascuna sottorete virtuale offre diverse funzionalità, è possibile adattare i servizi e le funzioni alle specifiche esigenze del cliente. Lo slicing può essere utilizzato per suddividere la rete di accesso wireless, così come i componenti principali dell’Evolved Packet Core (EPC) o dei data center. Le caratteristiche del Network Slicing si traducono in flessibilità, un’unica infrastruttura, isolamento e rete dedicata.

Perchè il Network Slicing?

Il Network Slicing è necessario quando ogni applicazione deve “vedere” una rete configurata in modo ottimale per poterne gestire il traffico. Tale esigenza viene soddisfatta mediante lo slicing, anche se la rete che viene visualizzata dall’applicazione è soltanto una parte, detta anche “slice”, virtuale della rete fisica. Il vantaggio del Network Slicing consiste, quindi, nel mostrare la rete ideale ad un’applicazione.

Le varie sezioni della rete fisica sono anche isolate tra loro e questo fatto garantisce, ad esempio, una maggiore sicurezza di comunicazione e la possibilità di modificare il funzionamento di una slice senza influenzare quello delle altre. Ciò significa che, per esempio, un operatore può modificare radicalmente un servizio offerto ai clienti, agendo in modo mirato. In questa situazione, è anche possibile condurre test e ricerche su sezioni dedicate, in cui ciascuna slice può rispecchiare una rete di produzione, senza influire sulle altre sezioni che servono la rete attiva con reali servizi al vertice.

Quando usarlo?

Il Network Slicing risulta necessario quando il provider di rete desidera condividere un’infrastruttura hardware comune per supportare diversi servizi, ognuno con requisiti specifici. Esso permette una condivisione flessibile e più efficiente dell’infrastruttura, poiché la slice virtuale può essere “realizzata su misura” per uno specifico servizio, senza includere tutte le funzionalità della rete sottostante.

Si può dire che lo slicing è utile ogni qualvolta che vi è un’infrastruttura comune in cui è disponibile una personalizzazione su richiesta, garantendo isolamento, alte prestazioni, scalabilità e supporto per scenari multivendor e multioperatore.

Attori e applicazioni principali

La suddivisione di rete sarà vantaggiosa per i vari attori che sapranno sfruttare un’infrastruttura hardware condivisa, capace di supportare un gran numero di reti logiche e virtuali, mettendo a disposizione servizi diversi e indipendenti.

Tali attori possono essere gli sviluppatori, i provider o gli utenti dei servizi virtuali in questione. I settori di mercato coinvolti dall’impatto del Network Slicing sono diversi: multimediale, operatori nel campo delle telecomunicazioni e virtuali, turismo, energia, salute, smart city, sicurezza pubblica, produzione, logistica, agricoltura, automotive, retail, Industrie 4.0 ed infine IoT.

L’esperienza di Reply nel Network Slicing

Reply dispone di un’esperienza consolidata grazie al lavoro condotto su diversi progetti e allo sviluppo di molteplici casi d’utilizzo del 5G per gran parte delle aree di mercato.

Di recente Reply ha promosso la crescita di Zeetta Networks, una start-up innovativa con sede a Bristol che opera nel campo del Software Defined Networking. Con l’integrazione e il miglioramento delle tecnologie open source, questa azienda ha sviluppato NetOS, un software di orchestrazione della rete in grado di gestire reti complesse multivendor e multipiattaforma in modo semplificato e astratto, implementando anche funzionalità di slicing. Zeetta Networks è molto attiva nel campo delle sperimentazioni e delle prove con il 5G, con progetti riguardanti le Smart City, l'IoT, LTE privata e slicing.

Reply ha messo a punto laboratori di innovazione di rete mobile che integrano la piattaforma NetOS con tutte le risorse utili per dimostrare casi d'uso e scenari del 5G, nonché il concetto di slicing di azienda; ha inoltre sperimentato come armonizzare lo slicing all’interno di un’organizzazione Telco con il Network Slicing 5G.

In conclusione, risulta possibile aggiungere lo slicing su piattaforme come Access 4.0, un’edge cloud basata su open source per l’accesso tra utente finale e la rete principale, di cui Reply è partner di co-sviluppo di Deutsche Telekom AG, adatto per l’accesso attraverso fibra a banda larga (GPON) nonché altre tecnologie come le Radio Access Network (RAN) e il 5G.