Góc tư vấn công nghệ

GPON hỗ trợ phân chia mạng và ảo hóa chức năng mạng (NFV) trong Kỷ nguyên 5G như thế nào?

02/02/2024

Có một số lý do rất chính đáng tại sao GPON nên được hỗ trợ trong việc phân chia mạng và ảo hóa chức năng mạng (NFV) trong kỷ nguyên 5G. Một số lĩnh vực chính phải được xem xét khi triển khai GPON bao gồm: độ trễ, ủy quyền Flowspace và thuật toán DBA. Hiểu biết sâu sắc về cách thức hoạt động của GPON và lý do cần sử dụng GPON là một phần quan trọng của quy trình.

GPON hỗ trợ phân chia mạng và ảo hóa chức năng mạng (NFV) trong Kỷ nguyên 5G như thế nào?

GPON DBA

Thuật toán phân bổ băng thông động (DBA) là công nghệ chủ chốt trong GPON. Nó được sử dụng để phân bổ băng thông ngược dòng trên GPON. Một số thuật toán DBA đã được thiết kế và so sánh. Một số trong số chúng phù hợp để sử dụng trong kỷ nguyên 5G. Sử dụng các thuật toán DBA khác nhau, người vận hành có thể định cấu hình và kiểm soát lượng băng thông sẽ có sẵn cho một đối tượng thuê cụ thể.

Tối ưu hóa việc sử dụng PON là rất quan trọng để đạt được chất lượng dịch vụ tốt. Một trong những tính năng quan trọng nhất của PON là khả năng cắt. Đây là khả năng của PON để chia thành các mạng con khác nhau. Trong khi phân chia mạng, các nhà khai thác có thể chỉ định các phần băng thông cho người thuê dựa trên nhu cầu của từng mạng con.

Để đạt được hiệu quả, các nhà nghiên cứu đã xem xét các phương pháp chia sẻ PON khác nhau. Chia sẻ PON giữa hai nhà khai thác mạng sẽ giúp cải thiện tính khả dụng và hiệu quả. Ngoài ra, phương pháp này sẽ không gây thêm bất kỳ độ trễ nào cho việc lập kế hoạch PON. Tuy nhiên, đây sẽ không phải là giải pháp phù hợp cho các ứng dụng có độ trễ thấp.

Hơn nữa, việc chia sẻ PON còn ở giai đoạn sơ khai. Hầu hết các hệ thống hiện có đều dựa trên các tiêu chuẩn GPON cũ hơn. Những công nghệ này đã được phát triển cho các ứng dụng thương mại và không được tối ưu hóa cho 5G.

Những phát triển gần đây trong kiến ​​trúc NFV đã tăng khả năng cắt của PON. Tuy nhiên, vẫn cần có sự chia sẻ mạng hiệu quả. Để đạt được điều này, bước đầu tiên là triển khai thuật toán DBA phù hợp.

Một số cơ chế DBA có độ trễ thấp đã được đề xuất. Tuy nhiên, không có một thuật toán duy nhất nào mang lại hiệu suất tốt nhất. Nhiều yếu tố góp phần vào độ trễ của GPON.

Thuật toán điểm cân bằng tối ưu là một kỹ thuật ghép kênh đơn giản, hiệu quả giúp tối đa hóa thông lượng lưu lượng trong khi giảm thiểu độ trễ. Sử dụng phương pháp này, các nhà khai thác có thể chỉ định các phần băng thông cho người thuê mạng một cách hiệu quả.

Cuối cùng, một sơ đồ DBA mới có tên AutoSlice được đề xuất. Công nghệ này bao gồm một mô-đun quản lý và một số proxy điều khiển. Mặc dù sơ đồ này không phải là giải pháp nhiều người thuê thực sự nhưng nó đảm bảo khả năng mở rộng trong mạng cơ chất.

Ủy quyền luồng không gian

Kỷ nguyên 5G đòi hỏi kiến ​​trúc mạng có độ trễ thấp và băng thông cao. Điều này đạt được thông qua kiến ​​trúc PON linh hoạt. Nó cung cấp khả năng hỗ trợ nhiều thiết bị trong cùng một mạng cùng một lúc. Nó cũng cho phép khả năng mở rộng quy mô dịch vụ theo nhu cầu của khách hàng.

Một trong những khía cạnh nổi bật nhất của mạng 5G là khả năng phân chia và chia sẻ mạng. Phân chia mạng là một phương pháp hiệu quả để chia mạng thành các phân đoạn nhằm đáp ứng các ứng dụng và nhu cầu khác nhau. Một lát là một thành phần của các tài nguyên chuyên dụng. Mỗi lát được liên kết với một chính sách hoạt động cụ thể.

Ví dụ: một lát có thể được gán cho một đối tượng thuê hoặc nhà điều hành mạng ảo cụ thể. Các nhà khai thác mạng ảo khác nhau có thể trao đổi dung lượng dư thừa với nhau để tối đa hóa mức sử dụng. Những nguồn lực này có thể được sử dụng trong thời gian cao điểm để đảm bảo cung cấp dịch vụ tốt hơn.

Một số khung NFV đã được phát triển để cải thiện khả năng ảo hóa các chức năng PON. Chúng bao gồm Bộ lập lịch lát cắt và thuật toán Phân bổ băng thông động. Ngoài những điều trên, một công cụ quy tắc Chính sách cắt không gian dòng chảy đã được phát triển để tự động dịch các chính sách mặt phẳng quản lý cơ chất.

Khả năng cắt của PON rất quan trọng để đạt được sự cách ly tốt hơn. Việc sử dụng chính sách cắt Flowspace có thể giúp đảm bảo rằng các kỹ thuật cắt khác nhau không được sử dụng bởi một mạng ảo. Ngoài ra, khả năng cắt của PON có thể cải thiện hiệu quả băng thông.

Có hai phương pháp chính để kiểm soát việc cắt mạng ảo: Toàn cổng và nội bộ PHY. Cả hai kỹ thuật đều có khả năng mang lại hiệu suất hợp lý trong độ trễ mặt phẳng điều khiển có thể chấp nhận được.

Một tùy chọn khác để quản lý việc cắt PON ảo hóa là Trình quản lý chức năng mạng ảo (VNFM). VNFM là phần mềm triển khai cho phép quản lý tất cả các chức năng của mạng. Bằng cách sử dụng phương pháp này, một mạng ảo có thể được tạo ra để phù hợp với nhu cầu của nhiều người thuê khác nhau.

Bất chấp khả năng phân chia của PON, cách tiếp cận nhiều bên thuê để cho phép phân chia mạng vẫn còn ở giai đoạn sơ khai. Nỗ lực đầu tiên nhằm kích hoạt nhiều bên thuê thực sự trên mặt phẳng điều khiển của PON hỗ trợ OpenFlow là FlowVisor. Tuy nhiên, FlowVisor chỉ hỗ trợ một phần ảo hóa mạng.

Tự động cắt

Phân chia mạng là một phần không thể thiếu của mạng được xác định bằng phần mềm (SDN) và được sử dụng để phân chia lưu lượng truy cập trên các mạng. Nó giúp các nhà cung cấp mạng định cấu hình và quản lý các tài nguyên chuyên dụng trong khi vẫn duy trì sự mạnh mẽ của toàn bộ mạng. Với công nghệ này, các nhà khai thác có thể cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau trên cùng một mạng.

Mục tiêu chính của việc phân chia mạng là mang lại sự linh hoạt để hỗ trợ nhiều mô hình kinh doanh doanh nghiệp khác nhau. Điều này cho phép các nhà khai thác phân biệt các dịch vụ cung cấp bằng cách cung cấp nhiều loại lưu lượng khác nhau. Khi nhu cầu lưu lượng tăng lên, các đặc tính hiệu suất mạng cũng phải được tối ưu hóa cho các ứng dụng công nghiệp mới nổi.

Quá trình cắt bắt đầu bằng việc tạo một mẫu lát mạng. Mẫu mô tả các đặc điểm của phần mạng, chẳng hạn như chính sách, các giai đoạn trong vòng đời, giám sát và SLA. Ngoài ra, nó có thể chứa danh sách các thành phần NFV.

Khi lát mạng đã được xác định, Bộ lập lịch lát sẽ giao tiếp với nhà điều hành mạng để kiểm soát tài nguyên băng thông theo cách TDM. Ngoài ra, Slicing Manager xác định xem có tạo một lát mạng mới hay không.

NSI, hay Network Slice Instance, là phiên bản ảo hóa của NS cơ bản. NSI có thể được khởi tạo, thu nhỏ hoặc chấm dứt. NSI cũng có thể phải chịu các hành động tự phục hồi.

Mỗi lát mạng xác định một tập hợp con các tài nguyên có sẵn cho một ứng dụng cụ thể. Những lát này có thể được sở hữu bởi các tổ chức khác nhau. Bằng cách sử dụng Bộ lập lịch lát, người vận hành có thể định cấu hình, kiểm soát và phân phối các lát băng thông cho các đối tượng thuê khác nhau.

Một chức năng quan trọng khác của NSI là Trình quản lý vòng đời Slice. Chức năng này chịu trách nhiệm quản lý vòng đời NSI. Ví dụ: nó có thể quyết định xem có nên chỉ định dịch vụ dành cho khách hàng vào một lát mạng hay không.

Khi Bộ lập lịch lát cắt giao tiếp với nhà điều hành mạng, nó sẽ kích hoạt việc khởi tạo các NS cơ bản. Sau khi NSI được thiết lập và chạy, Trình quản lý vòng đời Slice có thể giám sát nó và sử dụng nó để xác định hiệu suất của một slice.

Kiến trúc phân chia mạng 5G có thể hỗ trợ tốc độ lên tới 4 Gbps và các mạng logic độc lập đa kênh. Kết quả là một mạng hội tụ có thể lập trình linh hoạt.

Độ trễ GPON

Phân chia mạng là một công nghệ thiết yếu cho 5G, cung cấp cho các nhà khai thác mạng các mô hình kinh doanh và dịch vụ mới. Ngoài ra, nó còn tăng hiệu quả hoạt động và giảm thời gian tiếp thị các dịch vụ mới. Tính linh hoạt của nó cho phép triển khai nhiều mạng ảo trên cơ sở hạ tầng vật lý được chia sẻ duy nhất.

Kiến trúc của các lát mạng được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của bất kỳ ứng dụng mạng nào. Điều này giúp các nhà cung cấp mạng phân biệt mô hình kinh doanh của họ và cung cấp chất lượng dịch vụ phù hợp cho từng trường hợp sử dụng. Một slice đại diện cho một tập hợp con các tài nguyên mạng sẵn có. Tuy nhiên, giới hạn của slice phụ thuộc vào thiết lập phần cứng cơ bản.

Để giảm thiểu ảnh hưởng của độ trễ trên mạng, thuật toán điểm cân bằng tối ưu được sử dụng. Nó ghép kênh lưu lượng trong mạng một cách hiệu quả và đảm bảo giới hạn độ trễ nghiêm ngặt cho các ứng dụng thời gian thực. Hơn nữa, thuật toán đề xuất đạt được sự cách ly thích hợp giữa những người dùng.

Cắt lát không phải là điều mới mẻ đối với ngành viễn thông. Nó bắt nguồn từ việc triển khai sớm Vlan. Tuy nhiên, bây giờ trọng tâm đã thay đổi. Với sự ra đời của 5G, áp lực ngày càng tăng đối với các nhà khai thác trong việc triển khai các dự án thí điểm cắt mạng. Các mạng này sẽ có khả năng mở rộng cao hơn và có thể đáp ứng số lượng thiết bị được kết nối lớn hơn. Họ cũng sẽ hỗ trợ các trường hợp sử dụng sáng tạo như thiết bị Internet of Things (IoT).

Một trong những công nghệ chính để phân chia mạng 5G là ảo hóa chức năng mạng (NFV). NfV là một khung mạng mở, được xác định bằng phần mềm, có thể được triển khai để cho phép nhiều mạng ảo chạy trên một mạng vật lý được chia sẻ duy nhất. Ví dụ: một nhà khai thác mạng ảo có thể trao đổi dung lượng với một nhà khai thác mạng khác. Cuối cùng, điều này sẽ cho phép nhà cung cấp cơ sở hạ tầng sử dụng tài nguyên hiệu quả hơn và phục vụ nhiều khách hàng hơn trong thời gian cao điểm.

Đối với phần cứng cơ bản, hầu hết các hệ thống đều dựa trên các tiêu chuẩn GPON cũ hơn. Tuy nhiên, chúng có thể được nâng cấp lên tiêu chuẩn WDM-PON. Bằng cách chuyển đổi TDM PON truyền thống thành WDM PON, các nhà khai thác có thể đáp ứng nhiều điểm cuối hơn và hỗ trợ băng thông cao hơn. Ngoài ra, WDM-PON thân thiện với người dùng hơn và yêu cầu lượng sợi thấp hơn.

Các bài viết bạn có thể quan tâm và muốn tìm hiểu:

Mục đích của dây nhảy quang fiber optic patch cord là gì?
Mẹo mua đầu nối cáp quang Fiber Optic Connectors
Hộp phân phối sợi quang Fiber Distribution Box là gì?
Những điều cần biết về hộp phân phối cáp quang Fiber Distribution Box
Cáp quang Fiber optic cables được sử dụng để làm gì?
Mẹo chọn dây nhảy quang Fiber Patch Cord để kết nối

Các tin bài khác