По мере развертывания 5G операторы перестраивают сети по лекалам управляемых сервисами архитектур.
Благодаря повышенной скорости передачи данных и сверхнизким задержкам 5G обладает мощным потенциалом для запуска услуг нового поколения. Чтобы воспользоваться открывающимися возможностями, телеком-операторы стремятся перенести обработку данных и вычислительные мощности поближе к конечному пользователю. Причем конечным пользователем может быть что угодно, от банального смартфона до беспилотного автомобиля или робота на производственной линии, которые становятся частью 100% программно-определяемой сети. Поэтому периферийные вычисления и облачные функции занимают ключевое место в планах операторов по превращению сетей 5G в приносящие доход платформы для предоставления услуг следующего поколения, включая принципиально новые решения для вертикальных рынков. Здесь также открывается путь к дополнительной пользе для общества за счет более эффективного использования технических и человеческих ресурсов.
Архитектура, управляемая сервисами
Стандартизация 5G носит принципиально новый характер и фокусируется на сервисах, ПО, стандартизованных API и модели безопасности. Одной из составляющих перехода на архитектуры, управляемой сервисами, является переход от виртуальных машин к облачным сетевым функциям, который, в свою очередь, опирается на модернизацию существующих приложений, развитие операционного инструментария Kubernetes и непрерывную эволюцию решений OSS/BSS.
На периферии сети виртуализация сетевых функций (NFV) уже применяется на сайтах агрегации. Здесь операторы используют OpenStack с распределенными узлами для построения программно-определяемых WAN-сетей (SD-WAN) и мобильных приложений. Следующим шагом станет внедрение облачно-ориентированных приложений на контейнерных Kubernetes-платформах на уровне ядра сетей 5G Core (5GC) и сетей радиодоступа RAN. Здесь многое зависит от доступности 5G-спектра, степени зрелости приложений и уровня экономической активности.
Технология сквозного сетевого сегментирования (network slicing) пока находится в демо-фазе, и поставщики радио-решений и систем 5GC изучают возможности ее комплексной реализации по всему стеку, от сетей RAN до систем уровня core. Открытые интерфейсы и протоколы для реализации этих возможностей в совместно используемых RAN-сетях 5G — мульти-вендорных и мульти-операторных — пока находятся в стадии разработки. В качестве одного из направлений реализации сквозного сегментирования сети изучается возможность применения искусственного интеллекта для автоматизации принятия операционных решений в контексте общей облачной инфраструктуры.
Контейнеры
Контейнеризованные core-системы станут сердцем нативно облачных сетей 5G. Управление и масштабирование контейнерных сетевых приложений на принципах модульных микросервисов поможет оператору динамически оркестрировать и наращивать мощности сервисов в распределенной архитектуре.
Открытые API, позволяющие сетевым функциям подключаться и взаимодействовать друг с другом, помогут оператору расширить виртуализацию за пределы централизованных операционных core-сайтов и охватить периферию своей сети, включая сайты приложений для сетей RAN, которыми управляет оператор. Когда весь технологический стек предприятия — приложения, сеть и платформы обработки данных — построен на приложениях и сервисах с открытым кодом, использующих для связи открытые API, оператор получает значительный прирост гибкости, согласованности и безопасности непосредственно на уровне архитектуры.
Стремясь создать такую открытую сеть, операторы неизбежно придут к мысли о единой в рамках своей организации инфраструктуры. Некоторые операторы уже внедрили такие горизонтальные облачные платформы и добились значительного сокращения эксплуатационных расходов и сроков вывода на рынок. В частности, турецкий оператор Turkcell сократил время запуска новых услуг на 66% и втрое ускорил возврат инвестиций.
Экономика облачных решений
Переход на облачные технологии часто воспринимается как способ повысить эффективность и сократить затраты. Однако кроме облака есть и другие стратегии, и операторы выбирают между ними, стремясь максимизировать доходы при минимизации рисков. Чтобы подкрепить такой выбор цифрами, специалисты Red Hat воспользовались программой Business Analytics Engine (BAE) компании ACG Research и смоделировали сеть провайдера первого уровня (оператор Tier 1). Результаты исследования показывают, что по сравнению с вертикально интегрированными решениями открытое интегрированное горизонтальное облако снижает операционные расходы (OPEX) на 40%, а совокупную стоимость владения (TCO) — на 30% на пятилетнем интервале.
В этом исследовании также отдельно изучались сети RAN, поскольку они имеют важное значение для пользовательского опыта и, как правило, отличаются высокой стоимостью и необходимостью использовать специализированное ПО и аппаратное обеспечение, модернизация и масштабирование которых — задача не из легких. При оценке экономических выгод виртуализации сетей RAN также использовалась система BAE, с помощью которой специалисты Red Hat сравнили показатели TCO для виртуализованной радиосети (vRAN) и обычной распределенной радиосети (DRAN), в которой блоки RU и BBU размещаются на каждом радиобъекте. Оказалось, что в пятилетней перспективе vRAN требует вдвое меньше капвложений по сравнению DRAN, что связано с более низкими затратами на серверы и соответствующую инфраструктуру, необходимые для обработки BBU. Это обусловлено сокращением количества серверных площадок и стоимостью оборудования BBU, которое устанавливается в сетях DRAN на каждой соте. Также выяснилось, что показатели OPEX для vRAN на 40% ниже, чем для DRAN, из-за сокращения требующихся площадей, затрат на аренду площадок и оптоволокна, затрат на обслуживание BBU, в том числе затрат на электроснабжение и охлаждение. В целом расчетная экономия TCO достигает 44% при условии полной виртуализации RAN-сети 4G/LTE и роста сети за счет ввода в строй новых и расширения существующих сот.
Оперативность и инновационность
Еще один важный для операторов вопрос заключается в том, надо ли тащить vRAN, развернутые в сетях 4G/LTE, в сети 5G, или же стоит начать с чистого листа, как это сделал японский оператор Rakuten Mobile, создавший полностью облачную мобильную сеть исключительно на базе открытого ПО и стандартов, и поднявший тем самым свою оперативность и инновационность на принципиально новый уровень, выгодно отличающий его от традиционных операторов мобильной связи в момент наступления эпохи 5G.
При этом виртуализация может стать отличной возможностью для провайдеров работать с локальными поставщиками отдельных компонентов в противовес крупным производителям вертикально интегрированных решений. Например, многие даже традиционные телеком-функции — SMSC, USSDC, CAMEL-GW, RCS и др. — уже доступны в виртуализованном виде, а при наличии у оператора облачной платформы эффективность их эксплуатации увеличится. Говоря о 4G++ и 5G, закладывающих уже на уровне архитектуры микросервисный и нативный облачный подход, возможности выбора поставщиков того или иного элемента еще более увеличиваются. Например, крошечный вендор может разработать SMSF, а более крупный — RCAF и SCEF. При этом функциональная совместимость обеспечивается за счет следования подробным телекоммуникационным стандартам, в первую очередь 3GPP. Сложностей в таком подходе тоже добавляется, но онбординг каждой последующей функции на облачную платформу дается проще, а основной пласт проблем с разграничением зон ответственности, получением новых компетенций персоналом телеком-оператора, валидацией решений на готовность к промышленной эксплуатации, модификацией внутренних процессов оператора решается на 90% при создании облачной платформы. При любом средне- и тем более долгосрочном планировании преимущества уверенно перевешивают: снижение затрат за счет более широкого выбора, снижение внутренних затрат за счет большей автоматизации, ускорение внедрения новых технологий и запуска новых сервисов для пользователей. Оглядываясь на опыт различных телеком-операторов по всему миру за последние
