Het belang van network slicing voor het succes van 5G

De evolutie naar een vijfde generatie mobiel netwerk betekent meer dan alleen een toegenomen capaciteit en snelheid. De centrale technologie die 5G onderscheidt van vorige generaties, en telecomoperatoren het potentieel biedt om nieuwe businessmodellen aan te boren, is network slicing.

Network slicing past dezelfde principes van software-defined networking (SDN) en network functions virtualisation (NFV) toe op mobiele telecomnetwerken. Dat wil zeggen dat functionaliteit wordt losgetrokken van de fysieke hardwarecomponenten en via software centraal wordt geconfigureerd. Het resultaat is een dynamische netwerkinfrastructuur die flexibel kan worden beheerd.

Zo kunnen via network slicing verschillende virtuele netwerken bovenop eenzelfde fysieke infrastructuur worden gebouwd. Elk virtueel netwerk is aangepast om tegemoet te komen aan de specifieke noden van een bepaalde klant, service of applicatie. Zo kan altijd de juiste quality of service worden gegarandeerd, of het nu gaat om gegarandeerde beschikbaarheid, hoge snelheid of lage latency.

Waarom van belang?

De transitie naar 5G vraagt grote investeringen van operatoren. Zo groot dat verschillende operatoren – zoals Proximus en Orange in België – zelfs hebben besloten om een deel van de 5G-netwerkinfrastructuur te delen. Die investeringen moeten op termijn natuurlijk renderen.

 

De transitie naar 5G vraagt grote investeringen van operatoren en die moeten op termijn renderen.

 

De providers rekenen daarom op het ontstaan van nieuwe businessmodellen. Telenet gaf eerder al aan dat het in 5G ‘geen business-case’ ziet voor consumenten, maar op de zakelijke markt heeft de nieuwe netwerkgeneratie naar verwachting wel veel potentieel voor providers. Bijvoorbeeld door cloud-achtige diensten aan te bieden, waarbij commerciële klanten hun eigen virtuele netwerk ter beschikking krijgen.

Telco’s beschikken daarvoor reeds over de nodige infrastructuur, maar nog niet over de juiste technologie om zo’n aanbod op een veilige manier te realiseren. Er moet een onschendbare scheiding bestaan tussen de eigen infrastructuur en het deel dat aan klanten wordt doorverkocht enerzijds, en tussen de verschillende virtuele klantennetwerken anderzijds. Daar kan 5G dankzij network slicing voor zorgen.

Het cloudmodel

Network slicing valt wellicht het best te omschrijven als een vorm van horizontale virtualisatie. 3GPP, de organisatie achter de ontwikkeling van de 5G-standaard (en 4G en 3G daarvoor), definieert network slicing als volgt:

 

Een network slice wordt gedefinieerd als een end-to-end logisch communicatienetwerk, binnen een Public Land Mobile Network (PLMN) en omvat het Core Network (CN) Control Plane (1), User Plane Network Functions (2) en 5G Access Network (AN) (3).

 

Zonder ons in de complexe details van de architectuur van een mobiel telecomnetwerk te verliezen, verwijst die definitie naar het gedeelte dat de communicatie beheert (1), het deel dat inspectie, routering en forwarding van datapakketjes uitvoert (2) en het gedeelte dat het netwerk toegankelijk maakt voor apparaten (3).

Door die drie elementen via network slicing te virtualiseren, kunnen operatoren end-to-end geïsoleerde subnetwerken aan klanten beschikbaar stellen, aangepast op hun specifieke noden. Een dergelijk model hebben we al eerder gehoord en is in de afgelopen jaren bijzonder succesvol, zelfs revolutionair, gebleken: de cloud.

Begin jaren 2000 onderzocht Amazon hoe het zijn IT-infrastructuur efficiënter kon opschalen, door applicaties los te koppelen van die infrastructuur. Het team dat daar destijds bij de e-commercereus mee bezig was, zag al snel in dat zo’n aanpak niet alleen waarde zou hebben voor Amazon alleen, maar ook voor andere bedrijven. Het voorstel kreeg groen licht van CEO Jeff Bezos en Infrastructure-as-a-Service was geboren.

Hetzelfde, maar anders

Vandaag is de cloudmarkt big business en bieden Amazon, Microsoft en Google via hun hyperscale-datacenters rekenkracht en opslagcapaciteit op maat van de klant. Dankzij 5G kunnen telecomoperatoren in de nabije toekomst op een gelijkaardige manier netwerken op maat van de klant aanbieden.

Toch mogen cloud computing en network slicing vanuit een technisch oogpunt niet één op één aan elkaar worden gelijkgesteld. Bij cloud computing worden middelen gedeeld tussen applicaties op basis van hun noden. Dat zorgt voor een optimaal gebruik van de middelen en lagere operationele kosten, omdat je de middelen als één geheel kan beheren. Het kan evenwel ook potentieel de prestaties van verschillende applicaties beïnvloeden en beveiligingsproblemen veroorzaken als de middelen niet écht gescheiden zijn.

Bij network slicing worden de ‘slices’ in theorie (voorlopig is er nog geen officiële specificatie door 3GPP vastgelegd) volledig van elkaar geïsoleerd, voor een betere security en kwaliteitscontrole. Het risico is dat dit zorgt voor een lagere efficiëntie bij het gebruik van netwerkbronnen, alsook hogere operationele kosten, omdat de segmenten onafhankelijk moeten worden beheerd.

 

Cloud computing en network slicing mogen vanuit een technisch oogpunt niet één op één aan elkaar gelijk worden gesteld.

 

Het verschil in technische benadering betekent dat cloud computing en network slicing moeilijk door één gemeenschappelijke infrastructuur kunnen worden ondersteund. Vroege toepassingen zullen de kosten voor het implementeren van network slicing moeten kunnen rechtvaardigen.

Timing

De uitdaging is of operatoren network slicing de moeite waard kunnen maken voor hun klanten, om de kost te verantwoorden. Use-cases voor 5G die je vandaag vaak als voorbeeld hoort, zijn het ondersteunen van de explosie aan data van IoT-sensoren en het streamen van grote mediabestanden (4K/8K-video, AR en VR). Dergelijke oplossingen bestaan evenwel vandaag ook al, zonder dat volwaardige 5G beschikbaar is.

Network slicing zou in deze scenario’s zeker kunnen helpen, maar is dus geen noodzaak. De extra bandbreedte per gebruiker en uitbreiding van capaciteit zijn dat ongetwijfeld wel, maar kunnen al worden gerealiseerd met een 5G-implementatie die op de bestaande 4G-infrastructuur wordt gebouwd. Deze zogenaamde 5G-NSA-netwerken (Non-Standalone) worden vandaag reeds door providers over de hele wereld uitgerold, zonder 5G Core-functies zoals network slicing.

Een volwaardige 5G-implementatie, waarbij ook de core van het netwerk wordt vervangen, vraagt zoals gezegd om significante investeringen. Die moeten worden verantwoord door geschikte business-cases, maar daar zijn er vandaag nog niet veel van. Verschillende studies schatten dat binnen vijf tot acht jaar nieuwe soorten toepassingen opduiken, die alleen maar kunnen bestaan dankzij network slicing.

De vraag is hoe de situatie in tussentijd evolueert. Als operatoren vandaag virtualisatie willen toepassen, kan dat in principe ook verticaal, naar analogie met het cloudmodel. Eenmaal de specificatie van network slicing is afgerond, en de technologie binnen enkele jaren in 5G-netwerken wordt geïntroduceerd, zal die voldoende verschillend moeten zijn om meerwaarde te bieden. Zoals door de striktere scheiding van middelen voor nieuwe applicaties te garanderen.

Gerelateerd: Staar je niet blind op 5G: waarom het onbeminde Wifi 6 belangrijker is