Communicatiedienstverleners (CSP's) werken samen met hyperscalers om particuliere draadloze netwerken aan te bieden die eigendom zijn van en volledig worden beheerd door degene die ze bouwt. Een particulier draadloos netwerk (PWN) biedt dezelfde soort connectiviteit als openbare draadloze netwerken, en bedrijven moeten de voor- en nadelen van particuliere draadloze netwerken die gebruik maken van 5G-technologie tegen elkaar afwegen. Het is belangrijk om enkele van de gemeenschappelijke patronen te begrijpen, evenals de beheeraspecten van dergelijke netwerken, inclusief de componenten die nodig zijn om PWN's en hun architectuur te creëren.  

Componenten van een particulier draadloos netwerk 

Er zijn veel componenten waaruit een particulier draadloos netwerk bestaat, maar dit zijn de belangrijkste vereiste elementen: 

• Spectrum verwijst naar de radiofrequenties die worden gebruikt voor communicatie (en worden toegewezen door de staat). De keuze voor een radiospectrum met of zonder licentie hangt af van de dekkingsvereisten, interferentievoorwaarden en naleving van de regelgeving. 

• De netwerkkern is het controlecentrum dat zorgt voor pakketschakeling, beleidscontrole, authenticatie, sessiebeheer, toegangs- en mobiliteitsfunctie, routering en netwerkbeheer. 

• Radio Access Network (RAN) omvat op Open RAN gebaseerde virtuele gecentraliseerde eenheid (vCU), virtuele distributie-eenheid (vDU), radio-eenheid (RU), gateway en andere apparatuur die draadloze communicatie tussen eindgebruikersapparaten en de netwerkkern mogelijk maakt. betrouwbaar, efficiënt en naadloos. 

Bij het uitbouwen van een particulier draadloos netwerk is er behoefte aan aanvullende elementen zoals orkestratie, serviceborging, beheer, monitoring en beveiliging. Deze componenten spelen een cruciale rol bij het garanderen van de naadloze werking, optimalisatie en beveiliging van het particuliere draadloze netwerk en dragen bij aan de veerkracht en hoge prestatiemogelijkheden ervan. 

Er zijn in wezen drie soorten bedrijven die betrokken zijn bij het bouwen van deze oplossingen: 

• Telecommunicatieleveranciers (telco) zoals Nokia, Ericsson, Samsung en Mavenir 
• Hyperscalers zoals IBM, AWS, Azure en GCP 

• Communicatiedienstverleners zoals AT&T, Verizon en TELUS 

Telecommunicatieleveranciers werken samen met cloudproviders om particuliere draadloze netwerken voor bedrijven te leveren, hetzij rechtstreeks, hetzij via communicatieserviceproviders of systeemintegrators (SI-partners). 

Figuur 1. Netwerkgerelateerde componenten van een particulier draadloos netwerk 

Figuur 1 toont de netwerkcomponenten die een CSP nodig heeft, zodat hij klanten kan helpen bij het configureren van een particulier draadloos netwerk. Dit zijn standaard netwerkgerelateerde componenten die CSP's gewend zijn te implementeren. Historisch gezien werden veel van deze elementen gebouwd met behulp van speciale hardware. Er heeft echter een significante verschuiving plaatsgevonden, waarbij een toenemend aantal van deze componenten overgaat naar een cloud-native, op software gebaseerd paradigma: het gevirtualiseerde (in de meeste gevallen gecontaineriseerde) radiotoegangsnetwerk dat gerelateerde componenten omvat zoals een vCU, een vDU en de gevirtualiseerde netwerkkern. 

In figuur 2 wordt als voorbeeld een representatieve, op containers gebaseerde vDU-architectuur getoond om de lezer een idee te geven van hoe software speciale, speciaal gebouwde hardware in netwerkcomponenten heeft vervangen. Figuur 2 toont ook de componenten in de op diensten gebaseerde 5G-kernarchitectuur. Alle componenten zijn gevirtualiseerd of gecontaineriseerd. Dit is belangrijk omdat het hyperscalers enorme kansen biedt in een ruimte die wordt gedomineerd door telecombedrijven. 

Figuur 2 vDU-architectuur en 5G-kerncomponenten  

De andere helft van de oplossing heeft betrekking op softwarecomponenten, die cloudproviders meebrengen om de oplossing aan te vullen en te voltooien. Ze kunnen variëren van automatiseringsscripts tot orkestratie, servicegarantie en zelfs monitoring en logboekregistratie. Het belangrijkste aspect is dat de hyperscaler het cloudplatform levert waarop de oplossing en de bijbehorende clouddiensten kunnen worden gehost. Deze worden in figuur 3 weergegeven als beige gekleurde vakken.  

Figuur 3. Softwaregerelateerde ondersteunende functies van een particulier draadloos netwerk 

Voordelen van particuliere draadloze netwerken 

Deze zelfstandige netwerken kunnen worden ingezet in industriële omgevingen zoals productiewerkplaatsen, logistieke magazijnen, grote ziekenhuizen, sportstadions en bedrijfscampussen. Bedrijven hoeven niet te voldoen aan de beperkingen van een openbaar netwerk. In plaats daarvan kunnen ze een particulier netwerk inzetten en beheren dat precies aan hun behoeften voldoet. 

Figuur 4 toont een voorbeeldarchitectuur waarbij het particuliere draadloze netwerk bestaande uit het 5G RAN en de 5G-kern, samen met de edge-applicaties, worden ingezet op een hyperscaler-platform. Een van de belangrijkste vereisten is dat de PWN op locatie wordt ingezet. Die topologie past bij de IBM Cloud Satelliet®-paradigma waarbij de on-premises locatie een IBM Cloud Satellite-locatie kan zijn die is verbonden met een IBM Cloud® regio via een beveiligde IBM Cloud Satellite-verbinding. Dit ontwerp zou zakelijke klanten kunnen bedienen die op zoek zijn naar de nabijheid van vereiste 5G-netwerkcomponenten, die een lage latentie en hoge doorvoercapaciteit bieden.  

Figuur 4. Blokdiagram van een particulier draadloos netwerk  

Dit architectuurpatroon voldoet aan de eis om eindgebruikers, apparaten en applicaties dichter bij hun locatie te bedienen. Om real-time, bedrijfskritische gebruiksscenario's te ondersteunen, worden applicaties op gebruikersvlak op de IBM Cloud Satellite-locatie geplaatst. Deze satellietlocaties kunnen een on-premise edge-datacenter of een willekeurige openbare cloudlocatie zijn.  

Het ontwerpen van een particulier draadloos netwerk in IBM Cloud 

Door een particulier 5G-netwerk te implementeren, kunnen grote ondernemingen een aangepast 5G-netwerk naar hun vestiging brengen en dit veilig houden terwijl ze gebruik maken van de hoge snelheid, hoge bandbreedte en lage latentiefuncties. Zoals bij de meeste netwerkoplossingen bestaat dit uit twee delen: de 'beheerd van'-componenten en de 'beheerd naar'-componenten. De ‘managed from’-componenten worden gehost in de samenwerkende hyperscalers-cloud, en de ‘managed to’-componenten bevinden zich doorgaans op de locatie van de onderneming met veilige, snelle connectiviteit tussen deze twee locaties. In ons voorbeeld host IBM Cloud de “beheerd van”-componenten, terwijl de satellietlocatie de “beheerd naar”-componenten uitvoert.  

Figuur 5 toont een patroon waarbij het particuliere draadloze netwerk links op locatie wordt geïmplementeerd (op een “afgelegen” IBM Cloud Satellite-locatie). De workloads die op die satellietlocatie draaien, hebben toegang tot ondersteunende services die worden gehost in de IBM Cloud aan de rechterkant. De netwerkcomponenten die door een telecombedrijf worden geleverd, worden in blauw weergegeven. De meeste hiervan worden ingezet op de satellietlocatie, maar sommige telecombeheersystemen kunnen in de cloud draaien en kunnen mogelijk multitenancy-mogelijkheden bieden om meerdere ondernemingen te ondersteunen. 

Figuur 5. Architectuur van een privé draadloos netwerk op een lokale locatie van IBM Cloud Satellite 

Stel je een fabriek voor met verschillende soorten beweegbare en stationaire robots en andere programmeerbare apparaten die in de fabriek werken. Het bedrijf zou ervoor kunnen kiezen een particulier draadloos netwerk te gebruiken, omdat dat de onderlinge communicatie versnelt die nodig is om de apparaten te bedienen en tegelijkertijd de zaken veilig te houden.  

In een dergelijk scenario zou de productiefabriek kunnen worden geconfigureerd als een externe IBM Cloud Satellite-locatie waar de vereiste workloads en cloudgerelateerde componenten op locatie worden uitgevoerd. Belangrijker nog is dat de op de locatie benodigde netwerkconnectiviteit door de PWN wordt verzorgd. Deze opzet zou kunnen worden gedupliceerd in de andere productie-eenheden van het bedrijf of hun partnerleveranciers, in de hele staat of het hele land. Elke eenheid zou zijn eigen PWN hebben en worden geconfigureerd als een IBM Cloud Satellite-locatie. Al deze satellietlocaties zouden worden beheerd vanuit een IBM Cloud-regio. 

Er draait een hoofdcontrolevlak in IBM Cloud dat alle satellietlocaties bewaakt en gecentraliseerde logboekregistratie en beveiligingsdiensten biedt als onderdeel van de beheerde services. IBM Cloud Site Reliability Engineers zorgen voor alle systeemupgrades en patches. We vermeldden dat de satellietverbinding tussen de IBM Cloud Satellite-locatie en IBM Cloud een beveiligingsrijke TLS 1.3-tunnel is. Bedrijven kunnen ook gebruik maken van de Direct Link-service van IBM om verbinding te maken. U zult merken dat alle netwerkverbindingen die in deze topologie worden beschreven, veilig zijn.   

IBM's Cloud Pak for Network Automation (CP4NA), samen met een Element Management System van een telecombedrijf, zou functies voor serviceorkestratie en serviceborging bieden. IBM Cloud zou monitoring- en logdiensten leveren, samen met identiteitstoegangsbeheer voor toegang tot de cloudomgeving. De CSP zou aanvullende netwerkmonitoringdiensten kunnen leveren. Dit onderstreept de noodzaak voor de cloudprovider om nauw samen te werken met de telecomleverancier. Vanuit ondernemingsperspectief dient de zakelijke gebruikersinterface om de complexiteit te maskeren en een uniforme interface te bieden voor gestroomlijnd beheer, dienstverlening en uitgebreide monitoring en logboekregistratie. Deze gebruikersinterface fungeert als een unieke bedieningshub, waardoor de bediening wordt vereenvoudigd en de algehele efficiëntie wordt verbeterd. 

Bedrijven die een particulier draadloos netwerk willen opzetten, kunnen dit zelf doen of dit uitbesteden aan een hyperscaler als IBM. Hyperscalers werken uiteindelijk samen met een CSP om deze netwerken te bouwen en te beheren. Het is erg belangrijk om ervoor te zorgen dat het netwerk op een flexibel platform wordt gebouwd en in de toekomst kan worden opgeschaald. Hoewel bedrijven zich bewust moeten zijn van de kosten, kiezen steeds meer bedrijven voor PWN's omdat deze een veilig en betrouwbaar alternatief bieden voor een openbaar netwerk. 

Meer informatie over IBM Cloud Pak voor netwerkautomatisering