Các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông (CSP) đang hợp tác với các nhà cung cấp dịch vụ siêu quy mô để cung cấp các mạng không dây riêng do bất kỳ ai xây dựng chúng sở hữu và quản lý hoàn toàn. Mạng không dây riêng (PWN) cung cấp loại kết nối tương tự như mạng không dây công cộng và doanh nghiệp phải cân nhắc ưu và nhược điểm của mạng không dây riêng sử dụng công nghệ 5G. Điều quan trọng là phải hiểu một số mô hình chung cũng như các khía cạnh quản lý của các mạng như vậy, bao gồm các thành phần cần thiết để tạo PWN và kiến ​​trúc của chúng.  

Các thành phần của mạng không dây riêng 

Có nhiều thành phần tạo nên một mạng không dây riêng, nhưng đây là những thành phần chính bắt buộc: 

• Phổ đề cập đến tần số vô tuyến được sử dụng để liên lạc (và được nhà nước phân bổ). Việc chọn phổ vô tuyến được cấp phép hoặc không được cấp phép tùy thuộc vào yêu cầu vùng phủ sóng, điều kiện nhiễu và việc tuân thủ quy định. 

• Lõi mạng là trung tâm điều khiển cung cấp chức năng chuyển mạch gói, kiểm soát chính sách, xác thực, quản lý phiên, chức năng truy cập và di động, định tuyến và quản lý mạng. 

• Mạng truy cập vô tuyến (RAN) bao gồm thiết bị tập trung ảo (vCU) dựa trên RAN mở, thiết bị phân phối ảo (vDU), thiết bị vô tuyến (RU), cổng và thiết bị khác cho phép liên lạc không dây giữa các thiết bị của người dùng cuối và lõi mạng. đáng tin cậy, hiệu quả và liền mạch. 

Khi xây dựng một mạng không dây riêng cần có các yếu tố bổ sung như điều phối, đảm bảo dịch vụ, quản lý, giám sát và bảo mật. Các thành phần này đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo hoạt động liền mạch, tối ưu hóa và bảo mật của mạng không dây riêng, góp phần nâng cao khả năng phục hồi và hiệu suất cao của mạng. 

Về cơ bản có ba loại công ty tham gia xây dựng các giải pháp này: 

• Các nhà cung cấp viễn thông (telco) như Nokia, Ericsson, Samsung và Mavenir 
• Các công cụ siêu quy mô như IBM, AWS, Azure và GCP 

• Các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông như AT&T, Verizon và TELUS 

Các nhà cung cấp viễn thông hợp tác với các nhà cung cấp đám mây để cung cấp mạng không dây riêng cho doanh nghiệp một cách trực tiếp hoặc thông qua các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông hoặc đối tác tích hợp hệ thống (SI). 

Hình 1. Các thành phần liên quan đến mạng của mạng không dây riêng 

Hình 1 cho thấy các thành phần mạng mà CSP sẽ yêu cầu để chúng có thể hỗ trợ khách hàng cấu hình mạng không dây riêng. Đây là các thành phần liên quan đến mạng tiêu chuẩn mà CSP được sử dụng để triển khai. Trong lịch sử, nhiều phần tử trong số này được xây dựng bằng phần cứng chuyên dụng. Tuy nhiên, một sự thay đổi đáng kể đã xảy ra, với số lượng ngày càng tăng các thành phần này chuyển sang mô hình dựa trên phần mềm, dựa trên đám mây: mạng truy cập vô tuyến ảo hóa (trong hầu hết các trường hợp được đóng gói) bao gồm các thành phần liên quan như vCU, vDU và lõi mạng ảo hóa. 

Kiến trúc vDU dựa trên vùng chứa đại diện được hiển thị dưới dạng ví dụ trong Hình 2 để cung cấp cho người đọc ý tưởng về cách phần mềm đã thay thế phần cứng được xây dựng theo mục đích chuyên dụng trong các thành phần mạng. Hình 2 cũng hiển thị các thành phần trong kiến ​​trúc dựa trên dịch vụ lõi 5G. Tất cả các thành phần đều được ảo hóa hoặc được chứa. Điều này rất quan trọng vì nó đã mang lại cho những người có quy mô siêu lớn một cơ hội lớn trong một không gian do các công ty viễn thông thống trị. 

Hình 2 kiến ​​trúc vDU và Các thành phần cốt lõi của 5G  

Nửa còn lại của giải pháp liên quan đến các thành phần phần mềm mà các nhà cung cấp đám mây mang đến để tăng cường và hoàn thiện giải pháp. Chúng có thể bao gồm từ các tập lệnh tự động hóa, điều phối, đảm bảo dịch vụ và thậm chí cả giám sát và ghi nhật ký. Khía cạnh quan trọng nhất là siêu quy mô cung cấp nền tảng đám mây để lưu trữ giải pháp và các dịch vụ đám mây tương ứng. Chúng được hiển thị trong Hình 3 dưới dạng hộp màu be.  

Hình 3. Các chức năng hỗ trợ liên quan đến phần mềm của mạng không dây riêng 

Lợi ích của mạng không dây riêng 

Các mạng độc lập này có thể được triển khai trong các môi trường công nghiệp như xưởng sản xuất, kho hậu cần, bệnh viện lớn, sân vận động thể thao và khuôn viên doanh nghiệp. Các doanh nghiệp không phải đáp ứng những hạn chế của mạng công cộng. Thay vào đó, họ có thể triển khai và kiểm soát mạng riêng đáp ứng nhu cầu chính xác của họ. 

Hình 4 mô tả kiến ​​trúc mẫu trong đó mạng không dây riêng bao gồm lõi 5G RAN và 5G, cùng với các ứng dụng biên, được triển khai trên nền tảng siêu quy mô. Một trong những yêu cầu chính là PWN phải được triển khai tại chỗ. Cấu trúc liên kết đó phù hợp với Vệ tinh đám mây của IBM® trong đó vị trí tại chỗ có thể là vị trí Vệ tinh Đám mây của IBM được kết nối với một Đám mây IBM® khu vực thông qua liên kết Vệ tinh Đám mây IBM an toàn. Thiết kế này có thể phục vụ các khách hàng doanh nghiệp đang tìm kiếm các thành phần mạng 5G cần thiết, có độ trễ thấp và khả năng thông lượng cao.  

Hình 4. Sơ đồ khối của mạng không dây riêng  

Mẫu kiến ​​trúc này đáp ứng yêu cầu phục vụ người dùng cuối, thiết bị và ứng dụng gần hơn với vị trí của họ. Để hỗ trợ các trường hợp sử dụng quan trọng theo thời gian thực, các ứng dụng mặt phẳng người dùng được đặt ở vị trí Vệ tinh Đám mây của IBM. Các vị trí vệ tinh này có thể là trung tâm dữ liệu biên tại chỗ hoặc bất kỳ vị trí đám mây công cộng nào.  

Kiến trúc mạng không dây riêng trên IBM Cloud 

Bằng cách triển khai mạng 5G riêng, các doanh nghiệp lớn có thể mang mạng 5G tùy chỉnh đến cơ sở của họ và giữ an toàn cho mạng trong khi sử dụng các tính năng tốc độ cao, băng thông cao và độ trễ thấp. Giống như hầu hết các giải pháp mạng, giải pháp này có hai phần: thành phần “được quản lý từ” và thành phần “được quản lý đến”. Các thành phần “được quản lý từ” được lưu trữ trong đám mây siêu quy mô hợp tác và các thành phần “được quản lý bởi” thường nằm trong cơ sở của doanh nghiệp với kết nối tốc độ cao an toàn giữa hai địa điểm đó. Trong ví dụ của chúng tôi, Đám mây IBM lưu trữ các thành phần “được quản lý từ” trong khi vị trí vệ tinh đang chạy các thành phần “được quản lý đến”.  

Hình 5 cho thấy mô hình trong đó mạng không dây riêng được triển khai tại chỗ ở bên trái (tại vị trí Vệ tinh Đám mây IBM “từ xa”). Khối lượng công việc chạy ở vị trí vệ tinh đó có thể truy cập các dịch vụ hỗ trợ được lưu trữ trên Đám mây IBM ở bên phải. Các thành phần mạng do công ty viễn thông cung cấp được hiển thị bằng màu xanh lam. Hầu hết trong số đó được triển khai ở vị trí vệ tinh, nhưng một số hệ thống quản lý viễn thông có thể chạy trên đám mây và có khả năng cung cấp khả năng thuê nhiều nơi để hỗ trợ nhiều doanh nghiệp. 

Hình 5. Kiến trúc mạng không dây riêng ở vị trí tại chỗ Vệ tinh Đám mây của IBM 

Hãy tưởng tượng một nhà máy sản xuất có nhiều loại robot cố định và di chuyển khác nhau cũng như các thiết bị lập trình khác hoạt động trong nhà máy. Công ty có thể chọn sử dụng mạng không dây riêng vì điều đó sẽ tăng tốc độ liên lạc giữa các thiết bị cần thiết để vận hành các thiết bị trong khi vẫn giữ mọi thứ an toàn.  

Trong trường hợp như vậy, nhà máy sản xuất có thể được cấu hình như một vị trí Vệ tinh Đám mây IBM từ xa chạy tại chỗ các khối lượng công việc cần thiết và các thành phần liên quan đến đám mây. Quan trọng hơn, kết nối mạng được yêu cầu tại địa điểm đó sẽ do PWN cung cấp. Thiết lập này có thể được nhân rộng tại các đơn vị sản xuất khác của công ty hoặc các nhà cung cấp đối tác của họ, trên toàn tiểu bang hoặc quốc gia. Mỗi đơn vị sẽ có PWN riêng và được định cấu hình làm vị trí Vệ tinh Đám mây của IBM. Tất cả các vị trí vệ tinh này sẽ được quản lý từ vùng Đám mây của IBM. 

Có một mặt phẳng điều khiển chính chạy trong Đám mây IBM để giám sát tất cả các vị trí Vệ tinh và cung cấp các dịch vụ bảo mật và ghi nhật ký tập trung như một phần của dịch vụ được quản lý. Các kỹ sư về độ tin cậy của trang web đám mây của IBM đảm nhiệm tất cả các bản nâng cấp và vá lỗi hệ thống. Chúng tôi đã đề cập rằng liên kết vệ tinh giữa vị trí Vệ tinh Đám mây của IBM và Đám mây của IBM là một đường hầm TLS 1.3 giàu bảo mật. Các doanh nghiệp cũng có thể sử dụng dịch vụ Liên kết Trực tiếp của IBM để kết nối. Bạn sẽ nhận thấy tất cả các kết nối mạng được mô tả trong cấu trúc liên kết này đều an toàn.   

Cloud Pak dành cho Tự động hóa mạng (CP4NA) của IBM, cùng với Hệ thống quản lý phần tử của một công ty viễn thông, sẽ cung cấp các chức năng điều phối dịch vụ và đảm bảo dịch vụ. Đám mây của IBM sẽ cung cấp dịch vụ giám sát và ghi nhật ký cùng với quản lý quyền truy cập danh tính để truy cập vào môi trường đám mây. Các dịch vụ giám sát mạng bổ sung có thể được cung cấp bởi CSP. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết của nhà cung cấp đám mây phải hợp tác chặt chẽ với nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Từ góc độ doanh nghiệp, giao diện người dùng doanh nghiệp giúp che giấu sự phức tạp, cung cấp giao diện thống nhất để quản lý hợp lý, cung cấp dịch vụ cũng như giám sát và ghi nhật ký toàn diện. Giao diện người dùng này hoạt động như một trung tâm điều khiển duy nhất, đơn giản hóa các hoạt động và nâng cao hiệu quả tổng thể. 

Các doanh nghiệp muốn thiết lập một mạng không dây riêng có thể tự mình thực hiện hoặc thuê ngoài một công ty siêu quy mô như IBM. Hyperscaler sẽ hợp tác với CSP để xây dựng và quản lý các mạng này. Điều rất quan trọng là đảm bảo rằng mạng được xây dựng trên nền tảng linh hoạt và có thể mở rộng quy mô trong tương lai. Mặc dù các doanh nghiệp nên nhận thức được chi phí nhưng ngày càng có nhiều doanh nghiệp lựa chọn PWN vì chúng cung cấp giải pháp thay thế an toàn và đáng tin cậy cho mạng công cộng. 

Tìm hiểu thêm về IBM Cloud Pak cho Tự động hóa mạng