5G-এর জন্য নেটওয়ার্ক স্লাইসিং কেন প্রয়োজন, কীভাবে 5G নেটওয়ার্ক স্লাইসিং বাস্তবায়ন করা যায়?

5G এবং নেটওয়ার্ক স্লাইসিং
যখন 5G-এর কথা ব্যাপকভাবে উল্লেখ করা হয়, তখন নেটওয়ার্ক স্লাইসিং প্রযুক্তিটিই সবচেয়ে বেশি আলোচিত হয়। KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT-এর মতো নেটওয়ার্ক অপারেটর এবং Ericsson, Nokia, ও Huawei-এর মতো সরঞ্জাম বিক্রেতারা সকলেই বিশ্বাস করে যে 5G যুগের জন্য নেটওয়ার্ক স্লাইসিং হলো আদর্শ নেটওয়ার্ক আর্কিটেকচার।
এই নতুন প্রযুক্তি অপারেটরদের একটি হার্ডওয়্যার অবকাঠামোতে একাধিক ভার্চুয়াল এন্ড-টু-এন্ড নেটওয়ার্ক বিভক্ত করার সুযোগ দেয়, এবং বিভিন্ন ধরণের পরিষেবার ভিন্ন ভিন্ন বৈশিষ্ট্য পূরণের জন্য প্রতিটি নেটওয়ার্ক স্লাইসকে ডিভাইস, অ্যাক্সেস নেটওয়ার্ক, ট্রান্সপোর্ট নেটওয়ার্ক এবং কোর নেটওয়ার্ক থেকে যৌক্তিকভাবে বিচ্ছিন্ন রাখা হয়।
প্রতিটি নেটওয়ার্ক স্লাইসের জন্য ভার্চুয়াল সার্ভার, নেটওয়ার্ক ব্যান্ডউইথ এবং কোয়ালিটি অফ সার্ভিসের মতো ডেডিকেটেড রিসোর্স সম্পূর্ণরূপে নিশ্চিত করা হয়। যেহেতু স্লাইসগুলো একে অপরের থেকে বিচ্ছিন্ন থাকে, তাই একটি স্লাইসের ত্রুটি বা ব্যর্থতা অন্য স্লাইসগুলোর যোগাযোগকে প্রভাবিত করে না।

5G-এর জন্য নেটওয়ার্ক স্লাইসিং কেন প্রয়োজন?
অতীত থেকে বর্তমান ৪জি নেটওয়ার্ক পর্যন্ত, মোবাইল নেটওয়ার্কগুলো মূলত মোবাইল ফোনকে পরিষেবা দিয়েছে এবং সাধারণত শুধু মোবাইল ফোনের জন্যই কিছু অপটিমাইজেশন করেছে। তবে, ৫জি যুগে, মোবাইল নেটওয়ার্কগুলোকে বিভিন্ন ধরনের ও চাহিদাসম্পন্ন ডিভাইসকে পরিষেবা দিতে হবে। উল্লিখিত অ্যাপ্লিকেশন সিনারিওগুলোর মধ্যে রয়েছে মোবাইল ব্রডব্যান্ড, বৃহৎ পরিসরের আইওটি, এবং মিশন-ক্রিটিক্যাল আইওটি। এগুলোর সবগুলোর জন্যই ভিন্ন ভিন্ন ধরনের নেটওয়ার্ক প্রয়োজন এবং গতিশীলতা, অ্যাকাউন্টিং, নিরাপত্তা, পলিসি নিয়ন্ত্রণ, লেটেন্সি, নির্ভরযোগ্যতা ইত্যাদির ক্ষেত্রে এদের ভিন্ন ভিন্ন চাহিদা রয়েছে।
উদাহরণস্বরূপ, একটি বৃহৎ পরিসরের আইওটি পরিষেবা তাপমাত্রা, আর্দ্রতা, বৃষ্টিপাত ইত্যাদি পরিমাপ করার জন্য নির্দিষ্ট সেন্সরগুলোকে সংযুক্ত করে। এক্ষেত্রে মোবাইল নেটওয়ার্কের প্রধান পরিষেবা প্রদানকারী ফোনগুলোর হ্যান্ডওভার, অবস্থান আপডেট এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যের কোনো প্রয়োজন হয় না। এছাড়াও, স্বচালিত গাড়ি এবং রোবটের রিমোট কন্ট্রোলের মতো মিশন-ক্রিটিক্যাল আইওটি পরিষেবাগুলোর জন্য কয়েক মিলিসেকেন্ডের এন্ড-টু-এন্ড ল্যাটেন্সি প্রয়োজন হয়, যা মোবাইল ব্রডব্যান্ড পরিষেবা থেকে সম্পূর্ণ ভিন্ন।

5G এর প্রধান প্রয়োগ ক্ষেত্রসমূহ
এর মানে কি এই যে, প্রতিটি পরিষেবার জন্য আমাদের একটি ডেডিকেটেড নেটওয়ার্ক প্রয়োজন? উদাহরণস্বরূপ, একটি ৫জি মোবাইল ফোনের জন্য, একটি ৫জি ম্যাসিভ আইওটি-র জন্য, এবং অন্যটি ৫জি মিশন ক্রিটিক্যাল আইওটি-র জন্য। আমাদের এমনটা করার প্রয়োজন নেই, কারণ আমরা নেটওয়ার্ক স্লাইসিং ব্যবহার করে একটি পৃথক ফিজিক্যাল নেটওয়ার্ক থেকে একাধিক লজিক্যাল নেটওয়ার্ককে আলাদা করে নিতে পারি, যা একটি অত্যন্ত সাশ্রয়ী পদ্ধতি!

নেটওয়ার্ক স্লাইসিংয়ের জন্য অ্যাপ্লিকেশন প্রয়োজনীয়তা
এনজিএমএন কর্তৃক প্রকাশিত ৫জি হোয়াইট পেপারে বর্ণিত ৫জি নেটওয়ার্ক স্লাইসটি নিচে দেখানো হলো:

আমরা কীভাবে এন্ড-টু-এন্ড নেটওয়ার্ক স্লাইসিং বাস্তবায়ন করব?
(1) 5G ওয়্যারলেস অ্যাক্সেস নেটওয়ার্ক এবং কোর নেটওয়ার্ক: NFV
আজকের মোবাইল নেটওয়ার্কে, প্রধান ডিভাইসটি হলো মোবাইল ফোন। RAN (DU এবং RU) এবং কোর ফাংশনগুলো RAN ভেন্ডরদের সরবরাহ করা ডেডিকেটেড নেটওয়ার্ক সরঞ্জাম দিয়ে তৈরি করা হয়। নেটওয়ার্ক স্লাইসিং বাস্তবায়নের জন্য, নেটওয়ার্ক ফাংশন ভার্চুয়ালাইজেশন (NFV) একটি পূর্বশর্ত। মূলত, NFV-এর মূল ধারণাটি হলো নেটওয়ার্ক ফাংশন সফটওয়্যারগুলোকে (যেমন প্যাকেট কোরে MME, S/P-GW এবং PCRF এবং RAN-এ DU) তাদের ডেডিকেটেড নেটওয়ার্ক ডিভাইসে আলাদাভাবে স্থাপন না করে, বাণিজ্যিক সার্ভারের ভার্চুয়াল মেশিনে স্থাপন করা। এইভাবে, RAN-কে এজ ক্লাউড এবং কোর ফাংশনকে কোর ক্লাউড হিসেবে গণ্য করা হয়। এজ এবং কোর ক্লাউডে অবস্থিত VMS-গুলোর মধ্যে সংযোগটি SDN ব্যবহার করে কনফিগার করা হয়। এরপর, প্রতিটি পরিষেবার জন্য একটি করে স্লাইস তৈরি করা হয় (যেমন ফোন স্লাইস, ম্যাসিভ আইওটি স্লাইস, মিশন ক্রিটিক্যাল আইওটি স্লাইস, ইত্যাদি)।

 

নেটওয়ার্ক স্লাইসিং (I) এর যেকোনো একটি কিভাবে বাস্তবায়ন করা যায়?
নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে কিভাবে প্রতিটি পরিষেবা-নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনকে ভার্চুয়ালাইজ করে প্রতিটি স্লাইসে ইনস্টল করা যায়। উদাহরণস্বরূপ, স্লাইসিং নিম্নরূপে কনফিগার করা যেতে পারে:
(1) UHD স্লাইসিং: এজ ক্লাউডে DU, 5G কোর (UP) এবং ক্যাশ সার্ভার ভার্চুয়ালাইজ করা, এবং কোর ক্লাউডে 5G কোর (CP) এবং MVO সার্ভার ভার্চুয়ালাইজ করা।
(2) ফোন স্লাইসিং: কোর ক্লাউডে সম্পূর্ণ গতিশীলতা ক্ষমতা সহ 5G কোর (ইউপি এবং সিপি) এবং আইএমএস সার্ভারগুলির ভার্চুয়ালাইজেশন
(3) বৃহৎ পরিসরে আইওটি স্লাইসিং (যেমন, সেন্সর নেটওয়ার্ক): কোর ক্লাউডে একটি সহজ এবং হালকা 5G কোর ভার্চুয়ালাইজ করার কোনও গতিশীলতা ব্যবস্থাপনা ক্ষমতা নেই
(4) মিশন-ক্রিটিক্যাল আইওটি স্লাইসিং: ট্রান্সমিশন লেটেন্সি কমানোর জন্য এজ ক্লাউডে 5G কোর (ইউপি) এবং সংশ্লিষ্ট সার্ভার (যেমন, V2X সার্ভার) ভার্চুয়ালাইজ করা।
এখন পর্যন্ত, বিভিন্ন প্রয়োজনীয়তা সম্পন্ন পরিষেবাগুলোর জন্য আমাদের ডেডিকেটেড স্লাইস তৈরি করতে হয়েছে। এবং পরিষেবার বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য অনুযায়ী প্রতিটি স্লাইসে (যেমন, এজ ক্লাউড বা কোর ক্লাউড) ভার্চুয়াল নেটওয়ার্ক ফাংশনগুলো ভিন্ন ভিন্ন স্থানে রাখা হয়। এছাড়াও, বিলিং, পলিসি কন্ট্রোল ইত্যাদির মতো কিছু নেটওয়ার্ক ফাংশন কোনো কোনো স্লাইসে প্রয়োজনীয় হলেও অন্যগুলোতে নয়। অপারেটররা তাদের পছন্দমতো নেটওয়ার্ক স্লাইসিং কাস্টমাইজ করতে পারেন, এবং সম্ভবত এটিই সবচেয়ে সাশ্রয়ী উপায়।

নেটওয়ার্ক স্লাইসিং (I) এর যেকোনো একটি কিভাবে বাস্তবায়ন করা যায়?
(2) এজ এবং কোর ক্লাউডের মধ্যে নেটওয়ার্ক স্লাইসিং: IP/MPLS-SDN
সফটওয়্যার ডিফাইন্ড নেটওয়ার্কিং (এসডিএন), যা প্রথম প্রবর্তনের সময় একটি সহজ ধারণা ছিল, তা ক্রমশ জটিল হয়ে উঠছে। ওভারলে-এর মতো একটি উদাহরণ নিলে, এসডিএন প্রযুক্তি বিদ্যমান নেটওয়ার্ক অবকাঠামোর ওপর ভার্চুয়াল মেশিনগুলোর মধ্যে নেটওয়ার্ক সংযোগ স্থাপন করতে পারে।

এন্ড-টু-এন্ড নেটওয়ার্ক স্লাইসিং
প্রথমত, আমরা দেখব কীভাবে এজ ক্লাউড এবং কোর ক্লাউড ভার্চুয়াল মেশিনগুলোর মধ্যেকার নেটওয়ার্ক সংযোগ সুরক্ষিত রাখা যায়। ভার্চুয়াল মেশিনগুলোর মধ্যকার নেটওয়ার্কটি IP/MPLS-SDN এবং Transport SDN-এর উপর ভিত্তি করে বাস্তবায়ন করতে হবে। এই গবেষণাপত্রে, আমরা রাউটার বিক্রেতাদের সরবরাহ করা IP/MPLS-SDN-এর উপর আলোকপাত করব। এরিকসন এবং জুনিপার উভয়ই IP/MPLS SDN নেটওয়ার্ক আর্কিটেকচার পণ্য সরবরাহ করে। এদের কার্যপ্রণালী কিছুটা ভিন্ন হলেও, SDN-ভিত্তিক VMS-গুলোর মধ্যে সংযোগ ব্যবস্থা খুবই সাদৃশ্যপূর্ণ।
কোর ক্লাউডে ভার্চুয়ালাইজড সার্ভার থাকে। সার্ভারের হাইপারভাইজরে বিল্ট-ইন vRouter/vSwitch চালান। SDN কন্ট্রোলার ভার্চুয়ালাইজড সার্ভার এবং DC G/W রাউটারের (ক্লাউড ডেটা সেন্টারে MPLS L3 VPN তৈরি করে এমন PE রাউটার) মধ্যে টানেল কনফিগারেশন সরবরাহ করে। কোর ক্লাউডের প্রতিটি ভার্চুয়াল মেশিন (যেমন 5G IoT কোর) এবং DC G/W রাউটারগুলোর মধ্যে SDN টানেল (যেমন MPLS GRE বা VXLAN) তৈরি করুন।
এরপর এসডিএন কন্ট্রোলার এই টানেলগুলো এবং এমপিএলএস এল৩ ভিপিএন-এর মধ্যে ম্যাপিং পরিচালনা করে, যেমন আইওটি ভিপিএন। এজ ক্লাউডেও প্রক্রিয়াটি একই, যেখানে এজ ক্লাউড থেকে আইপি/এমপিএলএস ব্যাকবোন এবং সেখান থেকে কোর ক্লাউড পর্যন্ত সংযুক্ত একটি আইওটি স্লাইস তৈরি করা হয়। এই প্রক্রিয়াটি এখন পর্যন্ত পরিপক্ক এবং সহজলভ্য প্রযুক্তি ও স্ট্যান্ডার্ডের উপর ভিত্তি করে বাস্তবায়ন করা যেতে পারে।
(3) এজ এবং কোর ক্লাউডের মধ্যে নেটওয়ার্ক স্লাইসিং: IP/MPLS-SDN
এখন যা অবশিষ্ট থাকে তা হলো মোবাইল ফ্রন্ট-হোল নেটওয়ার্ক। আমরা কীভাবে এজ ক্লাউড এবং 5G RU-এর মধ্যে এই মোবাইল ফ্রন্ট-হোল নেটওয়ার্কটিকে বিভক্ত করব? প্রথমত, 5G ফ্রন্ট-হোল নেটওয়ার্কটিকে প্রথমে সংজ্ঞায়িত করতে হবে। কিছু বিকল্প নিয়ে আলোচনা চলছে (যেমন, DU এবং RU-এর কার্যকারিতা পুনঃসংজ্ঞায়িত করে একটি নতুন প্যাকেট-ভিত্তিক ফরোয়ার্ড নেটওয়ার্ক চালু করা), কিন্তু এখনও কোনো আদর্শ সংজ্ঞা তৈরি করা হয়নি। নিচের চিত্রটি ITU IMT 2020 ওয়ার্কিং গ্রুপে উপস্থাপিত একটি ডায়াগ্রাম এবং এটি একটি ভার্চুয়ালাইজড ফ্রন্ট-হোল নেটওয়ার্কের উদাহরণ দেয়।

আইটিইউ সংস্থার দ্বারা ৫জি সি-র‍্যান নেটওয়ার্ক স্লাইসিং-এর উদাহরণ