Share via

Privé-5G-netwerken implementeren in Azure

  • Artikel

De vierde industriële revolutie, ook wel Industrie 4.0 genoemd, is hier. Industry 4.0 brengt moderne industriële toepassingen met zich mee die de manier veranderen waarop bedrijven werken. Deze toepassingen hebben de verwerkingskracht en connectiviteit verbeterd. Ze verzamelen en verwerken gegevens van binnen een organisatie om bedrijven strategisch en efficiënter te laten werken. Naarmate ondernemingen schalen, hebben ze oplossingen nodig die deze workloads kunnen verwerken.

Om aan deze vereisten te voldoen, hebben moderne ondernemingen zowel particuliere 5G-netwerken als multiaccess edge computing -oplossingen (MEC) nodig. Privé LTE/5G-netwerken bieden bedrijven de snelheid, beveiliging, mobiliteit en kwaliteit van de service die ze nodig hebben om gegevens efficiënt te verwerken. Edge Compute ondersteunt latentiegevoelige industriële toepassingen en gegevenslokalisatie en zorgt ervoor dat tijdgevoelige gegevens snel aan de rand kunnen worden verwerkt.

Sommige uitdagingen moeten worden aangepakt voordat ondernemingen de voordelen van privé LTE/5G-netwerken kunnen realiseren. Deze uitdagingen omvatten het verminderen van operationele en technische complexiteit, het waarborgen van end-to-end zichtbaarheid voor ondernemingen op meerdere locaties, het bieden van toegangsbeveiliging en het verbeteren van de levering van geautomatiseerde, softwaregebaseerde oplossingen.

Voor deze uitdagingen heeft Microsoft een benadering geïntroduceerd waarin beheerde Azure-services worden gecombineerd, waaronder een platform- en netwerkservices, samen met een ISV-ecosysteem voor radio en toepassingen. De oplossing is een volledig geïntegreerde privénetwerkservice van 5G die wordt gemaakt voor ondernemingen. Een groeiende lijst met mobiele operators en beheerde serviceproviders leveren en beheren deze services. De oplossing combineert Azure, Azure Network Function Manager, Azure Arc, Azure Stack Edge, Azure Kubernetes Service en Azure Private 5G Core. Deze services worden allemaal beheerd en ingedeeld vanuit de Azure-cloud.

Deze aanpak is gericht op de complexiteit en kostenproblemen van systeemintegrators en ondernemingen. Het stelt ondernemingen in staat om particuliere 5G-netwerken met hoge prestaties en verbeterde beveiliging te implementeren die de acceptatie van moderne industriële toepassingen kunnen stimuleren.

Dit is deel één van twee artikelen waarin wordt uitgelegd hoe systeemintegrators en operators particuliere netwerken kunnen bouwen voor ondernemingen met behulp van Azure-services. Deze netwerken profiteren van de voordelen van een hyperscale cloud en geïntegreerde MEC-architectuur om CapEx en OpEx te verlagen, innovatie te stimuleren en nieuwe omzetkansen te openen.

Particuliere netwerken verbeterd met 5G

Particuliere netwerken die door 5G zijn verbeterd, transformeren telecommunicatieservices. Belangrijke radio- en kernfuncties in 5G maken de compacte schaal en levering van verbeterde mobiele breedband (eMBB), ultra betrouwbare communicatie met lage latentie (URLLC) en massive machine-type communications (mMTC) mogelijk. Hierdoor kunnen operators nieuwe services aanbieden die zijn gericht op ontwikkelaars van hoogwaardige industriële toepassingen en de introductie van nieuwe commerciële modellen mogelijk maken.

Op consumenten gebaseerde aanbiedingen zoals spraak, tekst, gegevens en video blijven een integraal onderdeel van het serviceportfolio van telco-operatoren. Nieuwe zakelijke aanbiedingen zoals LTE/5G-privénetwerken voor robotica, video AI, grootschalige IoT voor digitale dubbeltoepassingen en augmented reality-ervaringen met apparaten zoals HoloLens zullen echter nieuwe omzetkansen creëren voor operators. Om deze services te kunnen leveren, moeten telco-operators verder gaan dan de traditionele telco-netwerkarchitectuur en meer rechtstreeks gebruikmaken van hyperscale cloud en MEC.

Verschillende factoren motiveren de implementatie van mobiele particuliere bedrijfsnetwerken:

  • De schaal en bereikbeperkingen van huidige draadloze systemen in het gebouw
  • De toenemende hoeveelheid gegenereerde gegevens en video
  • De toegenomen behoefte aan meer mobiliteit en beveiliging en de vraag naar realtime gegevensverwerking

De combinatie van 5G, MEC en de cloud maakt het mogelijk om particuliere draadloze netwerken te maken die snel, zeer veilig en schaalbaar zijn en kunnen profiteren van toepassingen voor analyses die aan de verre rand, in de cloud of op hybride locaties worden uitgevoerd.

Hier volgen enkele van de gebruiksvoorbeelden in de branche die particuliere 5G-netwerken kunnen helpen bij het leveren van:

Diagram showing industry use cases that are powered by private 5G networks.

Particuliere 5G-netwerken vertegenwoordigen een sterk gebruiksscenario voor 5G-bedrijfsservices, omdat deze mogelijkheden de geavanceerdere services ondersteunen, zoals slimme ruimten en Industry 4.0-toepassingen. Ondanks de voordelen van een 5G particulier netwerk blijven er echter uitdagingen bestaan voor operators en ondernemingen. De grootste uitdaging is de complexiteit van het implementeren en beheren van een 5G-netwerk in een bedrijfsomgeving. 5G-netwerken hebben betrekking op overwegingen die buiten de traditionele zakelijke vaardighedenset liggen, van rf-ontwerp (radiofrequentie) tot 5G-architecturen voor mobiele kernen. Telco-operators hebben mogelijk geen technologieportfolio of minimale footprint nodig om 5G-netwerken en cloud-beheerde edge-computing in een bedrijfsomgeving te implementeren.

Microsoft stelt een vereenvoudigde MEC-as-a-service-benadering voor die een wereldwijd hyperscale-cloudplatform combineert met netwerkonderdelen zoals een cloudeigen, zelfstandige 5G-kern die een suite met cloudtoepassingen mogelijk maakt. Deze aanpak stelt ondernemingen in staat om gegevens uit hun netwerken te verzamelen en efficiënt vertragingsgevoelige gegevens aan de rand te verwerken en nog steeds te profiteren van de mogelijkheid om grote hoeveelheden gegevens in Azure te verwerken.

Voordelen van particuliere 5G-netwerken

De komst van 4G en toegang tot gedeelde spectrums zoals CBRS in beperkte geografische regio's veranderde de economie van het particuliere 5G-netwerk. Deze wijziging is opgetreden omdat het ondernemingen in staat heeft gesteld om te implementeren en experimenteren met behulp van toegewezen mobiele particuliere netwerken die gebruikmaken van kleine celtechnologie en gevirtualiseerde netwerkfuncties. 5G RAN en kernoptimalisaties bieden een uitgebreidere set mogelijkheden, waaronder snellere snelheden, ultraarme latentie, beveiligingsmethoden en kostenefficiëntie. Deze 5G-kenmerken zijn essentieel in branches zoals productie en transport, waarbij de uitdagingen van geografische dekking en het groeiende gebruik van IoT-toepassingen verbeterde netwerkkenmerken vereisen.

Meerdere verticale branches kunnen profiteren van dezelfde kenmerken, zoals beschreven in de volgende secties.

Betrouwbare dekking

Veel industriële en bedrijfstoepassingen vereisen connectiviteit die de dekkingsbeperkingen overschrijdt van de bekabelde en Wi-Fi-technologieën die gebruikelijk zijn in operationele technologie-omgevingen. Het gebruik van toegewezen spectrum van 4G- en 5G-radio's om dynamische interferentie te beperken en de zendkracht te verhogen, en de inherente mobiliteitsmogelijkheden, bieden hoge prestaties, hoge capaciteit en rendabele draadloze connectiviteit via grote sites. Deze sites omvatten luchthavens, zeehavens, open gietmijnen, distributiecentra, campussen en bouwplaatsen. De flexibiliteit voor het gebruik van verschillende spectrumopties optimaliseert de dekking en gegevenssnelheden voor zowel binnen- als buitengebruiksscenario's.

Hogere doorvoer

4G-technologie kan de doorvoer bieden die vereist is voor veel particuliere netwerktoepassingen. Maar 5G kan 10 tot 20 keer de doorvoer van 4G leveren, waardoor het scala aan toepassingen dat draadloos kan worden ondersteund, wordt uitgebreid. Toekomstige spectrumopties zoals millimetergolf kunnen worden geïmplementeerd voor binnengebruik om te optimaliseren voor een grotere dichtheid van apparaten, zelfs wanneer ze worden gedistribueerd in lawaaierige RF-omgevingen. Dit resulteert in een schaalbaar netwerk.

Lage latentie

5G-netwerken bieden latentie die een orde van grootte kleiner is dan die van 4G-netwerken. Lage latentie is belangrijk voor tijdgevoelige toepassingen, zoals robotbesturingssystemen, die doorgaans budgetten voor retourlatentie van 10 ms of minder hebben. 5G-netwerken waarop toepassingen zijn geïmplementeerd in lokale edge-rekenfaciliteiten kunnen deze latentievereisten comfortabel ondersteunen.

Ondersteuning voor deterministische toegang

5G-radio ondersteunt standaard deterministische toegang. Dit ontwerp plaatst een gegarandeerde bovengrens voor latentie en jitter, wat belangrijk is voor veel soorten toepassingen. In deze categorie ligt 5G veel dichter bij de prestaties van bekabeld Ethernet. Vanwege 5G kunnen toepassingen die eenmaal bekabelde verbindingen nodig hebben, nu losgekoppeld worden.

Lokalisatie en privacy van gegevens

Door traditionele bedrijfsnetwerken te gebruiken, kunnen ondernemingen de blootstelling van gegevens aan specifieke geografisch omheinde regio's effectief beperken. Met de wijdverspreide acceptatie van draadloze technologieën kwam de mogelijkheid om de blootstelling van gegevens te beperken echter tegen de prijs van het beperken van de toegang. Privé-5G-netwerken, gecombineerd met edge-computing, kunnen betere zichtbaarheid en controle bieden over waar gegevens worden geopend en verwerkt. Deze zichtbaarheid en controle geeft de onderneming een veel hoger niveau van gegevenssoevereine. Met privé-5G-netwerken en edge-computing kunnen zeer gevoelige informatie lokaal worden bewaard en kan deze niet worden blootgesteld aan de operator via externe netwerkverbindingen.

Operationele eenvoud

Operators worden geconfronteerd met het implementeren van meerdere versies van netwerktechnologie, samen met toegangsbeheer en andere beveiligingsfuncties op basis van de behoefte aan bekabelde, Wi-Fi en steeds meer mobiele breedbandtoegang tot bedrijfsbronnen. Particuliere draadloze netwerken bieden IT-teams van ondernemingen de mogelijkheid om een vereenvoudigde toegangsarchitectuur te bouwen die werkt voor werknemers binnen en buiten kantoor.

Backhaul besparingen

Sommige typen industriële en bedrijfstoepassingen, zoals videocamera's met hoge resolutie voor bewaking of inspectie, genereren grote hoeveelheden gegevens. Deze toepassingen omvatten meestal een combinatie van opslag en analyse. Ze zijn doorgaans niet zeer gevoelig voor latentie. Het is echter zinvol om deze toepassingen te implementeren in lokale rekenfaciliteiten om te voorkomen dat grote hoeveelheden gegevens worden teruggehauld naar een gecentraliseerde cloud. Privé-5G-netwerken maken deze implementatie mogelijk. Verbinding maken iviteit van gecentraliseerde cloudfaciliteiten moet vervolgens alleen samengevatte gegevens verwerken, bijvoorbeeld informatie over bruikbare gebeurtenissen die zijn gedetecteerd door lokale analyse.

Privé-5G mobiele netwerken staan niet alleen toe dat gegevens lokaal worden bewaard. Ze helpen ondernemingen ook zichzelf te beschermen tegen bedreigingen voor hun informatie- en communicatiebeveiliging. 5G heeft meer ingebouwde beveiligingsmechanismen dan een eerdere generatie van mobiele technologie en bevat verbeterde bescherming tegen geavanceerde aanvallen, zoals IMSI-catcher en Stingray. Door gebruik te maken van meerdere lagen van ingesloten Azure-beveiliging en -hulpprogramma's zoals Defender voor Cloud, kan de operator kritieke workloads en toepassingen implementeren, bewaken en gebruiken met verbeterde beveiliging, zelfs wanneer deze wordt uitgevoerd aan de rand van de klant.

Privé 5G-netwerk: Casestudy productie

Slimme apparaten, automatisering, de cloud en mobiele breedbandtechnologie stimuleren de industrie 4.0 revolutie. Deze revolutie creëert op zijn beurt de vraag naar particuliere 5G-netwerken in de industrie, die de toonaangevende consument is van particuliere 5G-netwerken. Particuliere 5G-netwerken kunnen een basis vormen voor fabrikanten die slimme apparaten willen verbinden en telemetriegegevens willen gebruiken om realtime beslissingen te nemen en operationele efficiëntie te verbeteren. De mogelijkheid om netwerkgegevens efficiënt te verwerken in de cloud helpt fabrikanten op verschillende manieren:

Onderhoudsvoorspelling

  • Kwaliteit van bewaking en tracering
  • Vermindering van machine slijtage, uitsplitsingen en knelpunten
  • Operationele efficiëntie verbeteren

Slimme factory's

  • Verbinding maken ed factory-toepassingen
  • Veiligheidstoepassingen voor personeel en beheer van luchtkwaliteit
  • Toegangsbeheer (beveiliging) en slimme analyses

Productiebewerkingen

  • Assetbeheer en intelligente productie en inventaris
  • Optimalisatie en bewaking van prestaties
  • End-to-end operationele zichtbaarheid

De Microsoft-benadering van privé-5G-netwerken is ideaal voor IoT- en Industry 4.0-toepassingen. De mogelijkheid om gegevens te verwerken in één on-premises platform en op intelligente wijze backhaul selectieve gegevens voor verwerking in Azure maakt realtime besluitvorming en automatisering mogelijk met lage latenties. Een vermindering van het backhauled verkeer vermindert ook de kosten, voor de onderneming en de operator.

Het Azure Zero Trust-model helpt ervoor te zorgen dat productiegegevens veilig blijven terwijl deze worden verplaatst tussen de functies van het mobiele netwerk, de onderneming en de cloud. Deze beveiligingsverbeteringen zorgen er ook voor dat operators de taak hebben om klantgegevens in transit of in opslag te beveiligen.

Telco-pad naar privénetwerken van 5G

Particuliere 5G-netwerken bestaan op het snijpunt van het traditionele bedrijfs-LAN, gespecialiseerde industriële netwerken en het openbare mobiele netwerk. Ze geven operators de kans om het bereik van 5G-services uit te breiden naar nieuwe markten.

Wanneer u overweegt om particuliere 5G-netwerken te implementeren, zien veel ondernemingen er gunstig uit bij mobiele netwerkoperators als potentiële leveranciers. Ondernemingen zien operators als vertrouwde partners in communicatie en de commerciële relaties zijn al tot stand gebracht. Operators hebben expertise in het implementeren en gebruiken van veilige en betrouwbare mobiele netwerken. Afhankelijk van lokale spectrumlicenties is er mogelijk een wettelijke vereiste of spectrumvoorwaarde die aangeeft dat een onderneming moet samenwerken met een mobiele provider om privé 5G te implementeren.

Sommige netwerkoperators kunnen privé-5G-netwerken weergeven als een natuurlijke uitbreiding van hun openbare mobiele netwerken. Ze kunnen profiteren van hun bestaande netwerkassets en gebruikmaken van netwerklicing om veilig mobiel bedrijfsverkeer van openbare netwerken te partitioneren. Ondernemingen willen echter een toegewezen netwerk met gelokaliseerde connectiviteit en meer controle dan ze kunnen krijgen met die aanpak. En openbare netwerken zijn voornamelijk gebouwd om de mobiele breedbandmarkt te bedienen. Ze zijn zeer geoptimaliseerd voor dat doel. Bedrijfstoepassingen stellen nieuwe en verschillende vereisten op het netwerk, wat niet de flexibiliteit biedt die nodig is. De branche gaat over op een particulier draadloos netwerk op basis van edge dat ook uitgebreide integratie met het operatornetwerk mogelijk maakt. Ondernemingen moeten profiteren van de flexibiliteit van 5G.

Diagram that shows how telcos provide Azure managed-edge networks and applications to global enterprises.

Een persoonlijke 5G-netwerkoplossing waar operators en ondernemingen vertrouwen in hebben, zijn drie belangrijke kenmerken vereist:

  • Beheerde connectiviteit. Veel ondernemingen hebben ervaring met het beheren van hun Wi-Fi-netwerk en mobiele toegangspunten. Weinigen hebben ervaring met het 4G/5G-radionetwerkontwerp, simactivering en end-to-end-oplossingsimplementatie. Deze situatie biedt operators de mogelijkheid om een beheerde radio- en spectrumoplossing te bieden om aan de behoeften van ondernemingen te voldoen.

  • Beheerde services. Een partner die implementatie en beheer van end-to-end privé-5G-netwerken kan bieden en toepassingen kan ontwikkelen en leveren, voegt aanzienlijke waarde toe aan de onderneming. Door het totale beheer van oplossingen te verplaatsen naar een gecentraliseerde, cloudomgeving kunnen operators en beheerde serviceproviders end-to-end beheerde services leveren vanaf één locatie. Het gebruik van de automatisering, beveiliging en schaal van cloudarchitecturen is essentieel voor een duidelijk ROI-model voor ondernemingen om particuliere 5G-netwerken te gebruiken.

  • Beheerde toepassingen. Use cases for private 5G networks are as unique as the business they serve. Een extern boorplatform heeft bijvoorbeeld niet dezelfde zorgen als een fabrikant van een auto. Om deze uiteenlopende gebruiksvoorbeelden aan te pakken, moet er flexibiliteit en eenvoud zijn in hoe edge-platforms en -netwerken worden geconfigureerd, geïmplementeerd en beheerd.

De installatie en het beheer van particuliere draadloze netwerken met de gewenste MEC-toepassingen wordt vereenvoudigd voor zowel de operator als de onderneming.

Ga naar deel twee: Een privé 5G-netwerk bouwen

Bijdragers

Dit artikel wordt onderhouden door Microsoft. De tekst is oorspronkelijk geschreven door de volgende Inzenders.

Hoofdauteur:

Andere inzender:

Als u niet-openbare LinkedIn-profielen wilt zien, meldt u zich aan bij LinkedIn.

Volgende stappen