Construir uma rede 5G privada

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Este artigo é o segundo de dois artigos sobre a implantação de redes 5G privadas.

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Há quatro componentes críticos para uma rede 5G privada: as funções de rádio e rede locais, a plataforma de computação de borda, o ecossistema de aplicativos e a nuvem. As soluções de rede 5G privada são muitas vezes construídas como um conjunto de componentes pouco integrados. Esta abordagem de integração flexível pode fazer sentido em termos de pontos de demarcação físicos e organizacionais, mas tem desvantagens. A esta abordagem são inerentes os seguintes problemas:

  • Difícil de implantar
  • Difícil de gerir
  • Caro para escalar
  • Inseguro

A Microsoft oferece uma abordagem diferente para ajudar as operadoras a aproveitar a oportunidade de fornecer 5G privado às empresas. Esta solução de rede 5G privada gerenciada na nuvem apresenta tecnologia de núcleo móvel nativa da nuvem, computação de borda avançada e uma escolha flexível de parceiros de rádio e aplicativos. A solução foi concebida para ser entregue e gerida pelos operadores. É apropriado para várias verticais do setor. A abordagem da Microsoft para redes 5G privadas oferece vantagens para operadoras e empresas, além de uma escolha de plataformas e aplicativos.

A computação de borda de multiacesso privado do Azure é uma solução para integrar computação de borda, rede e aplicativos em uma variedade de plataformas de borda. Ele foi projetado para ajudar operadores e parceiros a fornecer soluções MEC de alto desempenho para empresas.

Diagram that shows the Azure private multiaccess edge compute stack.

Plataforma Azure Stack para a borda

A computação de borda de multiacesso privada pode ser implantada em várias plataformas alimentadas por soluções Azure Stack . As soluções Azure Stack estendem os serviços e recursos do Azure para vários ambientes, do datacenter aos pontos de presença e escritórios remotos. As empresas podem usar o Azure Stack para criar, implantar e executar aplicativos de computação híbrida e de borda de forma consistente em ecossistemas de TI.

O Azure Stack Edge é um dispositivo de borda gerenciado pelo Azure que traz a computação, o armazenamento e a inteligência do Azure para o ambiente corporativo. Como parte da solução de computação de borda de multiacesso privada, o Azure Stack Edge fornece um único ponto para processar dados de rede móvel na borda. Ele permite a interrupção local e inteligente do processamento de dados para um processamento mais rápido e menor consumo de largura de banda.

Azure Private 5G Core

O componente final da arquitetura da Microsoft para redes 5G privadas é o núcleo móvel 4G/5G, que é implantado como um núcleo 5G autônomo com uma função de interfuncionamento 4G opcional para permitir o suporte para 4G LTE RAN. O Private 5G Core é uma solução totalmente virtualizada e nativa da nuvem que inclui funções padrão de rede principal 5G.

Diagram that shows the key components of Private 5G Core.

O Azure automatiza a implantação e a configuração do Private 5G Core no Azure Stack Edge. Para implantar e atualizar a configuração de rede, o operador de rede pode usar qualquer uma ou todas estas ferramentas:

  • A GUI da Web do portal do Azure
  • A API REST DO Azure Resource Manager
  • Modelos de implantação (modelos ARM e/ou Terraform)

Os operadores podem usar sintaxe declarativa, no formato de dados JSON ou Bíceps padrão, para configurar o núcleo. Isso permite a integração com pipelines de CI/CD, como o Azure DevOps ou o GitHub Actions, para implantações e atualizações repetíveis em vários sites de rede.

As operadoras não precisam implantar o 5G para se beneficiar de uma rede 5G privada habilitada para nuvem. Clientes e operadoras empresariais podem implantar uma rede 5G privada em um ambiente 4G, 5G ou híbrido 4G/5G. O Private 5G Core suporta a transição do 4G para uma rede standalone 5G, para que as empresas possam começar com uma implementação 4G e depois migrar para o 5G ou implantar uma solução privada híbrida 4G/5G.

Orquestração do Azure para cargas de trabalho de borda

O Azure fornece várias ferramentas para integração de aplicativos de borda e funções de rede. A solução 5G privada da Microsoft usa o Azure Arc e o Azure Network Function Manager.

O Azure Arc pode simplificar infraestruturas complexas distribuídas em ambientes locais, de borda e multicloud e estender o gerenciamento do Azure a esses ambientes.

Para cargas de trabalho de função de rede, o Network Function Manager é um serviço de orquestração nativo da nuvem que os clientes podem usar para implantar e provisionar funções de rede em plataformas Azure Stack. A plataforma Azure Stack Edge Pro suporta o Network Function Manager e tem uma GPU incorporada. Quando usado com o Azure Stack Edge, o Network Function Manager fornece implantação, provisionamento e gerenciamento baseado em nuvem de funções de rede ou aplicativos executados na borda privada, diretamente do portal do Azure. É um serviço gerenciado, portanto, um provedor de serviços gerenciado pelo Azure lida com atualizações, gerenciamento do ciclo de vida e suporte para funções de rede e aplicativos no dispositivo de borda. A plataforma suporta máquinas virtuais e cargas de trabalho em contêineres, e uma ou duas GPUs para aceleração.

Características da solução do Azure

Esta solução reduz significativamente o custo total de propriedade de operar uma rede celular privada. Os seguintes atributos contribuem para a redução de custos:

Rede 5G privada de telecomunicações como serviço

O Azure permite que as operadoras implantem um núcleo móvel CBRS/4G/5G completo como um serviço. A abordagem de rede 5G privada como serviço muda a forma como as redes 5G privadas são implantadas e gerenciadas. Ele dá às operadoras mais flexibilidade e permite que elas forneçam a funcionalidade principal móvel como um serviço hospedado e gerenciado.

A solução pode ser integrada com uma variedade de sistemas de rede de acesso via rádio (RAN) e gerenciamento de identidade de assinante (SIM) por meio do ecossistema de parceiros da Microsoft. Além da integração com outros aplicativos no Azure, como o Azure Machine Learning e o Hub IoT do Azure, a solução tem recursos internos que as empresas precisam para integrações de serviços. Esses recursos normalmente incorrem em custos e computação separados e exigem operações complexas, mas essas funções são incluídas como parte desta solução. Não é necessário hardware adicional. A solução também fornece uma política local integrada para permitir um tratamento de tráfego diferenciado com base em políticas SIM configuradas na nuvem do Azure e sincronizadas com o Azure Private 5G Core.

Solução nativa da nuvem

Como usa a nuvem do Azure e o Azure Stack Edge, essa arquitetura de solução traz os benefícios da economia da nuvem e um modelo de consumo pré-pago. Os clientes podem dimensionar e implantar a solução para suas cargas de trabalho atuais e evitar o risco de subestimar ou superestimar os requisitos de recursos. A nuvem do Azure também fornece segurança aprimorada interna e conformidade de privacidade. Os clientes podem implantar a solução com confiança em verticais que exigem privacidade de dados rigorosa, como saúde, governo, segurança pública e defesa. A implantação de uma solução baseada em borda que usa o Azure Stack Edge fornece serviços de conectividade e a capacidade de implantar aplicativos de borda. Essa combinação ajuda os clientes a implantar aplicativos de borda que exigem processamento de baixa latência e computação de borda.

Gerenciamento, automação e observabilidade na nuvem

A solução é gerida remotamente através da nuvem do Azure. É uma solução multilocatária que oferece controle de acesso baseado em função aos administradores de rede, permitindo que eles visualizem, gerenciem e controlem redes 5G privadas e SIMs. O gerenciamento de nuvem proporciona economia de custos por vários motivos:

  • A solução pode ser mantida sem a necessidade de enviar técnicos ou agentes para um local.
  • O gerenciamento de nuvem elimina a necessidade de um sistema adicional de suporte a operações (OSS) local.
  • As APIs expostas para o norte podem ser facilmente integradas com as soluções existentes de SIM e OSS/BSS (sistema de suporte ao negócio).

A automação proporciona uma melhor experiência ao usuário e simplifica a implantação. A automação pode reduzir a implantação da solução de semanas para horas, independentemente de a implantação ser gerenciada pelo operador, um provedor de serviços gerenciados (MSP) ou um parceiro. Sem automação, a escala necessária para implantar uma solução para milhares de empresas e consumidores é inatingível. A Automação do Azure fornece automação baseada em nuvem, atualizações do sistema operacional e um serviço de configuração que dá suporte ao gerenciamento consistente em ambientes Azure e não Azure. Ele inclui automação de processos, gerenciamento de configuração, gerenciamento de atualizações, recursos compartilhados e recursos heterogêneos.

Diagram that describes Azure Monitor.

A abordagem de painel único não permite apenas que os operadores implantem o serviço. Também instancia rapidamente o serviço de rede 5G privada em escala para suas empresas. O portal pode então ser usado para garantia de serviço completo e automação, incluindo configuração, falha e gerenciamento de desempenho.

O Azure Private 5G Core e o Azure Stack Edge relatam métricas e alarmes ao Azure Monitor para fornecer informações de rede. Os operadores podem usar essas informações para automação de loop fechado e para fornecer garantia de serviço aos clientes. Além de insights de rede, esses dados podem fornecer business intelligence útil e monetização de rede para clientes corporativos.

Integração com os serviços do Azure

Esta solução permite um ecossistema de aplicações para operadores e clientes empresariais. Estas aplicações incluem aplicações de business intelligence e analytics e aplicações de IA e aprendizagem automática da Microsoft e outras. A computação de borda de multiacesso privada do Azure combina o Private 5G Core e o ambiente de computação de borda gerenciado pelo Azure em uma única arquitetura. Essa colocalização permite que as empresas movam dados para dentro e para fora de suas redes móveis para processamento e escolham quais dados devem ser processados no local e quais devem ser enviados para a nuvem.

Diagram that shows some of the integrated applications.

MEC para redes e aplicações

Um operador precisa fornecer a infraestrutura de rádio local e a computação gerenciada para um serviço de rede 5G privado. Um componente de computação de borda em nuvem também é necessário para processar serviços e aplicativos em nuvem. Uma solução é uma borda compartilhada onde as funções de rede móvel e os aplicativos de borda local são executados lado a lado. Eles são executados em uma estrutura de segurança de confiança zero comum fornecida pelo Azure Stack Edge. Essa abordagem fornece integração perfeita entre a rede 5G, a computação de borda e a nuvem, e reduz significativamente o CapEx e o OpEx.

As soluções alternativas envolvem a divisão das funções de computação em dois conjuntos: um gerenciado pelo operador e outro pela empresa ou outro provedor de serviços gerenciados. Nessa abordagem, a arquitetura da solução divide o gerenciamento, mas as empresas se beneficiam do uso do Azure como a camada de gerenciamento comum para redes e aplicativos.

Por exemplo, considere um cenário em que o cliente corporativo é uma rede de varejo com centenas de lojas. A empresa pode optar por integrar um conjunto selecionado de aplicações modernas conectadas com a rede 5G privada em uma única plataforma de computação gerenciada pela operadora. Ou a empresa pode usar duas plataformas de computação distintas em cada local: uma para as funções de rede móvel (gerenciadas pela operadora) e outra para executar aplicativos desenvolvidos pela nuvem distribuída e pela empresa. A arquitetura proporcionará flexibilidade para a empresa e para o operador.

A experiência telco

Esta solução atende aos requisitos de alto desempenho, alta disponibilidade e baixa latência dos serviços de nuvem de telecomunicações. Ele é otimizado para ajudar as operadoras e MSPs a gerenciar e controlar serviços de rede 5G privada para seus clientes corporativos. Ao atender aos requisitos de infraestrutura das redes 5G privadas em uma plataforma contínua e altamente escalável, a solução permite que as operadoras se concentrem em seus pontos fortes e tragam o valor da nuvem para seus clientes.

Perguntas de clientes empresariais

À medida que as empresas se tornam consumidores mais instruídos de serviços de rede 5G privados, elas procurarão recursos específicos que se alinhem com seus requisitos e casos de uso exclusivos. Aqui estão algumas das perguntas que as operadoras móveis podem esperar ouvir de potenciais clientes corporativos:

Quão integradas são as plataformas de núcleo móvel e de borda?

A computação de borda de multiacesso privado do Azure combina o Private 5G Core e o ambiente de computação de borda em uma única arquitetura. A integração perfeita entre o núcleo e a borda fornece garantias de que a solução de rede privada funcionará conforme o esperado. Soluções de vários fornecedores podem levar a longas integrações e desafios quando surgem problemas técnicos. Como as redes 5G privadas podem lidar com aplicações de missão crítica, as interrupções não são aceitáveis.

A solução oferece gerenciamento de ponta a ponta?

O gerenciamento de ponta a ponta precisa incorporar o Azure e os serviços de parceiros em uma estrutura de gerenciamento comum. Atualmente, o Azure fornece consistência para a plataforma de borda, Kubernetes e Private 5G Core. Também recomendamos que as operadoras desenvolvam ou integrem seu gerenciamento de pedidos e serviços por meio de APIs do Azure para fornecer automação para simplificar o consumo de redes 5G privadas.

A solução é fiável?

A computação de borda de multiacesso privado do Azure dá suporte a várias camadas de confiabilidade. As empresas esperam conectividade de alta disponibilidade para cargas de trabalho de missão crítica. O Azure fornece implantação de borda de vários nós com clusters locais do Serviço Kubernetes do Azure (AKS) para executar os contêineres Private 5G Core. Para obter informações sobre o SLA Núcleo 5G Privado, consulte a página SLA do Azure depois que o produto atingir a disponibilidade geral.

A solução é simples, mas flexível o suficiente para ser dimensionada dinamicamente?

À medida que as empresas percebem os benefícios de executar aplicativos e operações em uma rede 5G privada, a pegada da rede se expandirá para outras áreas de negócios e outros locais. Os operadores terão de escalar estas soluções de forma rápida e económica. Ter um núcleo móvel baseado em nuvem oferece uma vantagem significativa nesse cenário.

Quão segura é a rede?

A implantação efetiva do modelo de segurança Azure Zero Trust em uma arquitetura comum ajuda a garantir a aplicação consistente da política de segurança nas funções da operadora e da empresa. O modelo de segurança está habilitado em todos os componentes de serviço do Azure.

A rede 5G privada integrar-se-á com as minhas aplicações empresariais existentes e suportará os meus dispositivos?

A abordagem do Azure é fornecer APIs abertas e padronizadas, provisionamento de SIM e gerenciamento de perfil para integração com aplicativos e dispositivos de negócios. As parcerias do Azure com a maioria dos fornecedores de aplicativos e dispositivos de rede podem ajudar a fornecer uma integração suave. Como a Microsoft é proprietária da nuvem e dos componentes principais móveis, a integração com sistemas OSS/BSS é simplificada.

Como posso ver o que está a acontecer na minha rede?

Com uma solução unificada do Azure, as empresas e os operadores podem visualizar, gerir e monitorizar tudo, desde dados de telemetria ao tráfego de rede, utilizando uma única ferramenta de gestão. O gerenciamento comum do ciclo de vida, a política de segurança e a orquestração fornecem visibilidade e controle completos para o gerenciamento do serviço.

A plataforma suporta automação e orquestração de serviços?

Contêineres e microsserviços são os blocos de construção para aplicativos de negócios. A capacidade de automatizar e orquestrar novos serviços móveis é essencial para as operadoras e empresas à medida que constroem novas aplicações e serviços nas suas redes 5G. As empresas também precisam ser capazes de hospedar esses aplicativos no local ou na nuvem. A solução do Azure fornece automação e orquestração em todos os domínios e funções de rede: física, virtual e na nuvem.

Como analiso os dados da rede móvel?

Os dispositivos conectados geram dados que podem ser úteis para as empresas. Com esta solução, as empresas podem trazer dados para o ambiente do Azure com segurança melhorada. Eles podem usar esses dados para IA, aprendizado de máquina e análises, incluindo análise por meio de ferramentas de business intelligence da Microsoft e outros.

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