Развертывание частных 5G-сетей в Azure

Четвертая промышленная революция, часто называемая Промышленностью 4.0, здесь. Отрасль 4.0 приносит с ним современные промышленные приложения, которые изменят способ работы предприятий. Эти приложения улучшили мощность обработки и подключение. Они собирают и обрабатывают данные из всей организации, чтобы помочь предприятиям работать более стратегически и эффективно. Как предприятия масштабируются, им нужны решения, которые могут обрабатывать эти рабочие нагрузки.

Для удовлетворения этих требований современные предприятия нуждаются как в частных сетях 5G, так и в решениях многодоступных пограничных вычислений (MEC). Частные сети LTE/5G предоставляют предприятиям скорость, безопасность, мобильность и качество обслуживания, которые они должны эффективно обрабатывать данные. Пограничные вычисления поддерживают задержку в промышленных приложениях и локализации данных и позволяют быстро обрабатывать данные с учетом времени на границе.

Некоторые проблемы необходимо решить, прежде чем предприятия смогут реализовать преимущества частных сетей LTE/5G. К таким проблемам относятся снижение операционной и инженерной сложности, обеспечение комплексной видимости для многосайтовых предприятий, обеспечение безопасности доступа и улучшение доставки автоматизированных решений на основе программного обеспечения.

Для удовлетворения этих проблем корпорация Майкрософт представила подход, который объединяет управляемые службы Azure, включая платформу и сетевые службы вместе с экосистемой isV радио и приложений. Это полностью интегрированная частная сетевая служба 5G, созданная для предприятий. Растущий список мобильных операторов и управляемых поставщиков услуг предоставляет эти службы и управляет ими. Решение объединяет Azure, Диспетчер сетевых функций Azure, Azure Arc, Azure Stack Edge, Служба Azure Kubernetes и Частный 5G Core Azure. Эти службы управляются и управляются из облака Azure.

Этот подход решает проблемы сложности и затрат, с которыми сталкиваются системные интеграторы и предприятия. Это позволяет предприятиям развертывать высокопроизводительные частные сети 5G с повышенной безопасностью, которые могут обеспечить внедрение современных промышленных приложений.

В этой статье объясняется, как системные интеграторы и операторы могут создавать частные сети для предприятий с помощью служб Azure. Эти сети используют преимущества гипермасштабирования облака и интегрированной архитектуры MEC для снижения уровня CapEx и OpEx, внедрения инноваций и открытия новых возможностей доходов.

Частные сети, усовершенствованные 5G

Частные сети, усовершенствованные 5G, преобразуют телекоммуникационные службы. Ключевые функции радио и основных компонентов в 5G обеспечивают плотную масштабируемую и доставку расширенной мобильной широкополосной связи (e МБ B), ультранадежные связи с низкой задержкой (URLLC) и массовые связи типа машины (mMTC). Это позволяет операторам предлагать новые службы, ориентированные на разработчиков высокопроизводительных промышленных приложений, и включить внедрение новых коммерческих моделей.

Предложения на основе потребителей, такие как голос, текст, данные и видео, останутся неотъемлемой частью портфеля услуг операторов telco. Тем не менее, новые корпоративные предложения, такие как LTE/5G частные сети для роботов, видео ИИ, массовый масштаб Интернета вещей для приложений цифрового двойника, и расширенные возможности реальности с устройствами, такими как HoloLens, будут создавать новые возможности доходов для операторов. Для доставки этих служб операторы telco должны перейти за рамки традиционной сетевой архитектуры telco и более непосредственно использовать облако гипермасштабирования и MEC.

Несколько факторов мотивируют реализацию частных корпоративных мобильных сетей:

• Масштабирование и достижение ограничений текущих беспроводных систем
• Увеличение объема созданных данных и видео
• Увеличение потребностей в повышении уровня мобильности и безопасности и спроса на обработку данных в режиме реального времени

Сочетание 5G, MEC и облака позволяет создавать частные беспроводные сети, которые являются быстрыми, высокобезопасными и масштабируемыми, и могут воспользоваться преимуществами приложений для аналитики, работающей на дальнем краю, в облаке или в гибридных расположениях.

Вот некоторые из отраслевых вариантов использования, которые частные сети 5G могут помочь в доставке:

Частные сети 5G представляют собой надежный вариант использования для корпоративных служб 5G, так как эти возможности будут лежать в основе более сложных служб, таких как интеллектуальные пространства и приложения Industry 4.0. Тем не менее, несмотря на преимущества частной сети 5G, проблемы остаются для операторов и предприятий. Самая большая проблема — это сложность развертывания и управления сетью 5G в корпоративной среде. Сети 5G включают рекомендации, которые лежат за пределами традиционного набора навыков предприятия, от радио частоты (RF) до архитектур мобильных ядер 5G. Кроме того, операторы telco могут не использовать портфель технологий или минимальный объем ресурсов, необходимых для эффективного развертывания 5G сетей и облачных пограничных вычислений в корпоративной среде.

Корпорация Майкрософт предлагает упрощенный подход MEC-as-a-service, который объединяет глобальную облачную платформу гипермасштабирования с сетевыми компонентами, например автономным ядром 5G, которое обеспечивает набор облачных приложений. Этот подход позволяет предприятиям собирать данные из разных сетей и эффективно обрабатывать конфиденциальные данные задержки на границе и по-прежнему использовать возможность обработки больших объемов данных в Azure.

Преимущества частных 5G-сетей

Прибытие 4G и доступ к общим спектрам, таким как CBRS в ограниченных географических регионах, изменило частную экономику сети 5G. Это изменение произошло, так как оно позволило предприятиям развертывать и экспериментировать с помощью выделенных частных сотовых сетей, использующих технологию небольших ячеек и виртуализированные сетевые функции. 5G RAN и основные оптимизации обеспечивают более широкий набор возможностей, включая более быстрые скорости, ультра-низкую задержку, методы безопасности и экономичность. Эти характеристики 5G критически важны в таких отраслях, как производство и транспорт, где проблемы географического охвата и расширение использования приложений Интернета вещей требуют расширенных сетевых характеристик.

Несколько вертикальных отраслей могут воспользоваться этими же характеристиками, как описано в следующих разделах.

Надежное покрытие

Многие промышленные и корпоративные приложения требуют подключения, превышающие ограничения покрытия проводных и Wi-Fi технологий, распространенных в операционных средах. Использование 4G и 5G радиосвязи выделенного спектра для ограничения динамической помехи и увеличения мощности передачи, а также встроенных возможностей мобильности, обеспечения высокой производительности, высокой емкости и экономичного беспроводного подключения по большим сайтам. К этим объектам относятся аэропорты, морские порты, открытые литые шахты, центры распространения, кампусы и строительные площадки. Гибкость использования различных вариантов спектра оптимизирует охват и скорость данных для вариантов использования в помещении и на открытом воздухе.

Более высокая пропускная способность

Технология 4G может обеспечить пропускную способность, необходимую для многих частных сетевых приложений. Но 5G может обеспечить 10–20 раз пропускную способность 4G, которая расширяет диапазон приложений, которые могут поддерживаться беспроводной сетью. Предстоящие варианты спектра, такие как миллиметровая волна, можно развернуть для использования в помещении для оптимизации для повышения плотности устройств, даже если они распределены в шумных средах RF. Это приводит к масштабируемой сети.

Низкая задержка

Сети 5G обеспечивают задержку, которая меньше, чем в сетях 4G. Низкая задержка важна для приложений с учетом времени, таких как роботизированные системы управления, которые обычно имеют бюджеты задержки кругового пути в 10 мс или меньше. Сети 5G с приложениями, развернутыми в локальных пограничных вычислительных объектах, могут комфортно поддерживать эти требования к задержке.

Поддержка детерминированного доступа

Радио 5G по дизайну поддерживает детерминированный доступ. Эта конструкция устанавливает гарантированное максимальное ограничение на задержку и jitter, что важно для многих видов приложений. В этой категории 5G гораздо ближе к производительности проводного Ethernet. Из-за 5G приложения, которые после необходимости проводных подключений теперь можно отменить.

Локализация и конфиденциальность данных

С помощью традиционных корпоративных сетей предприятия могут эффективно ограничить воздействие данных на определенные географически заборированные регионы. Однако с широкой внедрением беспроводных технологий способность ограничить воздействие данных приходится на цену ограничения доступа. Частные сети 5G, объединенные с пограничными вычислениями, могут обеспечить более высокую видимость и контроль над доступом к данным и обработкой. Эта видимость и контроль дают предприятиям гораздо более высокий уровень суверенитета данных. Частные сети 5G и пограничные вычисления позволяют обеспечить высокую конфиденциальность информации в локальном режиме и не предоставляться даже оператору через внешние сетевые подключения.

Операционная простота

Операторы сталкиваются с реализацией нескольких версий сетевых технологий, а также контроля доступа и других функций безопасности на основе необходимости проводного, Wi-Fi и, все более широкополосного доступа к корпоративным ресурсам. Частные беспроводные сети предоставляют корпоративным ИТ-командам возможность создать упрощенную архитектуру доступа, которая работает для сотрудников в офисе и вне офиса.

Обратная экономия

Некоторые типы промышленных и корпоративных приложений, например видеокамер с высоким разрешением для наблюдения или проверки, создают большие объемы данных. Обычно эти приложения включают в себя сочетание хранилища и анализа. Обычно они не очень чувствительны к задержке. Однако для развертывания этих приложений в локальных вычислительных объектах имеет смысл избежать высокой стоимости резервного размещения больших объемов данных в централизованном облаке. Частные сети 5G обеспечивают это развертывание. Подключение чувствительность к централизованным облачным объектам, а затем обрабатывать только суммированные данные, например сведения о событиях, доступных для действий, обнаруженных локальным анализом.

Улучшения соответствия юридическим и нормативным требованиям

Частные мобильные сети 5G не просто позволяют хранить данные локально. Они также помогают предприятиям защищать себя от угроз их информационной и коммуникационной безопасности. 5G имеет более встроенные механизмы безопасности, чем любое предыдущее поколение сотовой технологии и включает расширенную защиту от сложных атак, таких как IMSI-catcher и Stingray. Используя несколько уровней встроенной безопасности и инструментов Azure, таких как Defender для облака, оператор может развертывать, отслеживать и работать с критически важными рабочими нагрузками и приложениями с улучшенной безопасностью, даже при выполнении на пограничном сервере клиента.

Частная сеть 5G: пример производства

Интеллектуальные устройства, автоматизация, облако и мобильные широкополосные технологии ведут революцию в отрасли 4.0. Эта революция, в свою очередь, создает спрос на частные сети 5G в производственной отрасли, которая является ведущим потребителем частных 5G сетей. Частные сети 5G могут обеспечить основу для производителей, которые хотят подключить смарт-устройства и использовать данные телеметрии для поддержки решений в режиме реального времени и повышения эффективности работы. Возможность эффективно обрабатывать сетевые данные в облаке помогает производителям различными способами:

Прогнозирование обслуживания

• Мониторинг и отслеживание качества
• Снижение износа машины, разбивки и узкие места
• Повышение эффективности работы

Интеллектуальные фабрики

• Подключение фабрики приложений
• Приложения безопасности персонала и управление качеством воздуха
• Управление доступом (безопасность) и интеллектуальная аналитика

Производственные операции

• Управление активами и интеллектуальная производственная и инвентаризация
• Оптимизация производительности и мониторинг
• Сквозная операционная видимость

Подход Майкрософт к частным сетям 5G идеально подходит для приложений IoT и Industry 4.0. Возможность обработки данных в одной локальной платформе и интеллектуальной обратной передачи выборочных данных для обработки в Azure обеспечивает принятие решений и автоматизацию в режиме реального времени с низкой задержкой. Сокращение обратного трафика также снижает затраты для предприятия и оператора.

Модель "Нулевое доверие Azure" помогает обеспечить безопасность производственных данных при перемещении между функциями мобильной сети, предприятием и облаком. Эти улучшения безопасности также освобождают операторов от задачи защиты данных клиента в транзите или хранилище.

Путь telco к частным сетям 5G

Частные сети 5G существуют на пересечении традиционной корпоративной локальной сети, специализированных промышленных сетей и общедоступной мобильной сети. Они дают операторам возможность расширить область услуг 5G на новых рынках.

При рассмотрении того, как развернуть частные сети 5G, многие предприятия будут выглядеть благоприятно на операторах мобильной сети в качестве потенциальных поставщиков. Предприятия рассматривают операторов как доверенных партнеров в обмене данными, а коммерческие отношения уже установлены. Операторы имеют опыт развертывания и эксплуатации безопасных и надежных мобильных сетей. В зависимости от лицензирования локального спектра может быть требование или условие спектра, указывающее, что предприятие должно сотрудничать с мобильным оператором для развертывания частной 5G.

Некоторые сетевые операторы могут рассматривать частные сети 5G как естественное расширение своих общедоступных мобильных сетей. Они могут воспользоваться своими существующими сетевыми ресурсами и использовать срезы сети для безопасной секционирования корпоративного мобильного трафика из общедоступных сетей. Однако предприятия хотят, чтобы выделенная сеть с локализованным подключением и больше контроля, чем они могли получить с помощью этого подхода. И общедоступные сети создаются в первую очередь для обслуживания рынка мобильной широкополосной связи. Они оптимизированы для этой цели. Корпоративные приложения будут размещать новые и различные требования к сети, что не обеспечит необходимую гибкость. Отрасль принимает граничную частную беспроводную сеть, которая также обеспечивает глубокую интеграцию с сетью оператора. Предприятия должны воспользоваться гибкостью 5G.

Частное сетевое решение 5G, которое операторы и предприятия могут чувствовать себя уверенными в том, что требуются три ключевых атрибута:

• Управляемое подключение. Многие предприятия имеют опыт управления сетями Wi-Fi и мобильными точками доступа. Мало кто имеет опыт разработки радиосети 4G/5G, активации SIM-карты и комплексного развертывания решения. Эта ситуация дает возможность операторам принести управляемое решение радио и спектра для удовлетворения потребностей предприятий.

• Управляемые службы. Партнер, который может предоставлять развертывание и управление сквозными частными сетями 5G и разрабатывать и доставлять приложения, значительно повышает ценность для предприятия. Перемещение общего управления решениями в централизованную облачную среду позволяет операторам и поставщикам управляемых служб предоставлять комплексные управляемые службы из одного расположения. Использование возможностей автоматизации, безопасности и масштабирования облачных архитектур является важным для обеспечения четкой модели ROI для предприятий, которые будут внедрять частные сети 5G.

• Управляемые приложения. Варианты использования частных 5G-сетей являются уникальными, как и предприятия, которые они служат. Например, удаленная платформа бурения нефти не будет иметь те же проблемы, что и производитель автомобилей. Для решения этих различных вариантов использования необходимо обеспечить гибкость и простоту в настройке, развертывании и управлении пограничными платформами и сетями.

Установка и управление частными беспроводными сетями с требуемыми приложениями MEC упрощается как для оператора, так и для предприятия.

Перейдите к части 2. Создание частной сети 5G

Соавторы

Эта статья поддерживается корпорацией Майкрософт. Первоначально он был написан следующими участник.

Автор субъекта:

• Рик Ливано | Директор бизнес-стратегии

Другие участник:

• Мик Альбертс | Технический писатель

Чтобы просмотреть недоступные профили LinkedIn, войдите в LinkedIn.

Следующие шаги

• Что такое предварительная версия частных 5G Core Azure?
• Ключевые компоненты частной мобильной сети
• Требования к проектированию частной мобильной сети
• путь Обучение. Развертывание служб 5G с помощью Azure

Связанные ресурсы

• Решения для телекоммуникационной отрасли
• Шаблон конфигурации пограничной рабочей нагрузки
• Создание частной сети 5G