BÁO CÁO “TIỂU LUẬN MÔN HỌC” CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG TRUYỀN THÔNG TIÊN TIẾN Đề tài Các khái niệm và công nghệ NFVSDN trong mạng 5G

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG I BÁO CÁO “TIỂU LUẬN MÔN HỌC” CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG TRUYỀN THÔNG TIÊN TIẾN Đề tài: Các khái niệm công nghệ NFV/SDN mạng 5G Giảng Viên Hướng Dẫn Nhóm sinh viên thực Các thành viên: Đỗ Tiến Toàn Đặng Anh Lâm Đỗ Trung Hiếu Trần Tuấn Anh TS Hồng Trọng Minh Nhóm B17DCVT360 B17DCVT200 B17DCVT128 B17DCVT024 Hà Nơ ̣i, tháng 12/2021 LỜI NĨI ĐẦU Trong thập kỷ qua, công nghệ không dây lên xu hướng quan trọng kết nối mạng Xu hướng dự kiến tiếp tục tương lai với tốc độ tăng trưởng nhanh nhiều Đến năm 2018, lưu lượng di động toàn cầu tăng từ 2,6 lên 15,8 exabyte Sự phát triển theo cấp số nhân dịch vụ liệu di động ngày có nhiều thiết bị người dùng cuối máy tính xách tay, máy tính bảng, cảm biến, điện thoại thơng minh, thiết bị gia dụng định hình mạng siêu kết nối nơi hàng tỷ thiết bị kết nối tạo lượng lớn khối lượng liệu Giải hàm mũ dự kiến phát triển đa phương tiện nhấn mạnh nhu cầu phát triển mạng di động Cuối cùng, thứ năm hệ (5G) hỗ trợ gấp 1000 lần tốc độ liệu tổng hợp 100 lần người dùng tốc độ liệu, đồng thời cho phép tăng 100 lần số lượng thiết bị kết nối tại, giảm lần độ trễ từ đầu đến cuối tăng 10 lần thời lượng pin Công nghệ không dây 5G mở đường đến cách mạng hóa tương lai mạng phổ biến phổ biến, ứng dụng không dây, chất lượng người dùng kinh nghiệm Để nhận tiềm nó, 5G phải cung cấp đáng kể dung lượng mạng cao hơn, kích hoạt khối lượng lớn kết nối thiết bị, với độ trễ giảm chi phí, đạt lượng đáng kể tiết kiệm so với đến khơng dây có cơng nghệ Trong bối cảnh này, mạng phần mềm xác định tách mặt phẳng liệu khỏi mặt phẳng điều khiển ảo hóa chức mạng phân chia phần tử mạng thành chức mạng nhỏ hơn, hai ứng cử viên tốt Trong tiểu luận này, khái niệm, phần mềm xác định mạng kiến trúc 5G đặc điểm kịch sử dụng 5G thảo luận Chúng thảo luận mạng lõi 5G dựa SDN/NFV mối liên kết SDN NFV Bố cục tiểu luận gồm chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan mạng Internet Chương 2: Điện toán đám mây ảo hóa đám mây Chương 3: Cơng nghệ ảo hóa chức mạng NFV Chương 4: Nguyên tắc Ứng dụng Software-Defined Networks (SDN) Chương 5: SDN NFV mạng 5G Bằng cố gắng nỗ lực nhóm em hồn thành xong tiểu luận nhóm Do có hạn chế mặt thời gian mức độ hiểu biết thân nên tránh khỏi thiếu sót q trình nghiên cứu Vì thế, nhóm em mong nhận lời góp ý bảo thêm thầy bạn để em có thêm kiến thức phục vụ cho học tập công việc sau BẢNG PHÂN CHIA CÔNG VIỆC Số thứ tự Họ tên, mã sinh viên Trần Tuấn Anh ( Chương : Giới Thiệu 2: Điện tốn ảo hóa đám mây ) Đỗ Trung Hiếu (Chương 3: CƠNG NGHỆ ẢO HĨA CHỨC NĂNG MẠNG NFV) Đỗ Tiến Toàn ( Chương 4: Nguyên tắc Ứng dụng Software-Defined Networks (SDN) ) Đặng Anh Lâm ( Chương 5: SDN NFV mạng 5G ) MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ iii DANH MỤC BẢNG BIỂU iv THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v Chương Giới thiệu Chương Điện toán ảo hóa đám mây .3 2.1 Điện toán đám mây .3 2.1.1 Kiến trúc điện toán đám mây 2.1.2 Các loại điện toán đám mây 2.1.3 Thách thức 12 2.2 Ảo hóa máy chủ 13 2.2.1 Tổng quan 13 2.2.2 Kĩ thuật ảo hóa 15 2.2.3 Vùng chứa 16 2.3 Ảo hóa mạng .18 2.3.1 Mạng lớp phủ ( Overlay Networks) 18 2.3.2 Mạng chia sẻ ảo (VPN) 18 2.4 Ảo hóa khơng dây .19 3.1 Tổng quan cơng nghệ ảo hóa chức mạng NFV: 21 3.1.1 Định nghĩa ảo hóa chức mạng: .21 I 3.1.3 Vai trị ảo hóa chức mạng: 22 3.2 Kiến trúc cơng nghệ mạng ảo hóa NFV 22 3.3 Ứng dụng NFV 25 3.4 Lợi ích thách thức NFV 26 3.4.1 Lợi ích NFV 26 3.4.2 Khó khăn thách thức 26 3.5 Điều phối, quản lý NFV 28 3.5.1 Đặc tính hiệu suất .29 3.5.2 Cải tiến hiệu suất NFV .30 3.6 Các giải pháp triển khai NFV 31 3.6.1 Khối hạ tầng ảo hóa NFVI 31 3.6.2 Khối điều phối quản lý – NFV MANO 33 3.6.2.1 OpenBaton 33 3.7 Kết luận .35 Chương 4: Nguyên tắc Ứng dụng Software-Defined Networks (SDN) 36 4.1 Giới thiệu 36 4.2 SDN Kiến trúc Framework .36 4.2.1 Tách biệt phần Điều Khiển Dữ Liệu 36 4.2.2 SDN cung cấp khả lợi ích 39 4.2.3 Nhược điểm SDN .39 4.3 Giao thức OPENFLOW 40 4.3.1 Các đặc trưng OpenFlow .40 4.3.2 Ưu điểm OpenFlow 43 4.4 SDN Controller Plane .44 4.5 SDN Management Plane 46 4.6 Ứng Dụng SDN 47 4.6.1 Phạm vi doanh nghiệp 47 4.6.2 Phạm vi nhà cung cấp hạ tầng dịch vụ viễn thông .48 4.7 Kết Luận 48 Chương SDN NFV mạng 5G 49 5.1 Tổng quan mạng 5G 49 5.1.1 Giới thiệu .49 II 5.1.2 Đặc điểm mục tiêu thiết kế .50 5.2 SDN NFV .52 5.2.1 Bản chất SDN NFV 52 5.2.2 Mối liên kết SDN NFV 53 5.3 SDN khung kiến trúc NFV 55 5.3.1 Vị trí tài nguyên SDN khung kiến trúc NFV 55 5.3.2 Vị trí điều khiển SDN khung kiến trúc NFV 56 5.3.3 Vị trí ứng dụng SDN khung kiến trúc NFV 57 5.4 SDN NFV mạng lõi 5G 59 5.4.3 SDN NFV hỗ trợ 5G .60 5.5 Tổng kết chương .62 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO .64 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Lịch sử phát triển điện toán đám mây .4 Hình 2: Mơ hình dịch vụ điện toán đám mây .6 Hình 3: Kiến trúc điện tốn đám mây Hình 4: Kiến trúc điện tốn đám mây Hình 5: Mơ hình đám mây cơng cộng Hình 6: Mơ hình đán mây riêng 10 Hình 7: Mơ hình đám mây lai 11 Hình 8: Mơ hình đám mây cộng đồng 12 Hình 9: Mơ Hình thách thức với điện tốn đám mây 13 Hình 10: Kiến trúc máy ảo 17 Hình 11: Kiến trúc container kiến trúc máy ảo 18Y III Hình 1: Kiến trúc NFV 24 Hình 2: Đặc tính VNF 31 Hình 3: Những mục tiêu dự án OPNFV 33 YHình 1: Tách biệt Control and Data Plane Hình 2: Kiến Trúc SDN 39 Hình Bảng Flow .42 Hình 4: Cấu trúc thiết bị OpenFlow 43 Hình 5: Hoạt động OpenFlow 44 Hình 6: Giới thiệu tổng quan điều khiển 46 Hình 7: Minh họa mặt phẳng điều khiển 47 Hình 8: Trong Data-Center WAN 48 Hình 1: Ánh xạ thành phần SDN với NFV 54 Hình 2: Các vị trí tài ngun SDN có Khung kiến trúc NFV .56 Hình 3: Vị trí Bộ điều khiển SDN có Khung kiến trúc NFV 57 Hình 4: Vị trí Bộ điều khiển SDN có Khung kiến trúc NFV 58 Hình 5: Mạng lõi 5G dựa SDN/NFV 59 Hình 6: Khung phân chia mạng 5G 61 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng I: Quá trình phát triển hệ mạng 48 Bảng II: Đặc điểm kiến trúc 5G 49 Bảng III : So sánh SDN NFV 50 IV THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt NFV Tên viết đầy đủ Network Functions Virtualization Tên Tiếng Việt Ảo hóa chức mạng NAT Network Address Translation Biên dịch địa mạng DNS Domain name system Hệ thống phân giải tên miền CDN Content delivery network mạng phân phối nội dung VNF Virtualised Network Function Chức mạng ảo hóa MANO Management and Orchestration Điều phối quản lý VIM Virtual Infrastructure Manager Quản lý sở hạ tầng ảo ED End-User Thiết bị đầu cuối QoS Quality over service Chất lượng dịch vụ SDN Software Defined Networking ONF Open Networking Foundation Mạng định nghĩa phần mềm Tổ chức phi lợi nhận DC Data center Trung tâm liệu NIB Network information Base Cơ sở thông tin mạng ETSI European Telecommunications Standards Institute Machine-to-Machine Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu Máy đến Máy M2M V MIMO Multiple input multiple output Nhiều đầu vào nhiều đầu PGW Network functions virtualization infrastructure Packet data networks gateway Cơ sở hạ tầng ảo hóa chức mạng Cổng mạng liệu gói SGW Serving gateway Cổng phục vụ NFVI Chương Giới thiệu  Giới thiệu Internet Internet hệ thống thơng tin tồn cầu truy nhập cơng cộng gồm mạng máy tính kết nối với sử dụng tiêu chuẩn hệ thống toàn cầu gọi Giao thức điều khiển truyền Bộ giao thức Internet (viết tắt TCP IP) Hệ thống TCP IP hữu ích giao thức trao đổi thơng tin sử dụng hàng tỷ người dùng internet toàn giới Trong lịch sử hình thành internet, TCP IP thực chức tương ứng Các chức TCP để đảm bảo tất kết nối hợp lệ, IP chịu trách nhiệm truyền liệu từ máy tính sang máy tính khác Internet thực trở thành dịch vụ xã hội số hoá mang lại nhiều dịch vụ nghiệp vụ ngân hàng, thương mại điện tử, mạng xã hội, phương tiện, lưu trữ nội dung, nhiều thứ khác Hiện nay, có xu hướng mạnh để xâm nhập phạm vi sử dụng Internet di động Sử dụng cá nhân đặn gia tăng hai lúc sử dụng băng thơng u cầu ứng dụng dùng Vẫn có 80% dân số toàn cầu thiếu truy cập vào Internet Rõ ràng, công nghệ xây dựng Internet cần tiến triển để tạo điều kiện thuận lợi đều tăng trưởng tốn bền vững phương pháp Ngồi ra, thường cơng nhận văn học kỹ thuật Internet có ràng buộc liên quan đến tính động, chất lượng phục vụ, bảo mật, khả nâng cấp  Lịch sử phát triển mạng di động  Công nghệ mạng 1G: thoại không dây Mạng di động hệ (1G) bắt đầu vào năm 1980 Công nghệ mạng 1G hỗ trợ dịch vụ thoại Thế hệ mạng triển khai nhiều khuyết điểm chất lượng thoại thấp, thường xuyên bị ngắt gọi, dung lượng pin không hỗ trợ bảo mật Tốc độ lý thuyết mạng 1G 2,4 Kbps VI  Công nghệ mạng 2G: nhắn tin đa phương tiện Mạng 2G thử nghiệm Phần Lan năm 1991, cải tiến lớn so với hệ 1G chuyển đổi từ truyền thông tương tự sang truyền dẫn số Mạng 2G không cung cấp dịch vụ thoại mà bắt đầu hỗ trợ dịch vụ liệu nhắn tin SMS, nhắn tin đa phương tiện MMS Tốc độ mạng 2G bắt đầu đạt khoảng 50kps Sau vài cải tiến với công nghệ GPRS, EDGE tốc độ mạng 2G đạt tới 1.3 Mbps  Công nghệ mạng 3G: thoại truyền hình, internet di động Mạng 3G giới thiệu năm 1998, mở đầu cho mạng di động băng thông rộng với tốc độ truyền liệu cao Nhờ cải tiến mặt tốc độ, điện thoại di động sử dụng dịch vụ điện thoại truyền hình, truy cập internet Tốc độ mạng 3G đạt Mbps không di chuyển 384 Kbps di chuyển phương tiện Sau vài cải tiến với công nghệ HSPA, HSPA+, tốc độ mạng 3G đạt tới 7,2 Mbps  Cơng nghệ mạng 4G: ứng dụng internet Mạng 4G giới thiệu vào năm 2008, không hỗ trợ kết nối internet mạng 3G mà cung cấp dịch vụ game online, truyền hình HD, hội nghị truyền hình dịch vụ yêu cầu tốc độ cao khác Tốc độ lý thuyết mạng 4G đạt tới Gbps 100 Mbps di động  Công nghệ mạng 5G: internet vạn vật ( IoT) Mạng 5G thử nghiệm giới hạn số nơi giới Mạng 5G hứa hẹn nhiều cải tiến tốc độ nhanh hơn, mật độ kết nối cao hơn, độ trễ thấp hơn, tiết kiệm lượng Tốc độ lý thuyết mạng 5G đạt tới 20 Gbps Mạng 5G riêng thay mạng cục có dây triển khai cơng nghiệp nơi sở hạ tầng truyền thông cố định không khả thi hạn chế vật lý số lượng ngày tăng tính chất di động người dùng thiết bị kết nối 5G New Radio cung cấp kết hợp cải tiến thiết yếu bảo mật, độ tin cậy hiệu suất so với cơng nghệ khơng dây khác thiết kế từ đầu để đáp ứng nhu cầu ứng dụng quan trọng doanh nghiệp sứ mệnh ba danh mục chính: Ultra-reliable and Low-latency Communications (uRLLC), Enhanced Mobile Broadband (eMBB) Massive Machine Type Communications (mMTC) Ngồi ra, cơng nghệ ảo hóa chức mạng (NFV) mạng phần mềm xác định (SDN) dân chủ hóa cơng nghệ di động cho phép giải pháp độc lập, chi phí thấp khả thi cho doanh nghiệp sử dụng Mạng 5G riêng đáp ứng nhu cầu giao tiếp IoT bao gồm: VII  Bảo mật liệu: bảo mật đầu cuối mạng riêng dựa kiểm soát truy cập nghiêm ngặt thông qua xác thực người dùng thiết bị nâng cao cách ly mạng bảo vệ liệu thiết bị nhạy cảm  Tính sẵn sàng cao: toàn quyền sở hữu mạng, thành phần cấp công nghiệp lựa chọn cẩn thận, lập kế hoạch mạng tùy chỉnh bảo trì tự quản lý số yếu tố giúp đạt thời gian chết gần không để đảm bảo dịch vụ liên tục  Độ trễ thấp: Bản phát hành 3GPP 16 tập trung vào trường hợp sử dụng 5G NR uRLCC IIoT cung cấp độ tin cậy lên đến 99,999% với độ trễ cấp mili giây  Thông lượng cao: ứng dụng dựa video thông minh hạng nặng bao gồm phát trực tiếp 4K / 8K UHD tận dụng băng thơng riêng 5G lớn chuyên dụng để có tốc độ tải lên tải xuống cao gigabit giây  Hiệu chi phí: giải pháp mạng riêng dựa NFV, SDN tiêu chuẩn mở cho phép giải pháp sở hạ tầng truyền thông nhẹ hơn, linh hoạt chứng minh tương lai quản lý hệ thống CNTT doanh nghiệp khác Chương Điện toán ảo hóa đám mây 2.1 Điện tốn đám mây Khái niệm Điện toán đám mây đời vào năm 1950 với việc triển khai máy tính lớn, truy cập thông qua máy khách mỏng / tĩnh Kể từ đó, điện tốn đám mây phát triển từ máy khách tĩnh sang máy khách động từ phần mềm sang dịch vụ Sơ đồ sau giải thích phát triển điện tốn đám mây: VIII động để truy cập thông tin thuê bao để giảm độ trễ liệu mạng Điện toán biên di động định vị ứng dụng mạng, ứng dụng dịch vụ hồ sơ thuê bao cạnh mạng gần thiết bị thuê bao để mạng 5G hồn thành mục tiêu họ, làm cho dịch vụ hồ sơ di động thuê bao thiết bị Sự tăng trưởng theo cấp số nhân dịch vụ liệu di động thiết bị người dùng cuối ngày tăng máy tính xách tay, máy tính bảng, cảm biến, điện thoại thơng minh, thiết bị điều định hình mạng siêu kết nối, nơi hàng tỷ thiết bị kết nối tạo lượng lớn khối lượng liệu Để xử lý tăng trưởng công nghệ truyền thơng địi hỏi tốc độ bit cao, độ trễ thấp, tính khả dụng cao hiệu suất cao đạt với công nghệ 5G Trong bối cảnh này, phần mềm xác định mạng tách mặt phẳng liệu khỏi mặt phẳng điều khiển Ảo hóa chức mạng phân chia phần tử mạng vào chức mạng nhỏ hơn, hai ứng cử viên tốt Bảng I cho thấy phát triển mạng di động giai đoạn So với hệ trước, mạng 5G có băng thơng liệu cao nhiều sử dụng nhiều liên quan đến công nghệ đám mây mạng lõi nó, để theo kịp tốt nhu cầu độ co giãn tài nguyên Bảng I : Quá trình phát triển hệ mạng 5.1.2 Đặc điểm mục tiêu thiết kế Báo cáo gần [6] dự đoán lưu lượng liệu di động toàn cầu dự kiến tăng lên 77 Exabyte tháng vào năm 2022, tăng gấp bảy lần so với năm 2017 Do bùng nổ lưu lượng truy cập di động, phổ 3G 4G có khơng phù hợp với tốc độ liệu cao, 5G cần phổ băng rộng để có tốc độ liệu cao thành cơng hoạt động 5G cần tính nâng cao để tối ưu biểu diễn môi trường không đồng LIII lớp vật lý đến lớp bao gồm kiến trúc mở không dây (OWA) hoạt động lớp vật lý liệu lớp liên kết ngăn xếp OSI, lớp mạng (được chia thành lớp mạng thấp hơn), Mở lớp truyền tải kết hợp chức lớp truyền tải lớp phiên, lớp ứng dụng trình bày liệu theo định dạng thích hợp u cầu Characteristic s 5G Data rate and volume Range Limitation Solution 0.1 – 20 Gbps Single centralized controller reduced performance Multi-network controller architecture (MINA) based on SDN Controller Reduced latency 1ms (in M2M Connectivity ) Improved Energy efficiency µJ per 100 bits Content cashing Reduce cache hit reduced ratio compare to response time miss ratio Limited storage caching capacity in eNB increase overall latency High data rate SDN based and throughput algorithm that helps increase energy to maintain energy consumption of each node and minimized the broadcast messages from individual nodes Supported Networks MINA based on SDN controller for network such as Wifi, WiMax, LTE, ZigBee and Other cellular network D2D, Content caching close to user Massive MIMO Bảng II: Đặc điểm kiến trúc 5G Là mạng di động hệ tiếp theo, 5G đề xuất số lượng thiết bị người dùng (UE) gia tăng băng thông tăng đáng kể Một số mục tiêu mà mạng 5G thiết kế sau:   Hỗ trợ số lượng lớn thiết bị kết nối: Với việc triển khai phát triển IoT, người ta dự đoán vào năm 2025, có 30 tỷ thiết bị kết nối Internet Các loại thiết bị có nhiều loại, bao gồm điện thoại di động, TV thông minh, máy kéo, rô bốt, cảm biến thiết bị đeo Đạt độ trễ cực thấp: Mạng di động tương lai hỗ trợ liên lạc thời gian thực thiết bị Nhiều thiết bị IoT chẳng hạn thiết bị y tế đòi hỏi độ trễ thấp giao tiếp tầm quan trọng quan trọng LIV    Sử dụng hiệu phổ: Hiện tại, kênh phổ thường sử dụng không đầy đủ Cần phát triển kỹ thuật để tang việc sử dụng nguồn tài nguyên quý giá Bắt kịp băng thông tốc độ liệu tăng: Băng thông tăng đột biến ứng dụng với tốc độ liệu cao yếu tố sử dụng mạng di động ngày Đây ưu tiên số mạng 5G nên giải Cung cấp kết nối liền mạch công nghệ: Nhiều đài công nghệ tồn mạng tương lai hỗ trợ di chuyển liền mạch chuyển vùng công nghệ 5.2 SDN NFV 5.2.1 Bản chất SDN NFV Nếu khái niệm NFV xuất phát từ nhu cầu nhà cung cấp dịch vụ muốn giảm bớt chi phí đầu tư thiết bị phần cứng cách ảo hóa thiết bị mạng để triển khai dịch vụ mạng phần cứng phổ thơng, SDN lại xuất phát từ trường đại học, viện nghiên cứu, data center muốn tách bạch việc điều khiểu mạng khỏi thiết bị vật lý, để dễ dàng cấu hình, quản lý tập trung lượng lớn thiết bị Về chất, hai công nghệ độc lập với Bên áp dụng vào thực tiễn mà khơng cần phụ thuộc vào bên Thật khó để nói SDN hay NFV, cơng nghệ tốt Vì so sánh rõ trên, hai cơng nghệ phục vụ cho mục đích hồn tồn khác Tiêu chí so sánh SDN NFV Mục đích Phân tách control plane data plane, quản lý tập trung, cấu hình mạng cách lập trình Chuyển dời chức mạng từ phần cứng chuyên dụng sang thiết bị phổ thông Đối tượng phục vụ Các viện nghiên cứu, data Các nhà cung cấp dịch vụ center mạng LV Thiết bị Máy chủ, thiết bị chuyển Máy chủ, thiết bị chuyển mạch phổ thông mạch lưu trữ phổ thông Ứng dụng Điều phối mạng Quản lý Ảo hóa thiết bị mạng: luồng traffic qua router, firewall, CDN, thiết bị Khởi tạo triển khai hàng loạt thiết bị ảo Tổ chức chuẩn hóa Open Networking Forum ETSI Group NFV Working Bảng II: So sánh SDN NFV Mục tiêu chung SDN NFV điều khiển hạ tầng mạng dễ dàng hơn, tiết kiệm chi phí hạn chế tương tác trực tiếp với thiết bị phần cứng Như vậy, thấy hai cơng nghệ khơng đối chọi mà cịn lại bổ sung nhau, hoàn thiện lẫn nhau, tạo nên giải pháp hoàn chỉnh 5.2.2 Mối liên kết SDN NFV Các quan, tổ chức, công ty lớn theo đuổi SDN NFV, số lượng nhà cung cấp thông báo làm việc sản phẩm hai lĩnh vực Trong công nghệ thực triển khai riêng biệt, rõ ràng có tiềm giá trị gia tăng thông qua việc phối hợp sử dụng hai công nghệ Càng ngày, đặc biệt mạng lõi 5G, SDN NFV triển khai khả tương tác chặt chẽ Sự kết hợp cung cấp mạng dựa phần mềm thống nhất, rộng rãi cách tiếp cận trừu tượng điều khiển thiết bị mạng theo chương trình tài nguyên dựa mạng Mối quan hệ SDN NFV có lẽ xem tốt SDN hoạt động người cung cấp NFV Một thách thức lớn với NFV kích hoạt người dùng định cấu hình mạng cho VNF chạy máy chủ kết nối với mạng nơi thích hợp, với kết nối với VNF khác với QoS mong muốn Với SDN, người dùng phần mềm điều phối cấu hình động mạng phân phối kết nối VNFs Khơng có SDN, NFV địi hỏi nhiều can thiệp thủ công nhiều hơn, đặc biệt tài nguyên nằm phạm vi NFVI phần mơi trường Xem xét cân tải, dịch vụ cân tải triển khai với tư cách tổ chức VNF Nếu nhu cầu khả cân tải tăng lên, mạng lớp điều phối nhanh chóng tạo phiên cân tải điều chỉnh sở hạ tầng chuyển mạch mạng để thích ứng với thay đổi mơ hình giao LVI thơng Đổi lại, thực thể VNF cân tải tương tác với Bộ điều khiển SDN để đánh giá hiệu suất dung lượng mạng sử dụng thông tin bổ sung để cân lưu lượng truy cập tốt chí để yêu cầu cung cấp thêm nguồn lực VNF ETSI tin NFV SDN bổ sung cho theo số cách, bao gồm điều sau:  Bộ điều khiển SDN phù hợp với khái niệm rộng mạng điều khiển miền mạng NFVI  SDN đóng vai trị quan trọng việc điều phối NFVI tài nguyên, vật lý ảo, cho phép chức cung cấp, cấu hình kết nối mạng, băng thơng phân bổ, tự động hóa hoạt động, giám sát, bảo mật sách điều khiển  SDN cung cấp ảo hóa mạng cần thiết để hỗ trợ nhiều NFVIs  Đồ thị chuyển tiếp thực cách sử dụng điều khiển SDN để cung cấp cung cấp tự động cho chuỗi dịch vụ đảm bảo mạnh mẽ thực quán sách bảo mật sách khác  Bộ điều khiển SDN chạy VNF, phần dịch vụ chuỗi bao gồm VNFs khác Ví dụ, ứng dụng dịch vụ ban đầu phát triển để chạy điều khiển SDN thực VNF riêng biệt Hình 5.1, từ [ETSI], mối quan hệ tiềm ẩn SDN NFV Các mũi tên mơ tả sau: LVII Hình 1: Ánh xạ thành phần SDN với NFV  Mạng ảo tạo điều khiển SDN mạng sở hạ tầng cung cấp kết nối phiên VNFC  Bộ điều khiển SDN ảo hóa, chạy VNF với quản lý yếu tố (EM) quản lý VNF Lưu ý có điều khiển SDN cho sở hạ tầng vật lý, ảo sở hạ tầng chức mạng ảo vật lý Vì vậy, số điều khiển SDN nằm NFVI MANO khối chức (không hiển thị hình)  VNF hỗ trợ SDN bao gồm VNF nằm kiểm sốt điều khiển SDN (ví dụ: định tuyến ảo, tường lửa ảo)  Các ứng dụng SDN, chẳng hạn ứng dụng chuỗi dịch vụ, VNF  Giao diện Nf-Vi cho phép quản lý SDN hỗ trợ sở hạ tầng  Giao diện Ve-Vnfm sử dụng SDN VNF (tức SDN điều khiển VNF, chức mạng SDN/VNF, ứng dụng SDN/VNF) người quản lý VNF tương ứng họ để quản lý vòng đời LVIII  Giao diện Vn-Nf cho phép SDN/VNFs truy cập dịch vụ kết nối giao diện VNFC 5.3 SDN khung kiến trúc NFV 5.3.1 Vị trí tài nguyên SDN khung kiến trúc NFV Các thực thể xem xét tài nguyên SDN Nhiều tình dự kiến cho vị trí thực tế chúng cho hình ảnh họ:  Trường hợp a: chuyển mạch vật lý định tuyến  Trường hợp b: chuyển mạch ảo định tuyến ảo  Trường hợp c: e-switch, công tắc hỗ trợ SDN dựa phần mềm NIC máy chủ  Trường hợp d: chuyển mạch định tuyến làm VNF Trong trường hợp d [8], tài nguyên phần hợp lý NFVI thuộc miền người thuê độc lập Một ví dụ trường hợp d minh họa NFV PoC PoC chứng minh việc sử dụng SDN môi trường NFV cách tách cổng dịch vụ (SGW) cổng gói (PGW) kiến trúc tiến hóa dài hạn (LTE) thành mặt phẳng điều khiển liệu cho mặt bằng, sử dụng giao diện mở, trường hợp ForCES IETF PoC chứng minh chức mặt phẳng liệu triển khai dạng VNF kiểm sốt tài ngun mạng Hình 5.2 cho thấy thực thể chức khung kiến trúc NFV cho tình xác định trên: Hình 2: Các vị trí tài ngun SDN có Khung kiến trúc NFV LIX 5.3.2 Vị trí điều khiển SDN khung kiến trúc NFV Thực thể thứ hai ngữ cảnh điều khiển SDN, điều khiển giao tiếp với tài nguyên mạng SDN thông qua tài nguyên giao diện điều khiển Một điều khiển SDN giao tiếp với nhiều tài nguyên mạng SDN Nhiều tình tồn để minh họa vị trí có điều khiển SDN bối cảnh khung NFV:  Trường hợp 1: điều khiển SDN hợp với chức trình quản lý sở hạ tầng ảo hóa  Trường hợp 2: điều khiển SDN ảo hóa VNF Bộ điều khiển SDN dạng VNF thường trường hợp điều khiển SDN ảo hóa dạng VNF, phần VNF VNF mặt logic phần NFVI thuộc người thuê sở hạ tầng thuộc người thuê độc lập  Trường hợp 3: điều khiển SDN phần NFVI VNF Bộ điều khiển SDN NFVI trường hợp cổ điển điều khiển SDN cho kết nối mạng NFVI, điều khiển SDN không triển khai VNF  Trường hợp 4: điều khiển SDN phần OSS / BSS  Trường hợp 5: điều khiển SDN PNF Hình 3: Vị trí Bộ điều khiển SDN có Khung kiến trúc NFV LX 5.3.3 Vị trí ứng dụng SDN khung kiến trúc NFV Thực thể thứ ba xem xét ứng dụng SDN giao diện với điều khiển SDN Một ứng dụng SDN giao diện với nhiều điều khiển SDN Nhiều tình trường hợp hình dung, cho vị trí SDN ứng dụng khung kiến trúc NFV, chẳng hạn như:      Trường hợp i: phần PNF Trường hợp ii: phần VIM Trường hợp iii: Ảo hóa thành VNF Trường hợp iv: phần EM Trường hợp v: phần OSS / BSS Hình 4: Vị trí Bộ điều khiển SDN có Khung kiến trúc NFV Vị trí ứng dụng SDN mở rộng nữa: Trường hợp i: phần cứng mạng thiết bị vật lý kết nối với điều khiển SDN giải pháp hoàn chỉnh bao gồm nhiều thành phần SDN, chẳng hạn điều khiển SDN + ứng dụng SDN Trường hợp ii: VIM ứng dụng giao tiếp với điều khiển SDN NFVI Ví dụ: OpenStack Neutron làm giao tiếp VIM với điều khiển SDN NFVI LXI Trường hợp iii: ứng dụng SDN VNF nói chuyện với điều khiển SDN, ảo hóa khơng Ví dụ PCRF VNF trao đổi với điều khiển SDN để biết số quản lý sách đạo giao thông Trường hợp iv: ứng dụng SDN trình quản lý phần tử giao tiếp với điều khiển SDN để thu thập số liệu cấu hình số thơng số Trường hợp v: ứng dụng SDN ứng dụng giao tiếp với điều khiển SDN, chẳng hạn OSS/BSS cho định nghĩa dịch vụ SDN người thuê 5.4 SDN NFV mạng lõi 5G Do bùng nổ lưu lượng truy cập di động, điện thoại di động truyền thống mạng lõi không đủ để cung cấp độ trễ thấp độ tin cậy cực cao cần thiết cho ngành dọc ngành lái xe tự hành công nghiệp tự động hóa Trong mạng di động truyền thống, chức phần tử mạng phụ thuộc vào phần cứng chuyên dụng tăng chi phí hoạt động hoạt động mạng khó cập nhật mạng cần phải thay thiết bị mạng Để giải thách thức này, công nghệ 5G cách áp dụng khái niệm mạng phần mềm xác định giúp tách mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu, chức mạng tách biệt khỏi phần cứng chuyên dụng cải thiện việc chuyển tiếp liệu hiệu 5.4.1 Mạng lõi 5G dựa SDN/NFV Trong mạng di động [7], tất lưu lượng liệu di động qua lõi mạng để truy cập dịch vụ Trong 5G, bùng nổ liệu di động lưu lượng truy cập tình sử dụng (1) eMBB cho HD video, thực tế ảo thực tế tăng cường, (2) URLLC cho dịch vụ nhạy cảm với độ trễ lái xe tự động (3) mIoT cho thành phố lưới điện thông minh nông nghiệp thông minh Vượt qua thách thức 5G này, chúng tơi áp dụng NFV SDN dựa kiến trúc để phát triển mạng lõi 5G quản lý hiển thị hình LXII Hình 5: Mạng lõi 5G dựa SDN/NFV Lớp dịch vụ 5G lối vào NF cung cấp dịch vụ khác cho người dùng Lớp quản lý dịch vụ bao gồm chức khác đăng ký, xác thực, điều phối, bảo mật chất lượng dịch vụ chịu trách nhiệm để định cấu hình mơ-đun NF dựa sách Hệ thống Hỗ trợ Doanh nghiệp (BSS) Hỗ trợ Vận hành Hệ thống (OSS) Cơ sở hạ tầng lõi 5G, bao gồm luồng lập lịch, cắt mạng triển khai NF quản lý tầng quản lý sở hạ tầng Có hai loại điều khiển (1) Bộ điều khiển Core SDN chịu trách nhiệm dịch vụ di chuyển triển khai (2) Phụ trách điều khiển Flow SDN điều phối lưu lượng hiệu mạng Ở MEC, mặt phẳng người dùng lõi 5G (UP) số ứng dụng triển khai mặt phẳng điều khiển (CP) triển khai liệu đám mây trung tâm MCC 5.4.2 Khung dựa SDN/NFV để quản lý triển khai mạng lõi 5G Mạng lõi 5G dựa dịch vụ dựa SDN NVF Đối với kiến trúc dựa dịch vụ cho mạng lõi 5G, đề xuất kiến trúc quản lý cho mạng lõi 5G dựa dịch vụ dựa SDN / NVF cắt mạng tùy chỉnh với tính linh hoạt cao cao khả mở rộng với chi phí sửa chữa lớn thấp so với công việc Softcell, MobileFlow, Softepc, Softair , v.v Phân bổ khối lượng công việc tối ưu, phát triển phân bổ khối lượng cơng việc thuật tốn để giảm thiểu chi phí hệ thống Khung đề xuất thuật toán hiệu việc giảm mạng chi phí vận hành điều phối linh hoạt chức mạng; cung cấp triển khai mạng phân tán theo yêu cầu chức dịch vụ đảm bảo cắt mạng phân bổ khối lượng công việc quang học cách thực mô với MATLAB LXIII 5.4.3 SDN NFV hỗ trợ 5G Với khung SDN NFV 5G, nhà khai thác mạng di động cung cấp dịch vụ cho người tiêu dùng, doanh nghiệp, ngành dọc bên thứ ba người thuê nhà cách giải yêu cầu tương ứng họ Hình 5.6, cung cấp mơ tả cụ thể cách SDN NFV hợp tác để hỗ trợ lát cắt mạng 5G Khung xây dựng dạng ba lớp: Hình 6: Khung phân chia mạng 5G Lớp ứng dụng dịch vụ: Lớp chứa lớp không đồng tập hợp trường hợp dịch vụ Một phiên dịch vụ phục vụ nhiều người thuê nhiều người dùng Các phiên dịch vụ thông báo mô-đun MANO cắt, mô tả sau phần này, yêu cầu dịch vụ nó, sau ánh xạ tới mạng lát cắt Lớp tài nguyên ảo: Lớp cung cấp tất tài nguyên ảo cần thiết cho phần mạng, chẳng hạn radio, máy tính, lưu trữ băng thơng mạng Các tài ngun cung cấp dạng mạng ảo chức cư trú máy ảo (VM) Trong ví dụ này, ba máy ảo bên trái hỗ trợ ứng dụng phương tiện kết nối Tiếp theo hai máy ảo cộng với máy ảo dùng chung hỗ trợ ứng dụng thực tế ảo Các máy ảo chia sẻ hai máy ảo cuối hỗ trợ ứng dụng MBB Lớp sở hạ tầng phần mềm xác định: Lớp bao gồm sở hạ tầng phần mềm xác định với điều khiển dựa phần mềm quản lý bao gồm nhiều miền SDN đám mây mạng lưới Mỗi miền SDN có điều khiển cục Có tồn cầu điều khiển SDN để điều phối điều khiển cục LXIV Thành phần cuối kiến trúc MANO cắt, NFV MANO nâng cao quản lý NFV, SDN cắt tài nguyên Nhiệm vụ bao gồm:  Tạo quản lý phiên VM cách sử dụng sở hạ tầng tài nguyên  Ánh xạ chức mạng thành tài nguyên ảo kết nối mạng chức tạo chuỗi dịch vụ  Quản lý vòng đời lát mạng cách tương tác với lớp ứng dụng dịch vụ (ví dụ: tạo dịch vụ tự động- lát cắt định hướng, bảo trì động dịch vụ giám sát yêu cầu tài nguyên ảo) 5.5 Tổng kết chương Trong chương này, đưa nhìn rõ mạng 5G: tổng quan, đặc điểm mục tiêu thiết kế Đặc biệt mối quan hệ SDN NFV mạng 5G, ánh xạ vị trí SDN kiến trúc NFV để qua thấy chức tầm quan SDN NFV mạng 5G LXV KẾT LUẬN Sau thời gian học tập nghiên cứu với hướng dẫn tận tình TS Hồng Trọng Minh, đề tài “ Các khái niệm công nghệ SDN/NFV mạng 5G ” nhóm sinh viên hồn thành với số kết sau Về mặt lý thuyết, tiểu luận trình bày nội dung sau: Giới thiệu mạng Internet, khái niệm ảo hóa, điện toán đám mây Khái niệm, đặc điểm kiến trúc, ứng dụng SDN/NFV Mối liên kết SDN/NFV mạng 5G Do thời gian nghiên cứu hạn chế kiến thức thân nên tiểu luận khơng thể tránh khỏi thiếu sót, nhóm em mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy bạn Nhóm xin chân thành cảm ơn LXVI TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Network Function Virtualization Concepts and Applicability in 5G Networks”, Ying Zhang, ISBN: 9781119390602, published 2018 [2] “SOFTWARE DEFINED NETWORKING – CÔNG NGHỆ MỚI LÀM THAY ĐỔI CẤU TRÚC MẠNG”, KS Bùi Trung Thành (Phòng NCPT Mạng Hệ thống), 2016 [3] “Network Function Virtualization: Concepts and Applicability in 5G Networks (IEEE Press) 1st Edition” – Ying Zhang [4] “Accelerating NFV Delivery with Openstack” – OpenStack Foundation “ETSI NFV Management and Orchestration” – ETSI [5] “Tìm hiểu NFV triển khai hệ thống thử nghiệm” – Trần Thành Công, Nguyễn Đức Duy – Trường Đại học KHTN HCM [6] Ciscp System, Ciso Visual Networking Index: Global Data Trafic ,2017 to 2022, [Online].Avaialble:https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/serviceprovider/vi sual-networking-index-vni/white-paper-c11- 738429.html [7] “A Survey On Software Defined Network With 5G” - Nikita Bhalani, Mayur Chavan,2020 [8] “ ETSI GS NFV-EVE 005 V1.1.1.pdf ” - (2015-12) LXVII ... chức mạng phân chia phần tử mạng thành chức mạng nhỏ hơn, hai ứng cử viên tốt Trong tiểu luận này, khái niệm, phần mềm xác định mạng kiến trúc 5G đặc điểm kịch sử dụng 5G thảo luận Chúng thảo luận. .. tiện MMS Tốc độ mạng 2G bắt đầu đạt khoảng 50kps Sau vài cải tiến với công nghệ GPRS, EDGE tốc độ mạng 2G đạt tới 1.3 Mbps  Công nghệ mạng 3G: thoại truyền hình, internet di động Mạng 3G giới thiệu... thuyết mạng 1G 2,4 Kbps VI  Công nghệ mạng 2G: nhắn tin đa phương tiện Mạng 2G thử nghiệm Phần Lan năm 1991, cải tiến lớn so với hệ 1G chuyển đổi từ truyền thông tương tự sang truyền dẫn số Mạng