Chính vì thế, các nhà làm mạng đã tìm cách nâng cao hiệu suất cho người dùng, đồng thời giúp cho nhà quản trị có thể quản lý mạng dễ dàng hơn, trong đó điển hình là việc phân tách mạng t
Cơ sở lý luận và thị trường Network slicing hiện nay
Một số khái niệm liên quan
- Mạng 5G (Amazon, 5G là gì?, 2023): là thế hệ thứ 5 của công nghệ truyền thông không dây Mạng 5G có nhiều cải tiến: cải thiện tốc độ nhanh hơn, kết nối ổn định hơn, so với các mạng thế hệ trước Chẳng hạn, trong điều kiện lý tưởng, mạng 5G có tốc độ nhanh gấp 10-20 lần mạng 4G (VNPT, 2023) Mạng 5G còn cho phép người dùng truy cập với lưu lượng lớn hơn, ổn định hơn như kết nối nhiều thiết bị hơn, phạm vi phủ sóng rộng hơn.
- Trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence) (Amazon, Trí tuệ nhân tạo AI là gì, 2022): là lĩnh vực khoa học máy tính nghiên cứu những vấn đề liên quan đến trí tuệ con người.
AI đang dần được nghiên cứu mở rộng và áp dụng trong nhiều lĩnh vực từ y tế, tài chính, học tập, bằng việc sử dụng những thông tin, dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, nhờ hệ thống tự học để đúc kết ra ý nghĩa của những dữ liệu đó Cuối cùng, AI sẽ áp dụng và đáp ứng các yêu cầu của con người.
Công nghệ 5G là một tiêu chuẩn kết nối mạng di động mới qua khả năng băng thông cao, độ trễ thấp, đáng tin cậy và bảo mật cao Tuy nhiên, nó sẽ khá là viển vông nếu không tối ưu hóa chi phí được đạt được Vì triển khai phần cứng quy mô lớn mất thời gian và tốn kém, mạng 5G dựa trên việc sử dụng các công cụ ảo hóa và các thuộc tính khác biệt Network slicing là một trong những công cụ công nghệ đó Công nghệ 5G có tần số phổ điện lớn hơn (0,6-100 giga héc) so với 4G (0,6-6 giga héc)
Hình 1: Công nghệ phân chia mạng 5G
- Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế và truyền thông không dây (Techtarget, 2021): viết tắt là 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project): Là một tổ chức với mục đích chuẩn hóa mạng di động thế hệ thứ 3 (3G), sau đó, 3GPP mang sứ mệnh tiếp tục chuẩn hóa công nghệ mạng dựa trên các tiêu chuẩn GPRS, GSM và EDGE.
- Công nghệ ảo hóa chức năng mạng viết tắt là NFV (Network function virtualization): nó được tạo ra để các nhà cung cấp dịch vụ kiểm soát được việc cung cấp dịch vụ mạng cho khách hàng Thay vì phải sử dụng phần cứng phức tạp hơn thì sử dụng NFV để ảo hóa các dịch vụ mạng (ware, 2021)
- Ứng dụng IoT (Internet of the Things): hay còn gọi là Internet vạn vật Ứng dụng này nhắc đến mạng lưới mạng rộng rãi, tập hợp các thiết bị thông minh và công nghệ hiện đại, kết nối giữa các thiết bị với nhau Nhờ sự phát triển công nghệ mạng một cách mạnh mẽ, rất nhiều thiết bị đều được tích hợp Internet, cả các thiết bị hàng ngày như máy hút bụi, ô tô, điều khiển, (Amazon, IoT (Internet of Things) là gì?, 2023)
- Machine-to-machine (M2M): một hình thức giao tiếp giữa các thiết bị thông minh với nhau bằng mạng không dây, cho phép trao đổi và xử lý thông tin với nhau mà không cần đến con người tác động thủ công.
- Phần mềm điều khiển mạng SDN (Software-Defined Networking) là bộ điều khiển các chức năng mạng Là một cấu trúc mạng mới, năng động, dễ quản lý, chi phí hiệu quả, dễ thích nghi và rất phù hợp với nhu cầu ngày càng tăng hiện nay SDN phân tách phần điều khiển mạng và chức năng vận chuyển dữ liệu (Nguyễn Thị Thảo, 2022)
Đôi nét về Network slicing
Công nghệ phân chia mạng (Network Slicing) là một mô hình mới trong hạ tầng mạng di động, tận dụng ảo hóa chức năng mạng để cho phép chia các mạng di động thành những “lát cắt” với các thuộc tính khác nhau, độc lập đầu cuối và trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng (FUNIX, 2023)
Mỗi lát cắt có thể được cung cấp tài nguyên hoặc chức năng xử lý khác nhau để đạt hiệu quả cao nhất ở mỗi lát cắt Quản lý chức năng và phân chia tài nguyên được xem là những công việc vô cùng thách thức trong quá trình “cắt mạng”.
Việc cắt lát mạng cho phép các cơ sở hạ tầng vật lý được cắt lát thành các phiên bản mạng logic, được vận hành riêng biệt và có thể được điều chỉnh để hỗ trợ các yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS - Quality of Service) cụ thể Do đó, Network Slicing là để tận dụng được chức năng và tài nguyên của mỗi lát cắt để hỗ trợ một dịch vụ cụ thể nào đó Đồng thời, cũng tránh được những chi phí phức tạp và không cần thiết.
Network Slicing kết hợp AI là một công nghệ có vai trò và ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển hạ tầng mạng 5G và các công nghệ mới.
Network slicing đảm bảo tối ưu hiệu quả và chất lượng dịch vụ: Thông qua việc cắt lát và chia tài nguyên và chức năng cho các lớp một cách phù hợp Đảm bảo trải nghiệm người dùng được tốt nhất (FUNIX, 2023)
Theo GSMA, network slicing, kết hợp với các yếu tố hỗ trợ và khả năng khác, sẽ hỗ trợ các nhà khai thác giải quyết cơ hội doanh thu trị giá 300 tỷ USD vào năm 2025. (Mordorintelligence, 2023)
- Công nghệ Network Slicing trong mạng 5G cho phép người dùng, doanh nghiệp được kết nối và xử lý dữ liệu một cách tự do hơn để đáp ứng được các nhu cầu kinh doanh của họ Nhưng với điều kiện thỏa mãn Thỏa thuận mức dịch vụ (SLA) theo thỏa thuận với nhà mạng di động Trong bối cảnh hạ tầng số ngày càng phát triển thì các nhu cầu về mạng càng tăng cao như mạng phủ sóng rộng, tốc độ cao, độ trễ thấp, bảo mật cao, sẽ mở ra những cơ hội mới cho thị trường.
- Nền kinh tế mới phát triển nhanh chóng, bất ổn mang lại nhiều thách thức và khó khăn cho mạng 5G khi đang phải đối mặt với cơ sở hạ tầng còn kém, băng thông thấp, Theo thống kê của báo cáo di động Ericsson, nhờ tốc độ phát triển ổn định, ước tính sẽ có thuê bao di động sẽ là thuê bao 5G vào cuối⅕ năm 2023, bất chấp những khó khăn ở một số thị trường (Anh, 2023)
- Việc nghiên cứu Network Slicing cũng có thể gây ra trở ngại, tổn thất đáng kể khi các nhà cung cấp dịch vụ/doanh nghiệp phải chi trả để bảo mật việc cắt mạng NFV, SDN và kiến trúc gốc để chạy trên đám mây đều đang được sử dụng để xây dựng cơ sở hạ tầng mới
- Với nỗ lực mở rộng mạng di động và ứng dụng những công nghệ mới vào đời sống thì nhiều ngành công nghiệp đã và đang dần tích hợp được những dịch vụ này như ngành bán lẻ, CNTT, y tế, viễn thông, chăm sóc khách hàng, Sau dịch COVID-19, những dịch vụ truy cập từ xa cũng được thúc đẩy mạnh mẽ khi băng thông được cải thiện, mở rộng nhanh chóng Bên cạnh đó, những nhà nghiên cứu mạng cũng bắt đầu tập trung phát triển mạng 5G và công nghệ Network Slicing hơn nữa.
Quy mô thị trường Network Slicing dự kiến sẽ đạt 623,15 triệu USD vào năm 2023 và tăng trưởng với tốc độ CAGR là 24.78% để đạt 1.885,03 triệu USD vào năm 2028. (Mordorintelligence, 2023)
Năm 2023, quy mô thị trường Network Slicing dự kiến đạt 623,15 triệu USD. Châu Á Thái Bình Dương ước tính sẽ là khu vực tăng trưởng nhanh nhất trong giai đoạn dự báo (2023-2028) (Mordorintelligence, 2023)
Theo thống kê năm 2023, Bắc Mỹ chiếm thị phần lớn nhất trong thị trường cắt lát mạng (Mordorintelligence, 2023)
Tin tức thị trường Network Slicing
- Tháng 7 năm 2022 - Nỗ lực của phòng thí nghiệm nhằm sắp xếp khái niệm cắt mạng tự động đầu cuối trong môi trường độc lập 5G (SA), bao gồm hỗ trợ vòng đời và chia sẻ tài nguyên vô tuyến, do Telefónica, Ericsson và Google của Tây Ban Nha dẫn đầu Theo một thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, một lát cắt mạng có thể được tích hợp từ lõi đến mạng truy cập vô tuyến (RAN) trong vòng chưa đầy 35 phút Chúng bao gồm những gì họ gọi là cấu hình dịch vụ phức tạp, đòi hỏi phải tự động hóa hoàn toàn để quản lý việc cung cấp và đảm bảo dịch vụ của lát cắt mạng.
- Tháng 2 năm 2022 - Một bằng chứng đột phá về khái niệm cắt mạng đầu cuối 5G toàn cầu đã được Deutsche Telekom và Ericsson công bố để cho phép kết nối nhất quán trên toàn thế giới cho các ứng dụng doanh nghiệp nhạy cảm với độ trễ với Chất lượng Dịch vụ được đảm bảo Thử nghiệm cắt lát 5G trên toàn thế giới này bao gồm SD-WAN, điều phối dịch vụ đầu cuối và kết nối được quản lý cho các ứng dụng quan trọng về độ trễ ở nhiều quốc gia một cách rất linh hoạt và nhất quán, đây là lần đầu tiên trong ngành Chiến lược này sẽ có lợi cho các tập đoàn đa quốc gia vận hành các ứng dụng nhạy cảm với độ trễ trên nhiều công ty con nước ngoài (Mordorintelligence, 2023)
Nhìn chung, Network Slicing và AI có một vai trò vô cùng quan trọng trong việc phát triển hạ tầng số, mạng truyền thông, đặc biệt là khi mạng 5G đang dần được áp dụng phổ biến Nó giúp đạt được hiệu suất tốt, độ tin cậy và bảo mật tối ưu giúp nâng cao trải nghiệm người dùng Nhà khai thác tối đa hóa được hiệu quả tài nguyên mạng và các chi phí
Hình 2: Phân tầng theo các nhu cầu khác nhau của người dùng
Vì 5G đang sử dụng dải tần số lớn hơn nên sẽ cần một số cơ sở hạ tầng mới Phát triển mạng có dung lượng lớn hơn, cho nhiều người dùng hơn, sẽ mang lại khá nhiều thách thức để đảm bảo được nhu cầu của tất cả người dùng và các thiết bị Ví dụ cần truyền thông tin nhanh, độ trễ thấp; hay cần băng thông cao, nhiều thông tin được gửi/nhận mỗi giây Hay các thiết bị năng lượng thấp, yêu cầu ít dữ liệu, nhưng cần nhiều kết nối, Có nhiều thiết bị, người dùng với những nhu cầu khác nhau Vì vậy,việc nghiên cứu Network Slicing có vai trò tách các người dùng khác nhau, tùy theo nhu cầu sử dụng, tài nguyên họ cần để các nhà cung cấp mạng đảm bảo được mỗi mục người dùng được sử dụng dịch vụ có chất lượng phù hợp với nhu cầu.
Network slicing và Trí tuệ nhân tạo trong việc triển khai mạng 5G
Network Slicing
2.1 Định nghĩa và vai trò của Network slicing trong 5G
2.1.1 Quá trình hình thành và phát triển của Network Slicing
Network Slicing được giới thiệu lần đầu vào những năm 80 với khái niệm
“slice” trong lĩnh vực mạng Overlay networks cung cấp hình thức đầu tiên của Network slicing khi các tài nguyên mạng đa dạng được kết hợp để tạo ra các mạng ảo trên một cơ sở hạ tầng chung Vào đầu những năm 2000, PlanetLab (mạng lưới nghiên cứu toàn cầu hỗ trợ tạo ra các dịch vụ mạng mới) đã giới thiệu một framework ảo hóa cho phép các nhóm người dùng lập trình các chức năng mạng để có được các slice riêng biệt và phù hợp với ứng dụng Sự xuất hiện của công nghệ SDN vào năm 2009 đã mở rộng thêm khả năng lập trình thông qua các giao diện mở, cho phép thực hiện các slice network hoàn toàn cấu hình và có thể mở rộng Trong bối cảnh của các mạng di động, Network slicing phát triển từ khái niệm chia sẻ RAN được giới thiệu lần đầu tiên trong tiêu chuẩn LTE Ví dụ về chia sẻ RAN bạn đang ở Thủ Đức và bạn đang sử dụng dịch vụ của nhà mạng A Tuy nhiên, tại nơi bạn đang ở, tín hiệu của nhà mạng A không tốt Nhưng may mắn thay, nhà mạng B lại có cột anten gần đó và tín hiệu rất mạnh Trong trường hợp này, nếu nhà mạng A và B đều tham gia vào một hệ thống chia sẻ RAN, thiết bị của bạn có thể sử dụng tín hiệu từ cột anten của nhà mạng B để duy trì kết nối, mặc dù bạn vẫn đang sử dụng dịch vụ của nhà mạng A Để giúp các nhà khai thác mạng chia sẻ các tài nguyên LTE chung trong cùng một mạng truy cập radio (RAN) có các mạng truy cập radio đa nhà khai thác (MORAN) và các mạng lõi đa nhà khai thác (MOCN) Tiếp đến, Nokia đã tạo ra bằng sáng chế về Slicing 4G Ý tưởng ban đầu về slicing mạng 4G - 5G đã được tạo ra và nộp nội bộ cho hội đồng bằng sáng chế của Nokia Giải pháp slicing của Nokia hoạt động đồng thời trên mạng 4G LTE, 5G không độc lập (NSA) và mạng 5G độc lập (SA), hỗ trợ tất cả các thiết bị 4G, 5G NSA và 5G SA hiện có trên thị trường Sự liên tục của slicing giữa mạng radio 4G và 5G cho phép các nhà khai thác tối ưu hóa và ưu tiên việc sử dụng tài nguyên mạng 4G và 5G của họ Trong 4G, slicing mạng thường được thực hiện thông qua việc tạo ra các mạng riêng tư Nhưng khi áp dụng vào mạng 5G, network slicing trở thành một yếu tố quan trọng thúc đẩy sự tiếp nhận của doanh nghiệp Có thể thấy Network slicing 5G ra đời như một giải pháp để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ truyền thông chất lượng cao, đáng tin cậy và hiệu quả Hiện tại, bằng cách tận dụng Network slicing, các nhà cung cấp dịch vụ có thể đạt được sự linh hoạt, hiệu quả và sự linh hoạt trong việc triển khai và quản lý mạng của họ (Wikipedia, 2023) 2.1.2 Network Slicing trong mô hình OSI
OSI có liên quan đến network slicing theo hai cách chính:
Mô hình OSI cung cấp một khuôn khổ cho việc triển khai network slicing Các slice có thể được xác định dựa trên các lớp OSI cụ thể Ví dụ, một slice có thể được dành riêng cho các ứng dụng âm thanh, trong khi một slice khác có thể được dành riêng cho các ứng dụng video.
Mô hình OSI ở mỗi lớp sẽ cung cấp các khả năng khác nhau cho network slicing Dưới đây là một số ví dụ cụ thể về cách OSI được sử dụng trong network slicing: Ở tầng 1 Physical Layer cung cấp khả năng truyền dữ liệu trên mạng vật lý. Trong network slicing, Physical Layer có thể được sử dụng để chia mạng thành các kênh riêng biệt, mỗi kênh có thể được sử dụng cho một slice. Ở tầng 2 lớp Data Link Layer cung cấp khả năng điều khiển luồng dữ liệu trên mạng Trong network slicing, Data Link Layer có thể được sử dụng để cung cấp QoS (quality of service) cho các slice khác nhau. Ở tầng 3 Network Layer cung cấp khả năng định tuyến dữ liệu trên mạng. Trong network slicing, Network Layer có thể được sử dụng để định tuyến dữ liệu đến các slice khác nhau. Ở tầng 4 Transport Layer, chịu trách nhiệm định tuyến dữ liệu giữa các slice khác nhau và đảm bảo rằng dữ liệu được truyền một cách đáng tin cậy Trong Network Slicing, Transport layer có thể định tuyến dữ liệu giữa các slice khác nhau, đảm bảo rằng dữ liệu được truyền một cách đáng tin cậy, bằng cách sử dụng các cơ chế như xác nhận và tái truyền, cung cấp các dịch vụ chất lượng dịch vụ (QoS), chẳng hạn như giới hạn băng thông và độ trễ Bên cạnh đó, trong Network Slicing có mạng ảo End to end Network tạo các mạng ảo độc lập và tùy chỉnh để đáp ứng các yêu cầu đa dạng của các ứng dụng và dịch vụ khác nhau Mạng này bao gồm các thành phần từ tất cả các tầng của mô hình OSI, nhưng tầng 4 Transport Layer là lớp quan trọng nhất. Ở tầng 5 Session Layer cung cấp khả năng quản lý các phiên giao tiếp giữa các thiết bị Trong network slicing, Session Layer có thể được sử dụng để đảm bảo rằng các slice khác nhau có thể giao tiếp với nhau một cách hiệu quả. Ở tầng 6 Presentation Layer chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu giữa các định dạng khác nhau Trong network slicing, Presentation Layer có thể được sử dụng để cung cấp các dịch vụ như mã hóa và giải mã dữ liệu. Ở tầng 7 Application Layer cung cấp các dịch vụ cho các ứng dụng người dùng cuối Trong network slicing, Application Layer có thể được sử dụng để cung cấp các dịch vụ như thoại, video và dữ liệu.
2.1.2 Định nghĩa của Network Slicing trong 5G
Network Slicing trong mạng 5G là một khái niệm quan trọng cho phép chia cơ sở hạ tầng mạng thành nhiều mạng ảo độc lập, gọi là slice, để cung cấp một môi trường mạng tùy chỉnh và linh hoạt cho các dịch vụ và ứng dụng khác nhau mỗi slice có thể được tùy chỉnh để đáp ứng yêu cầu cụ thể của từng loại dịch vụ, bao gồm hiệu suất, độ trễ, băng thông, độ tin cậy và khả năng kết nối Một slice trong mạng 5G bao gồm tập hợp các tài nguyên mạng, bao gồm băng thông, tần số, lưu lượng mạng, khả năng xử lý và các chức năng mạng Các slice có thể được định dạng cấu hình và quản lý một cách độc lập, cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tùy chỉnh và cung cấp các dịch vụ mạng phù hợp với nhu cầu của từng ứng dụng và khách hàng (FUNIX, 2023)
2.1.3 Vai trò và ứng dụng của Network Slicing trong 5G
Network Slicing trong 5G có nhiều vai trò quan trọng Một là, Network slicing cho phép tối ưu hóa sử dụng tài nguyên mạng bằng cách cung cấp các slice với các tài nguyên và dịch vụ riêng biệt, độc lập với các slice khác Điều này giúp tăng hiệu suất mạng và giảm thiểu lãng phí tài nguyên Ngoài ra, Network Slicing còn hỗ trợ cho các ứng dụng khác các slice có thể được tùy chỉnh để phù hợp với các yêu cầu khác nhau của các ứng dụng khác nhau Chẳng hạn 5G dựa trên Network Slicing hỗ trợ 3 dịch vụ cơ bản là eMBB (băng rộng di động nâng cao), uRLLC (truyền thông thời gian trễ cực thấp và độ tin cậy cực cao) và mMTC(truyền thông máy số lượng lớn) tương tác trao đối thông tin Với eMBB chủ yếu tập trung vào tốc độ dữ liệu và băng thông cao hơn cho các ứng dụng dựa trên kết nối internet, ứng dụng này cho phép kết nối lấy con người làm trung tâm, bao gồm quyền truy cập vào nội dung, dịch vụ và dữ liệu đa phương tiện; uRLLC cung cấp độ trễ cực thấp và hỗ trợ độ tin cậy cực cao, với khả năng đạt được độ trễ 1ms với độ tin cậy 99,999% trên kênh vô tuyến 5G cho phép sự truyền tải các gói dữ liệu nhỏ (với kích thước chỉ vài byte) qua kênh vô tuyến trong một giới hạn thời gian xác định với độ tin cậy rất cao, đáp ứng được yêu cầu cho các ứng dụng điều khiển chính xác; mMTC cho phép thu thập đồng thời một khối lượng lớn các gói dữ liệu nhỏ từ một số lượng lớn thiết bị, trọng tâm của mMTC là cung cấp khả năng kết nối với một số lượng lớn thiết bị, lên đến 1.000.000 thiết bị trên mỗi km2, tuổi thọ pin cho thiết bị đầu cuối có thể vượt quá 10 năm Thông qua việc sử dụng IoT, mMTC sẽ giảm mức tiêu thụ năng lượng thiết bị và giúp công việc đạt hiệu quả cao hơn (Hòa, 2023) Bên cạnh đó Network Slicing đảm bảo rằng mỗi dịch vụ nhận được mức hiệu suất và chất lượng dịch vụ phù hợp, mỗi ứng dụng đều cho người dùng nhận được trải nghiệm một cách tốt nhất Ngoài ra, để nâng cao trải nghiệm người dùng Network Slicing cho phép các nhà khai thác mạng cho phép phân bố nguồn lực hiệu quả hơn Network slicing còn cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tạo ra các dịch vụ linh hoạt và dễ dàng mở rộng, giúp họ đáp ứng nhanh chóng các yêu cầu của khách hàng Để ngăn chặn sự can thiệp và bảo vệ dữ liệu người dùng, Network Slicing đảm bảo cô lập và bảo mật giữa các slice để ngăn chặn sự can thiệp và ảnh hưởng giữa các slice, đồng thời bảo vệ dữ liệu và thông tin quan trọng của người dùng
Trong bối cảnh mạng 5G, các nhà khai thác mạng có thể sử dụng Network Slicing để giảm thiểu chi phí triển khai cơ sở hạ tầng mới và triển khai các dịch vụ mới nhờ đó đẩy nhanh việc cung cấp các dịch vụ mới ra thị trường Network Slicing cũng giúp mang lại trải nghiệm người dùng tối ưu và khai thác tất cả tiềm năng mà công nghệ 5G có.
Network Slicing trong 5G xuất hiện mở ra ra các giải pháp thông minh mới dịch vụ thuê bao và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Một số dịch vụ thông minh có thể kể đến như chăm sóc sức khỏe thông minh, hệ thống giao thông thông minh, tòa nhà thông minh, lưới điện thông minh và nông nghiệp thông minh. Trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe một network slice dành riêng cho các thiết bị y tế thông minh sẽ ưu tiên độ trễ thấp và độ tin cậy cao để đảm bảo dữ liệu y tế được truyền tải một cách nhanh chóng và an toàn Còn ứng dụng vào sản xuất ô tô tự động xem xét thực hiện hạn chế độ trễ nghiêm ngặt nhằm báo báo cáo tai nạn của giao thông tự lái đê có thể báo cáo kịp thời về vụ tai nạn nhằm giảm thiểu các tình huống va chạm, tác động gây thiệt hại đến xe Một network slice dành riêng cho nội dung video trực tuyến trong lĩnh vực giải trí sẽ tập trung vào việc cung cấp băng thông và tốc độ dữ liệu cao để đảm bảo trải nghiệm người dùng tốt nhất Hay dự án nhà thông minh được sử dụng để cung cấp các phương tiện tự động hóa và điều khiển hiện đại như an ninh thông minh, thang máy thông minh và đồng hồ thông minh Chaabnia et al đã trình bày mô hình phân chia hai cấp độ cho ngôi nhà thông minh dựa trên IoT.Hai cấp độ cắt này là cắt mặt phẳng điều khiển được hỗ trợ bởi bộ phận cắt luồng và cắt cổng nhà Flowvisor cho phép chia sẻ một chuyển đổi vật lý thông qua ảo hóa giữa các mạng logic với các cơ chế chuyển tiếp và sơ đồ địa chỉ riêng biệt Hơn nữa, kiến trúc phân chia được đề xuất coi là một vSwitch duy nhất cho toàn bộ mạng gia đình thông minh Trong giai đoạn đầu tiên của quá trình phân chia theo thứ bậc, tất cả các ứng dụng được chia thành bốn lớp khác nhau dựa trên yêu cầu về băng thông, loại lưu lượng và cách sử dụng của chúng Ngoài các thông số kỹ thuật của lát cắt, hàng đợi còn được xác định cho mọi loại lát cắt theo tốc độ dữ liệu và mức độ ưu tiên của chúng Giai đoạn thứ hai của quá trình phân chia sẽ phân loại lưu lượng mạng thành các loại khác nhau dựa trên tốc độ dữ liệu yêu cầu của chúng Các ứng dụng có lưu lượng truy cập tương tự được chỉ định cho cùng một lát Cuối cùng, Mininet được sử dụng làm nền tảng thử nghiệm để đánh giá thử nghiệm sơ đồ đề xuất (Khan, 2020)
Hình 3: Tổng quan về phân chia mạng trong việc kích hoạt các dịch vụ thông minh
Network Slicing được nhiều công ty lớn đưa vào mô hình doanh nghiệp Dự án thiết kế cho VirtuWind do EU tài trợ, với mục đích tạo ra một công viên điện gió. Việc quản lý khu công nghiệp gió được thực hiện bằng cách sử dụng Kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) trong mạng riêng được đặt gần các bộ truyền động và bộ điều khiển Các dịch vụ bên ngoài khác nhau (đáp ứng lưới điện, điều tiết năng lượng và khả năng tiếp cận bảo trì) được khu công nghiệp gió cung cấp thông qua các giao diện truy cập từ xa Để cho phép quản lý hiệu quả khu công nghiệp gió, một cấu trúc phân cấp hai cấp được đề xuất Cấp độ đầu tiên sử dụng bộ điều khiển SDN riêng cho từng nhà cung cấp dịch vụ mạng để quản lý mạng nội miền Cấp độ thứ hai sử dụng bộ điều phối QoS tập trung một cách hợp lý để cho phép phối hợp giữa tất cả các nhà cung cấp dịch vụ mạng Cụ thể hơn, VirtuWind dựa trên việc phân chia mạng dựa trên phân cấp hai cấp Ở cấp độ đầu tiên, mỗi nhà cung cấp dịch vụ mạng được thiết lập để có ít nhất một lát với các thuộc tính khác nhau (mất gói, độ trễ và băng thông) cung cấp các phân đoạn đường dẫn từ đầu đến cuối cho các lát của nhà cung cấp dịch vụ liên mạng Các phần của nhà cung cấp dịch vụ liên mạng này kích hoạt các chức năng công nghiệp khác nhau (Khan, 2020)
Steelcase và Ericsson đã hợp tác để triển khai mạng 5G riêng tại Trung tâm WorkLife ở Atlanta Việc triển khai này nhằm biểu diễn lợi ích của mạng không dây 5G trong việc tăng cường và cải thiện quy trình làm việc nhờ vào việc dễ dàng quản lý và thu thập dữ liệu từ nhiều thiết bị được kết nối (Ericsson, 2021).Nokia đã phát triển một giải pháp Network Slicing cho các nhà khai thác mạng di động, cho phép họ tạo ra các mạng ảo độc lập để phục vụ các ứng dụng khác nhau (Nokia, 2023) Còn Huawei đã phát triển một giải pháp Network Slicing cho các nhà khai thác mạng di động, cho phép họ tạo ra các mạng ảo độc lập để phục vụ các ứng dụng khác nhau. (Huawei, 2021)
2.2 Cách thức Network slicing hoạt động
2.2.1 Các thành phần cơ bản của một slicing
Hình 4: Giới thiệu Network slicing
Network slicing là quá trình tạo ra nhiều mạng logic khác nhau trên cùng một cơ sở hạ tầng vật lý, mục đích là cung cấp tài nguyên mạng logic để đáp ứng nhu cầu ứng dụng cụ thể Các thành phần vật lý và tài nguyên mạng có thể được chia sẻ trong các network slice, nhưng mỗi phần có kiến trúc, chính sách quản lý và bảo mật riêng.
Số liệu QoS trên mỗi slice được cung cấp để tuân thủ các thỏa thuận cấp độ dịch vụ (SLA) cụ thể (Granelli, 2020)
Như trước đó nhóm có nhắc đến, mỗi một slice đáp ứng một dịch vụ đặc biệt với yêu cầu chất lượng dịch vụ nhất định Ví dụ như bạn muốn thuê một hạ tầng mạng IoT thì sẽ một một slice đảm bảo dịch vụ, ứng dụng liên quan đến IoT, điều này giúp tối ưu hóa sử dụng nguồn lực mạng, cung cấp hiệu suất tối ưu cho từng dịch vụ hoặc ứng dụng cụ thể mà không làm ảnh hưởng đến các slice khác trên cùng một cơ sở hạ tầng vật lý.
Việc tạo ra network slicing là quy trình end to end bao gồm RAN, Backhaul, Core và các ứng dụng End to end ở đây tức là bắt đầu bằng mạng vô tuyến, thông qua các trạm, thiết bị mạng chuyển đến backhaul, sau đó từ backhaul chuyển đến các trung tâm mạng và ứng dụng (Stahl, 2009)
Mỗi slice được tách biệt theo một cách logic và không ảnh hưởng lẫn nhau: Khi tạo ra các network slice, mục tiêu là cung cấp các dịch vụ được tùy chỉnh và tối ưu hóa cho các mục đích hoặc yêu cầu khác nhau Qua đó đảm bảo rằng tài nguyên, cấu hình và hiệu suất của một slice đều độc lập và không ảnh hưởng đến các slice khác
Một network slicing gồm có 3 tầng: (Alliance, 2016)
(1) Tầng thể hiện dịch vụ (Service Instance Layer),
(2) Tầng thể hiện mảnh mạng (Network Slice Instance Layer),
(3) Tầng tài nguyên (Resource layer)
Hình 5: Cấu trúc của một network slicing
Trong đó, các lớp của một network slicing được định nghĩa rõ hơn như sau:
● Network slice instance là một tập hợp các chức năng mạng chạy thời gian (run- time) và nguồn tài nguyên để chạy các chức năng mạng; tạo thành một mạng logic được thể hiện đầy đủ đáp ứng các đặc tính cần thiết cho Tầng thể hiện dịch vụ (Service Instance Layer).
● Tầng thể hiện dịch vụ (Service Instance Layer): một thể hiện (instance) là một cấu trúc run-time của một dịch vụ người dùng cuối hoặc các dịch vụ kinh doanh được thể hiện bên trong hoặc thông qua một network slice
● Tầng tài nguyên (Resource layer): bao gồm tài nguyên logic (logical resource) và tài nguyên vật lý (physical resource) (Alliance, 2016)
KẾT LUẬN
Ngành công nghệ mạng và viễn thông đang trên đà phát triển vô cùng mạnh mẽ Điều này cho thấy, trong tương lai gần, Network Slicing và AI sẽ là một thành phần quan trọng của mạng 5G Đây sẽ là một bước tiến lớn trong việc ứng dụng các công nghệ mạng trong môi trường hiện nay Network Slicing cũng đang gặp nhiều khó khăn và thách thức nhưng vẫn tồn tại những tiềm năng phát triển Những nghiên cứu này hướng đến mục tiêu tạo nên một môi trường thông minh hơn, nâng cấp trải nghiệm cho người dùng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Alliance, N G (2016) Description of network slicing concept NGMN 5G P, 1(1), 1- 11.
Alusha, D (2022) 5G Network Slicing Challenges and Opportunities Abiresearch. Amazon, A (2022) Trí tuệ nhân tạo AI là gì AWS Amazon.
Amazon, A (2023) 5G là gì? AWS Amazon.
Amazon, A (2023) IoT (Internet of Things) là gì? AWS Amazon.
Anh, N (2023) 5G đã phủ sóng 45% dân số với hơn 1,6 tỷ thuê bao VNEconomy. Bega, D G.-S.-P (2020) Network Slicing Meets Artificial Intelligence: An AI-Based Framework for Slice Management IEEE Communications Magazine, 58(6), 32-38.
Ericsson (2021) The art of 5G network slicing explained Ericsson.
FUNIX (2023) Công nghệ phân chia mạng (Network slicing) gia tăng trải nghiệm kết nối FUNIX.
Hòa, P V (2023) Công nghệ 5G đóng vai trò như thế nào trong nền kinh tế số? Báo Nghệ An.
Huawei (2021) What is Network Slicing Huawai.
Khan, L U (2020) Network slicing: Recent advances, taxonomy, requirements, and open research challenges IEEE Access, 8, 36009-36028.
Kinhtedothi (2023) Bao giờ Việt Nam chính thức thương mại hóa công nghệ 5G? Kinh tế đô thị.
Mordorintelligence (2023) Phân tích quy mô thị trường và phân tích thị phần cắt mạng - Xu hướng & dự báo tăng trưởng (2023 - 2028) Source: https://www.mordorintelligence.com/vi/industry-reports/network-slicing- market Mordorintelligence.
Nguyễn Thị Thảo, T V (2022) NGHIÊN CỨU VỀ AN NINH CÔNG NGHỆ MẠNG ĐỊNH NGHĨA Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
Nhâm, N (2019) 5G: Cơ sở hạ tầng quan trọng của nền kinh tế số Tạp chí Thị trường tài chính tiền tệ.
Prashant Subedi, A A (2021) Network slicing: a next generation 5G perspective SpringerLink, 2021(1), 102.
Stahl, D (2009) NETWORK LAYER UTILITIES: END-TO-END DATA
Tân, M (2019) Tranh cãi xung quanh công nghệ phân chia mạng (network slicing) Viet Nam Aju News.
Techtarget (2021) Definition 3GPP (3rd Generation Partnership Project) Techtarget. Trẻ, B T (2023) Những mối đe dọa về bảo mật từ 5G cần lưu ý Báo Tuổi Trẻ. VNPT (2023) Tốc độ mạng 5G nhanh hơn 4G bao nhiêu lần VNPT Shop. ware, v (2021) What is network functions virtualization? vm ware.
Xin Li, M S (2017) Network Slicing for 5G: Challenges and Opportunities IEEE Internet Computing, 21(5), 20-27.
Yan, M F (2019) Intelligent resource scheduling for 5G radio access network slicing EEE Transactions on Vehicular Technology, 68(8), 7691-7703. Zhang, H L (2017) Network slicing based 5G and future mobile networks: Mobility, resource management, and challenges IEEE communications magazine, 55(8), 138-145.
Zhang, S (2019) An Overview of Network Slicing for 5G IEEE Wireless
22 document s Go to course ã - New ict
Nền tảng công nghệ… None 3 ÔN T Ậ P M Ạ NG MÁY TÍNH
Nền tảng công nghệ… None 20
Nền tảng công nghệ… None 1