NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHÂN CHIA MẠNG TRONG HỆ THỐNG DI ĐỘNG 5G

Nightliar D Ace Hoàng Huy Ngọc TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG -  - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHÂN CHIA MẠNG TRONG HỆ THỐNG DI ĐỘNG 5G NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHÂN CHIA MẠNG TRONG HỆ THỐNG DI ĐỘNG 5G NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHÂN CHIA MẠNG TRONG HỆ THỐNG DI ĐỘNG 5G Sinh viên thực hiện: Nightliar D AceLớp: Khóa:Kỹ thuật viễn thông Giáo viên hướng dẫn: HÀ NỘI - 2021 Năm 2021 Năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG -  - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG -  - NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHÂN CHIA MẠNG TRONG HỆ THỐNG DI ĐỘNG 5G Sinh viên thực hiện: Hồng Huy NgọcLớp: Khóa:Kỹ thuật viễn thơng 57Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Hồi Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHÂN CHIA MẠNG TRONG HỆ THỐNG DI ĐỘNG 5G HÀ NỘI - 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - ĐIỆND TỬ Sinh viên thựcKHOA hiện: ĐIỆN Nightliar Ace VIỄN THƠNG Lớp: BỘ MƠN KỸ THUẬT Kỹ thuật viễn thơng -  - Khóa: Giáo viên hướng dẫn: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HÀ NỘI - 2021 NGHIÊN CÔNG PHÂN SinhCỨU viên thực hiện: NGHỆ Hoàng Huy Ngọc CHIA MẠNG TRONG HỆ THỐNG DI ĐỘNG 5G Khóa:Kỹ thuật viễn thơng 57Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Hoài Trung BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ HÀ NỘI - 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG -  - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHÂN CHIA MẠNG TRONG HỆ THỐNG DI ĐỘNG 5G Sinh viên thực hiện: Hồng Huy NgọcLớp: Khóa:Kỹ thuật viễn thơng 57Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Hồi Trung ii HÀ NỘI - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, có giúp đỡ lớn từ giảng viên hướng dẫn Cam đoan không chép từ đồ án, luận văn khác Trong luận văn nội dung, liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ cuối luận văn Người cam đoan Nightliar D Ace iii LỜI NÓI ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài: Với tăng trưởng nhu cầu sử dụng băng thông rộng, phát triển nhanh chóng cơng nghệ mạng internet Dẫn đến phát triển thiết bị kết nối internet với mạng cảm biến loại máy thiết bị thông tin liên lạc Những gia tăng mang lại nhiều thách thức mạng khả kết nối Việc tiêu thụ ngày nhiều dịch vụ đa phương tiện nhu cầu dịch vụ chất lượng cao từ khách hàng tạo thay đổi cách quản lý mạng nhà quản lý mạng Mạng di động hệ thứ đời để giải vấn đề Để thực hoá tầm nhìn mạng 5G, mạng phải chia thành nhiều mạng logic riêng biệt với kích thước cấu trúc khác dành riêng cho loại dịch vụ khác dựa yêu cầu chúng (ví dụ: phần cho IoT nhiều thiết bị, điện thoại thơng minh tơ tự lái, v.v.) Mềm hóa cách sử dụng mạng phần mềm xác định (SDN) Ảo hóa chức mạng (NFV) mạng 5G dự kiến lấp đầy khoảng trống điều khiển lập trình quản lý tài nguyên mạng II Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Khái niệm, kiến trúc mạng 4G 5G - Khái niệm công nghệ phân chia mạng 5G - Công nghệ SDN NFV, vai trị cơng nghệ phân chia mạng 5G III Phương pháp nghiên cứu: Dựa phương pháp phân loại, hệ thống hóa lý thuyết tài liệu khoa học thông tin đa dạng thu thập từ nguồn, tài liệu khác công nghệ phân chia mạng 5G IV Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Tìm hiểu mạng di động, đặc biệt mạng di động hệ thứ công nghệ phân chia mạng 5G V Kết cấu đề tài: Chương 1: Tổng quan mạng di động Chương 2: Tổng quan công nghệ ảo hóa mạng Chương 3: Cơng nghệ phân chia mạng 5G iv Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021 Sinh viên thực Nightliar D Ace v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN II LỜI NÓI ĐẦU III DANH MỤC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT VII CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC MẠNG DI ĐỘNG 1.1 Mạng truy nhập vô tuyến cho 4G 5G 1.1.1 Mạng truy nhập vô tuyến 4G 1.1.2 Mạng truy nhập vô tuyến 5G 1.2 Tổng quan mạng lõi .5 1.2.1 Khái niệm mạng lõi 1.2.2 Các chức mạng lõi 1.3 So sánh mạng di động hệ thứ thứ .7 1.4 Kết luận chương CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ẢO HỐ MẠNG 11 2.1 Giới thiệu cơng nghệ NVF 14 2.1.2 Khái niệm cơng nghệ Ảo hố chức mạng (NFV) 15 2.1.3 Cấu trúc cơng nghệ nghệ Ảo hố chức mạng .17 2.2 Giới thiệu công nghệ SDN 20 2.2.1 Tổng quan SDN .21 2.2.2 Cấu trúc SDN .22 2.2.3 Giao thức Openflow 24 2.3 Ứng dụng NVF SDN 28 2.3.1 Ứng dụng NFV .28 2.3.2 Ứng dụng SDN 29 2.4 So sánh NFV SDN 30 2.5 Kết luận chương 31 CHƯƠNG CÔNG NGHỆ PHÂN CHIA MẠNG 5G 32 3.1 Tổng quan công nghệ phân chia mạng 5G 32 3.1.1 Phần mềm hoá mạng 5G 32 3.1.2 Phân chia mạng 5G: Lịch sử đời 34 3.1.3 Khái niệm 35 vi 3.1.4 Vai trò SDN NFV mạng 5G .36 3.1.5 Công nghệ phân chia mạng hoạt động mạng 5G .38 3.2 Kiến trúc công nghệ phân chia mạng 39 3.3 Các công nghệ sử dụng công nghệ phân chia mạng 5G 42 3.3.1 Mạng định nghĩa phần mềm (SDN) 42 3.3.2 Khung quản lý điều phối NFV (NFV MANO - NFV Management and Orchestration) 44 3.3.3 Điện toán cạnh biên đa truy cập (Multi-Access Edge Computing - MEC) 46 3.3.4 Điện toán đám mây 48 3.3.5 Trình siêu giám sát mạng .49 3.3.6 Máy ảo 50 3.4 Kết luận chương 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 vii DANH MỤC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ đầy đủ Tiếng Việt Hệ thống thông tin di động hệ 4G Fourth-Generation 5G E2E EPC EPS ETSI fifth generation End to end Evolved Packet Core Evolved Packet System European Telecommunications thứ tư Thế hệ mạng di động thứ năm Quy trình đầu cuối Mạng lõi chuyển mạch gói cải tiến Hệ thống mạng chuyển mạch gói Viện Tiêu chuẩn Viễn thơng châu E-UTRAN Standards Institute Evolved Universal Terrestrial Âu Mạng truy cập vô tuyến HSS IaaS InP IoT ISDNC Radio Access Network Home Subcriber Server Infrastructure as a Service The Infrastructure Providers Internet of things Infrastructure SDN Controller Khối quản lý thuê bao Cơ sở hạ tầng dạng dịch vụ Nhà cung cấp sở hạ tầng Internet vạn vật Bộ điều khiển SDN Cơ sở hạ L2 L3 LTE MEC MME MNO MVNO Layer 2: Data Link Layer Layer 3: Network Layer Long Term Evolution Multi-Access Edge Computing Mobility Management Entity Mobile Network Operator Mobile Virtual Network tầng Lớp 2: Lớp liên kết liệu Lớp 3: Lớp mạng Tiến hoá dài hạn Điện toán cạnh đa truy nhập Khối quản lý di động Nhà khai thác di động Mạng di động ảo NF NFV Operator Network Function Network Function Hàm chức mạng Ảo hoá chức mạng NFV Virtualization NFV Management and Quản lý điều phối NFV MANO NMF NSP OFDM Orchestration Network Management System Network Service Provider Orthogonal frequency-division Hệ thống quản lý mạng Nhà cung cấp dịch vụ mạng Ghép kênh theo tần số trực giao OS PaaS QoE QoS multiplexing Operating System Platform as a Service Quality of Experience Quality of Service Hệ điều hành Nền tảng dạng dịch vụ Chất lượng trải nghiệm Chất lượng dịch vụ viii RAN SaaS SAE SLA SP TSDNC Radio Access Network Software as a Service System Architecture Evolution Service Level Agreement Service Providers Tenant SDN Controller Mạng truy cập vô tuyến Phần mềm dạng dịch vụ Cải tiến kiến trúc hệ thống Thỏa thuận cấp độ dịch vụ Nhà cung cấp dịch vụ Bộ điều khiển SDN Người UE UICC User equipment Universal Integrated Circuit thuê Thiết bị người dùng Thẻ mạch tích hợp tồn cầu VIM Card Virtualized Infrastructure Trình quản lý sở hạ tầng ảo hố VM VNF Manager Virtual Machine Virtualised Network Function Máy ảo Hàm chức mạng ảo hố DANH MỤC HÌNH VẼ HÌNH 1.1 KIẾN TRÚC TỔNG QUÁT CỦA MẠNG 4G/LTE .1 HÌNH 1.2: MƠ HÌNH HỆ THỐNG MẠNG 5G HÌNH 2.3: KHUYẾT ĐIỂM CỦA HẠ TẦNG MẠNG HIỆN NAY .12 HÌNH 1.4: NHU CẦU CỦA CÁC CHỦ THỂ 13 HÌNH 2.5: MƠ HÌNH NFV .17 HÌNH 2.6: KIẾN TRÚC THAM CHIẾU CỦA NFV – THEO ETSI 18 HÌNH 2.7: CÁC LỚP CỦA KIẾN TRÚC SDN 22 HÌNH 2.8: KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN THỐNG VÀ KIẾN TRÚC SDN .23 HÌNH 2.9: CÁC THÀNH PHẦN CỦA MỘT THIẾT BỊ OPENFLOW 25 HÌNH 2.10: VÍ DỤ VỀ FLOW TABLE 26 39 - Truyền thông siêu đáng tin cậy độ trễ thấp Liên lạc xe tự lái cách sử dụng điển hình, u cầu liên lạc nhanh chóng, có độ tin cậy cao xe tự lái - Thông tin liên lạc kiểu máy lớn Điều bao gồm ứng dụng IoT cho thiết bị điều khiển cảm biến khơng dây, tìm thấy nhà máy Với tính phân chia mạng, phân chia có kiến trúc, quản lý bảo mật riêng để hỗ trợ trường hợp sử dụng cụ thể Trong thành phần chức tài nguyên chia sẻ phần mạng, khả tốc độ liệu, dung lượng, kết nối, chất lượng, độ trễ, độ tin cậy dịch vụ tùy chỉnh phần để phù hợp với Thỏa thuận cấp độ dịch vụ (Service Level Agreement-SLA) cụ thể Tự động hóa thành phần quan trọng việc phân chia mạng, dự kiến nhà khai thác mạng di động (MNO – Mobile Network Operator) phải thiết kế trì hàng trăm hàng nghìn phân chia mạng Các MNO quản lý khối lượng lát cắt theo cách thủ công tốc độ mà khách hàng họ yêu cầu Thay vào đó, tự động hóa end-to-end phải sử dụng để thực quản lý cách động quy mô thời gian thực, tải lưu lượng, yêu cầu dịch vụ tài nguyên mạng thay đổi Tuy nhiên, khả thực hiện, mở nhiều hội doanh thu cho MNO Với 5G, MNO kết hợp ứng dụng gốc đám mây vào mạng họ, tránh bị nhà cung cấp khóa cho phép phát triển chi phí thấp hơn, cải thiện khả sửa đổi nâng cấp tăng cường khả mở rộng theo chiều dọc chiều ngang Các MNO nên xem xét mạnh mẽ việc áp dụng ứng dụng cắt gốc đám mây để tận dụng lợi ích đảm bảo chúng hỗ trợ tiêu chuẩn 5G phát triển 3.2 Kiến trúc công nghệ phân chia mạng Mặc dù có nhiều đề xuất khác kiến trúc phân chia mạng, xác định kiến trúc chung ánh xạ yếu tố chung giải pháp thành 40 khuôn khổ chung thống Từ góc độ cấp cao, kiến trúc phân chia mạng coi bao gồm hai khối chính, khối dành riêng cho việc triển khai phân chia thực tế khối lại dành riêng cho quản lý cấu hình phân chia Khối thiết kế kiến trúc nhiều tầng bao gồm ba lớp (lớp dịch vụ, lớp chức mạng, lớp sở hạ tầng), lớp đóng góp vào định nghĩa phân chia triển khai với nhiệm vụ riêng biệt Khối thứ hai thiết kế thực thể mạng tập trung, ký hiệu chung điều khiển phân chia mạng, theo dõi quản lý chức ba lớp để điều phối hiệu tồn nhiều phần Hình 3.13: Khung phân chia mạng Lớp dịch vụ Lớp dịch vụ giao tiếp trực tiếp với thực thể kinh doanh mạng (ví dụ: Mạng di động ảo (Mobile Virtual Network Operator - MVNO) nhà cung cấp dịch vụ bên thứ 3) chia sẻ mạng vật lý bên cung cấp tầm nhìn thống yêu cầu dịch vụ Mỗi dịch vụ đại diện thức dạng cá 41 thể dịch vụ, nhúng tất đặc tính mạng dạng yêu cầu SLA mà dự kiến đáp ứng đầy đủ cách tạo phần phù hợp Lớp chức mạng Lớp chức mạng phụ trách việc tạo lát phân chia mạng theo yêu cầu cá thể dịch vụ đến từ lớp Nó cấu tạo tập hợp chức mạng thể hành vi giao diện xác định rõ ràng Nhiều chức mạng đặt sở hạ tầng mạng ảo liên kết với để tạo phiên mạng end-to-end phản ánh đặc tính mạng mà dịch vụ yêu cầu Cấu hình chức mạng thực tập hợp hoạt động mạng cho phép quản lý tồn vịng đời chúng (từ vị trí chúng lát phân chia mạng tạo hủy phân bổ chức cung cấp khơng cịn cần thiết nữa) Để tăng hiệu sử dụng tài nguyên, chức mạng chia sẻ đồng thời phần khác với chi phí làm tăng mức độ phức tạp quản lý hoạt động Ngược lại, ánh xạ 1-1 chức mạng phần làm giảm bớt thủ tục cấu hình, dẫn đến việc sử dụng tài nguyên không hiệu Lớp sở hạ tầng Lớp sở hạ tầng đại diện cho cấu trúc liên kết mạng vật lý thực tế (mạng truy cập vô tuyến, mạng truyền tải mạng lõi) mà phần mạng ghép kênh cung cấp tài nguyên mạng vật lý để lưu trữ số chức mạng tạo nên phần Miền mạng tài nguyên có sẵn bao gồm tập hợp thành phần sở hạ tầng không đồng trung tâm liệu (tài nguyên dung lượng lưu trữ), thiết bị cho phép kết nối mạng định tuyến (tài nguyên mạng) trạm gốc (tài nguyên băng thông vô tuyến) Bộ điều khiển lát phân chia mạng Bộ điều khiển lát phân chia mạng định nghĩa điều phối mạng, giao diện với chức khác thực lớp để quản lý chặt chẽ yêu cầu lát phân chia mạng Lợi ích phần tử mạng 42 cho phép tạo lát cắt phân chia mạng hiệu linh hoạt cấu hình lại vịng đời Về mặt hoạt động, điều khiển lát phân chia mạng phụ trách số nhiệm vụ cung cấp phối hợp hiệu lớp nói trên: - Quản lý dịch vụ từ đầu đến cuối: ánh xạ trường hợp dịch vụ khác thể theo yêu cầu SLA với chức mạng phù hợp có khả đáp ứng ràng buộc dịch vụ - Định nghĩa tài nguyên ảo: ảo hóa tài nguyên mạng vật lý nhằm đơn giản hóa hoạt động quản lý tài nguyên thực để phân bổ chức mạng - Quản lý vòng đời lát cắt phân chia mạng: theo dõi hiệu suất lát phân chia mạng ba lớp để định cấu hình lại động lát để phù hợp với sửa đổi yêu cầu SLA có Do phức tạp tác vụ thực nhằm vào mục đích khác nhau, điều khiển lát phân chia mạng tạo nhiều điều phối quản lý độc lập tập hợp chức lớp Để đáp ứng yêu cầu dịch vụ, thực thể điều phối khác cần phải phối hợp với cách trao đổi thông tin cấp cao trạng thái hoạt động liên quan đến việc tạo triển khai lát cắt phân chia mạng 3.3 Các công nghệ sử dụng công nghệ phân chia mạng 5G 3.3.1 Mạng định nghĩa phần mềm (SDN) SDN cách tiếp cận hỗ trợ mạng 5G lập trình linh hoạt có khả điều phối kiểm soát ứng dụng/dịch vụ theo cách chi tiết toàn mạng Nó cung cấp khả đáp ứng nhanh chóng với điều kiện mạng thay đổi, nhu cầu kinh doanh, thị trường người dùng cuối Ý tưởng ban đầu SDN để giải hạn chế mạng truyền thống (xem Hình 3.4) khơng phù hợp với cấu hình, điều khiển quản lý mạng động nhu cầu lưu trữ cho trung tâm liệu môi trường không đồng ngày Mơ hình SDN cho phân tích mạng 5G ONF xây dựng cách toàn diện Bộ điều khiển SDN quản lý lát mạng cách sử dụng quy 43 tắc sách Bộ điều khiển SDN tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo ngữ cảnh máy chủ máy khách cài đặt sách liên quan chúng Đặc biệt, điều khiển SDN trì ngữ cảnh máy khách lát phân chia mạng Bằng cách đó, cho phép điều khiển SDN quản lý động lát phân chia mạng cách nhóm lát thuộc ngữ cảnh Bộ điều khiển SDN quản lý lát thực điều phối tài nguyên ngữ cảnh máy chủ Ngữ cảnh máy khách bao gồm: hỗ trợ, tính tốn tài nguyên ảo để đáp ứng yêu cầu từ người dùng cuối Hình 3.14: So sánh SDN hoạt động mạng ngày 44 Hình 3.15: Các công nghệ sử dụng công nghệ phân chia mạng 5G 3.3.2 Khung quản lý điều phối NFV (NFV MANO - NFV Management and Orchestration) Khái niệm NFV sở hạ tầng nhà điều hành lần định nghĩa Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI), chủ yếu để giải thách thức dịch vụ linh hoạt nhanh chóng tạo tảng cho việc kiếm tiền từ mạng tương lai NFV giúp ảo hóa nhiều thiết bị mạng Cụ thể, NFV cho phép chia nhỏ mạng 5G, cho phép mạng ảo khác chạy sở hạ tầng vật lý Kể từ đó, kiến trúc tham chiếu NFV thể Hình 3.6 đề xuất sau chứng khái niệm (PoC - proof of concept) Khung ETSI MANO bao gồm khối chức nhóm lại thành loại sau: Cơ sở hạ tầng NFV (NFVI - NFV Infrastructure), Quản lý điều phối NFV (NFV Management and Orchestration), Hệ thống quản lý mạng VNF Dịch vụ (Network Management System and VNFs and Services) Các thực thể khối kết nối với cách sử dụng điểm tham chiếu 45 Ngoài khối xây dựng NFV MANO hiển thị Hình 3.6, đề xuất ETSI bao gồm hai điều khiển SDN kiến trúc Mỗi điều khiển tập trung chức mặt phẳng điều khiển cung cấp nhìn chung tất thành phần liên quan đến kết nối mà quản lý Các điều khiển là: • Bộ điều khiển SDN Cơ sở hạ tầng (ISDNC - Infrastructure SDN Controller): Cung cấp kết nối cần thiết để giao tiếp VNF thành phần cách quản lý tài nguyên mạng bên Do VIM (Virtualized Infrastructure Manager) quản lý, phận kiểm sốt thay đổi hành vi sở hạ tầng NFV theo yêu cầu theo thông số kỹ thuật VIM điều chỉnh từ yêu cầu người thuê • Bộ điều khiển SDN Người thuê (TSDNC - Tenant SDN Controller): Quản lý động VNF thích hợp, tài nguyên máy bay chuyển tiếp sử dụng để thực (các) dịch vụ mạng người thuê TSDNC khởi tạo đối tượng thuê miền VNF phần NMS (Network Management System) Lưu ý rằng, hai điều khiển quản lý kiểm soát tài nguyên chúng thơng qua giao diện hướng nam lập trình, triển khai giao thức Open Flow, NETCONF I2RS11 Mỗi điều khiển cung cấp mức độ trừu tượng khác Trong TSDNC cung cấp lớp phủ bao gồm VNF đối tượng thuê xác định (các) dịch vụ mạng, ISDNC cung cấp lớp phủ để hỗ trợ việc triển khai kết nối VNF Đối với TSDNC, mạng tóm tắt dạng VNF, khơng có khái niệm cách VNF triển khai thực tế ISDNC khơng biết số lượng phần sử dụng VNF mà kết nối, bên thuê vận hành phần Mặc dù mức độ trừu tượng khác chúng, hai điều khiển phải phối hợp đồng hóa hành động chúng để đạt việc quản lý lát phân chia mạng mạng 5G 46 Hình 3.16: Tích hợp điều khiển SDN vào kiến trúc tham chiếu ETSI NFV hai cấp độ cần thiết để thực phân chia mạng 3.3.3 Điện toán cạnh biên đa truy cập (Multi-Access Edge Computing MEC) Điện toán cạnh biên đa truy cập (MEC) di chuyển việc tính tốn lưu lượng dịch vụ từ đám mây tập trung đến rìa mạng gần với khách hàng Thay gửi tất liệu lên đám mây để xử lý, biên mạng phân tích, xử lý lưu trữ liệu (chẳng hạn video, dịch vụ theo dõi vị trí, thực tế tăng cường,…) Việc thu thập xử lý liệu gần khách hàng giúp giảm độ trễ mang lại hiệu suất thời gian thực cho ứng dụng băng thông cao MEC cung cấp cho nhà cung cấp ứng dụng nội dung khả điện toán đám mây mơi trường dịch vụ CNTT rìa mạng di động MEC xử lý liệu gần với nơi tạo tiêu thụ Điều cho phép mạng cung cấp độ trễ cực thấp theo yêu cầu ứng dụng quan trọng kinh doanh hỗ trợ trải nghiệm người dùng tương tác địa điểm đông đúc trung tâm mua sắm ga tàu Bằng cách xử lý liệu cục bộ, ứng dụng MEC giảm đáng kể chi phí truyền liệu Với vị trí này, MEC dẫn đến số cải tiến mạng thiết yếu, bao gồm: (a) QoS / QoE nâng cao cho người dùng cuối trường hợp phát trực tuyến video bật thông qua việc sử dụng cắt mạng 5G 47 (b) Tối ưu hóa tài nguyên di động cách lưu trữ ứng dụng máy tính chuyên sâu biên mạng (c) Chuyển đổi nút truy cập thành trung tâm dịch vụ thơng minh dịch vụ nhận biết ngữ cảnh (ví dụ: vị trí người dùng, tải di động băng thông phân bổ) cung cấp với trợ giúp thơng tin RAN Bản thiết kế vai trị MEC việc phân chia mạng 5G thể Hình 3.7 Yếu tố MEC máy chủ ứng dụng MEC, chạy sở hạ tầng MEC NFVI cung cấp dịch vụ cho người dùng cuối, triển khai dạng Ứng dụng MEC riêng lẻ (MEC Applications) Ứng dụng MEC chia sẻ giao diện truyền thông với tảng MEC, nơi dịch vụ MEC lưu trữ Sau cung cấp dịch vụ cho Ứng dụng hoạt động trung gian API tảng MEC Ứng dụng Các nút dịch vụ MEC hoạt động cục bên trung tâm liệu triển khai từ xa đám mây Cả hai ứng dụng MEC dịch vụ MEC kết hợp giao diện với Chức giảm tải lưu lượng (TOF - Traffic Offload Function) nằm mặt phẳng liệu ưu tiên lưu lượng thông qua giám sát chuyển hướng gói dựa sách, minh bạch Điều giúp đơn giản hóa tích hợp MEC với RAN đóng vai trị quan trọng yếu tố hỗ trợ giám sát chung 48 Hình 3.17: Vai trò MEC việc phân chia mạng 5G 3.3.4 Điện toán đám mây Điện toán đám mây cung cấp việc cung cấp theo yêu cầu ứng dụng, tảng khác sở hạ tầng điện tốn khơng đồng máy chủ, mạng, lưu trữ, dịch vụ ứng dụng Vai trò truyền thống nhà cung cấp dịch vụ môi trường điện toán đám mây chia thành hai loại: (a) Các nhà cung cấp sở hạ tầng (InP - The Infrastructure Providers) (b) Nhà cung cấp dịch vụ (SP - Service Providers) Các InP quản lý tảng đám mây cho th tài ngun theo mơ hình định giá dựa mức sử dụng SP thuê tài nguyên từ nhiều InP để phục vụ người dùng cuối Mơ hình đám mây bao gồm ba mơ hình dịch vụ, Hình 3.8 Các mơ hình dịch vụ điện tốn đám mây định nghĩa bao gồm: • Phần mềm dạng dịch vụ (SaaS - Software as a Service): Người dùng sử dụng số ứng dụng dịch vụ chạy sở hạ tầng 49 đám mây Nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ ứng dụng trung tâm liệu họ khách hàng truy cập chúng thơng qua trình duyệt web tiêu chuẩn • Nền tảng dạng dịch vụ (PaaS - Platform as a Service): Cung cấp tảng cho phép khách hàng phát triển, chạy quản lý ứng dụng khác mà không phức tạp việc xây dựng trì sở hạ tầng đám mây • Cơ sở hạ tầng dạng dịch vụ (IaaS - Infrastructure as a Service): Cung cấp mơ hình tự phục vụ để truy cập, giám sát quản lý sở hạ tầng trung tâm liệu từ xa, chẳng hạn dịch vụ máy tính, lưu trữ mạng Ví dụ IaaS bao gồm Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure Google Compute Engine (GCE) Hình 3.18: Các mơ hình dịch vụ điện tốn đám mây 3.3.5 Trình siêu giám sát mạng Trong cơng nghệ phân chia mạng 5G, thành phần vật lý tạo nên mạng (chẳng hạn thiết bị chuyển mạch, định tuyến tường lửa) ảo hóa để đáp ứng nhu cầu lưu lượng ảo hóa máy chủ tạo Khi thành phần mạng ảo hóa, kỹ sư viễn thơng cần có khả lập trình để kiểm sốt việc cung cấp quản lý tài nguyên Mặc dù số khả cung cấp chương trình máy chủ ảo, cần phải có 50 chương trình mạnh mẽ để coi tất máy chủ dịch vụ mạng nhóm tài nguyên Đó nơi mà siêu giám sát mạng xuất Trình siêu giám sát mạng chương trình cung cấp lớp quản lý cho hạ tầng mạng vật lý (ví dụ: liên kết truyền thơng, phần tử mạng chức điều khiển) thành phần mạng ảo cô lập cách hợp lý Trong mạng SDN vật lý, siêu giám sát mạng cung cấp API định nghĩa cấp cao giúp đơn giản hóa đáng kể tác vụ tạo dịch vụ mạng phức tạp Hơn nữa, trình siêu giám sát mạng có khả liên kết mạng nhà cung cấp SDN khác với giao diện / định nghĩa để ứng dụng thiết lập luồng E2E mà khơng cần phải xem xử lý khác biệt nhà cung cấp SDN Thông qua siêu giám sát, chí triển khai dịch vụ lớp cao máy chủ cân tải tường lửa dịch vụ giao thức mạng liên kết thuộc L2 L3 Trong bối cảnh siêu giám sát mạng, khái niệm phân cắt mạng khám phá số tác phẩm OpenVirteX FlowVisor, OpenSlice, MobileVisor, RadioVisor HyperFlex MobileVisor chia nhỏ sở hạ tầng mạng lõi gói di động thành mạng ảo khác thuộc MVNO khác Tuy nhiên, hầu hết trình siêu giám sát mạng (ví dụ: OpenVirteX FlowVisor) thiết kế để cắt mạng SDN có dây cố định 3.3.6 Máy ảo Máy ảo (VM - Virtual Machine) cho phép ảo hóa tài nguyên vật lý nơi người thử nghiệm chạy Hệ điều hành (OS - Operating System) riêng Nguyên tắc máy ảo tài nguyên máy tính, lưu trữ, nhớ mạng chia sẻ máy ảo Tuy nhiên, toàn chức hoạt động máy ảo cách ly hoàn toàn với máy chủ máy ảo khách khác Cũng chạy nhiều máy ảo lúc máy vật lý 3.4 Kết luận chương Như vậy, sau chương đồ án, nắm lịch sử đời, khái niệm, kiến trúc công nghệ phân chia mạng 5G, vai trò NFV SDN cơng nghệ phân chia mạng 5G Sau tìm hiểu, ta có nhìn tổng 51 quan công nghệ phân chia mạng 5G công nghệ áp dụng đó, ta thấy vai trị cơng nghệ quan trọng 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A Kết luận Sau trình tìm hiểu, nghiên cứu em với giúp đỡ TS Trần Hoài Trung Em hoàn thành đáp ứng yêu cầu mà đề tài đặt như: • Nghiên cứu, tìm hiểu để nắm bắt khái niệm kiến trúc mạng 4G đặc biệt mạng 5G • Tập trung tìm hiểu hai cơng nghệ áp dụng mạng 5G công nghệ Ảo hoá chức mạng (NFV) Mạng định nghĩa phần mềm (SDN) • Nghiên cứu cơng nghệ quan trọng mạng 5G công nghệ phân chia mạng Vai trị NFV SDN cơng nghệ Tìm hiểu cơng nghệ áp dụng mạng 5G B Hướng phát triển đề tài Với tốc độ phát triển công nghệ ngày tăng Tuy tìm hiểu cơng nghệ nêu đưa nhìn tổng quát hạn chế chưa chi tiết tất nội dung Vì vậy, cịn cần phát triển nội dung sau: • Tập trung vào nghiên cứu công nghệ sử dụng công nghệ phân chia mạng 5G • Nội dung đồ án nghiên cứu định nghĩa cấu trúc cúa công nghệ phân chia mạng 5G chưa tìm hiểu vấn đề bảo mật phân chia mạng Nên tập trung nghiên cứu thêm chế bảo mật bảo mật đầu cuối, sử dụng chế tự bảo trí thơng minh nhân tạo (AI),… • Nghiên cứu thách thức mà công nghệ phân chia mạng 5G phải đối mặt cách khắc phục thách thức 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] Fazirulhisyam Hashim, An architecture of 5G based on SDN NV wireless network, Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science, 2019; [2] Alcardo Alex Barakabitze and Arslan Ahmad, 5G Network Slicing using SDN and NFV: A Survey of Taxonomy, Architectures and Future Challenges, Computer Networks, 2019; [3] Ying Zhang, Network Function Virtualization: Concepts and Applicability in 5G Networks, Wiley-IEEE Press, 2018 Website [4] http://kenhtruyenviettel.vn/tong-quan-ve-sdn-va-nfv/; [5] http:// cloudcraft.info; [6] http://www.cormatech.com.neunrt; [7] http://www.dientuvienthong.net