Сетевое срезание в сетях 5G с использованием SDN и NFV: обзор таксономии, архитектур и будущих проблем

Рост потребления мультимедийных услуг и спроса пользователей на услуги высокого качества обусловили фундаментальные изменения в подходах к администрированию сетей с точки зрения абстрагирования, разделения и отображения аспектов пересылки данных, управления и менеджмента услуг. Промышленность и академическое сообщество рассматривают 5G как сеть будущего, способную поддерживать вертикальные приложения нового поколения с различными требованиями к услугам. Для реализации этого видения в сетях 5G физическую сеть необходимо разделить на множество изолированных логических сетей различного размера и структуры, предназначенных для разных типов услуг с учетом их характеристик и требований (например, срез для многочисленных устройств Интернета вещей (IoT), смартфонов или автономных автомобилей). Программная трансформация сетей на основе программно-определяемых сетей (Software-Defined Networking, SDN) и виртуализации сетевых функций (Network Function Virtualization, NFV) в сетях 5G должна восполнить пробел в области программируемого управления сетевыми ресурсами и их менеджмента. В данной статье представлен всесторонний обзор и рассмотрены современные решения, связанные с сетевым срезанием 5G с использованием SDN и NFV. Во-первых, представлены требования 5G к качеству услуг и бизнес-требования, а затем описаны парадигмы программной трансформации и срезания сетей 5G, включая основные понятия, историю развития и различные варианты применения. Во-вторых, приведено учебное описание технологических средств реализации сетевого срезания 5G, включая SDN, NFV, многодоступные периферийные вычисления (Multi-access Edge Computing, MEC), облачные и туманные вычисления, сетевые гипервизоры, виртуальные машины и контейнеры. В-третьих, проведён всесторонний обзор различных промышленных инициатив и проектов, способствующих внедрению SDN и NFV для ускорения развития сетевого срезания 5G. Представлено сравнение различных архитектурных подходов к 5G с точки зрения практической реализации, внедрения технологий и стратегий развертывания. Кроме того, рассмотрены различные оркестраторы с открытым исходным кодом и демонстрационные прототипы, отражающие вклад промышленности. В работе также исследуются усилия по стандартизации.