Os provedores de serviços de comunicação (CSPs) estão se unindo a hiperscaladores para oferecer redes sem fio privadas que pertencem e são totalmente gerenciadas por quem as constrói. Uma rede sem fio privada (PWN) fornece o mesmo tipo de conectividade que as redes sem fio públicas, e as empresas devem pesar os prós e os contras das redes sem fio privadas que usam a tecnologia 5G. É importante compreender alguns dos padrões comuns, bem como os aspectos de gestão de tais redes, incluindo os componentes necessários para criar NMPs e a sua arquitectura.
Componentes de uma rede sem fio privada
Existem muitos componentes que constituem uma rede sem fio privada, mas estes são os principais elementos necessários:
Espectro refere-se às frequências de rádio usadas para comunicações (e alocadas pelo estado). A escolha de um espectro de rádio licenciado ou não licenciado depende dos requisitos de cobertura, das condições de interferência e da conformidade regulatória. O núcleo da rede é o centro de controle que fornece comutação de pacotes, controle de políticas, autenticação, gerenciamento de sessões, função de acesso e mobilidade, roteamento e gerenciamento de rede. A Rede de Acesso por Rádio (RAN) inclui unidade centralizada virtual (vCU) baseada em Open RAN, unidade de distribuição virtual (vDU), unidade de rádio (RU), gateway e outros equipamentos que permitem a comunicação sem fio entre os dispositivos do usuário final e o núcleo da rede que é confiável, eficiente e contínuo.
Ao construir uma rede sem fio privada, são necessários elementos suplementares, como orquestração, garantia de serviço, gerenciamento, monitoramento e segurança. Estes componentes desempenham um papel fundamental na garantia do funcionamento, otimização e segurança contínuos da rede sem fios privada, contribuindo para a sua resiliência e capacidades de alto desempenho.
Existem essencialmente três tipos de empresas envolvidas na construção dessas soluções:
Fornecedores de telecomunicações (telco), como Nokia, Ericsson, Samsung e Mavenir Hyperscalers, como IBM, AWS, Azure e GCP Provedores de serviços de comunicação, como AT&T, Verizon e TELUS
Os fornecedores de telecomunicações fazem parceria com provedores de nuvem para fornecer redes sem fio privadas para empresas, diretamente ou por meio de provedores de serviços de comunicação ou parceiros integradores de sistemas (SI).
Figura 1. Componentes relacionados à rede de rede sem fio privada
A Figura 1 mostra os componentes de rede que um CSP precisaria para ajudar os clientes na configuração de uma rede sem fio privada. Esses são componentes padrão relacionados à rede que os CSPs estão acostumados a implantar. Historicamente, muitos desses elementos foram construídos utilizando hardware dedicado. No entanto, ocorreu uma mudança significativa, com um número crescente desses componentes migrando para um paradigma nativo da nuvem e baseado em software: a rede de acesso de rádio virtualizada (na maioria dos casos em contêineres) que inclui componentes relacionados como um vCU, um vDU e o núcleo de rede virtualizado.
Uma arquitetura vDU representativa baseada em contêiner é mostrada como exemplo na Figura 2 para dar ao leitor uma ideia de como o software substituiu o hardware dedicado e específico em componentes de rede. A Figura 2 também mostra os componentes da arquitetura baseada em serviços principais 5G. Todos os componentes são virtualizados ou conteinerizados. Isto é importante porque proporcionou aos hiperscaladores uma enorme oportunidade num espaço dominado pelas empresas de telecomunicações.
Figura 2 Arquitetura vDU e componentes principais 5G
A outra metade da solução está relacionada aos componentes de software, que os provedores de nuvem trazem para aumentar e completar a solução. Eles podem variar de scripts de automação a orquestração, garantia de serviço e até monitoramento e registro. O aspecto mais importante é que o hiperescalador fornece a plataforma em nuvem para hospedar a solução e os serviços em nuvem correspondentes. Eles são mostrados na Figura 3 como caixas de cor bege.
Figura 3. Funções de suporte relacionadas a software de rede sem fio privada
Benefícios das redes sem fio privadas
Essas redes autônomas podem ser implantadas em ambientes industriais, como fábricas, armazéns logísticos, grandes hospitais, estádios esportivos e campi empresariais. As empresas não precisam atender às restrições de uma rede pública. Em vez disso, eles podem implantar e ter controle de uma rede privada que atenda exatamente às suas necessidades.
A Figura 4 representa um exemplo de arquitetura onde a rede sem fio privada que compreende o RAN 5G e o núcleo 5G, juntamente com os aplicativos de borda, são implantados em uma plataforma hiperescaladora. Um dos principais requisitos é que o PWN seja implantado localmente. Essa topologia se ajusta ao paradigma do IBM Cloud Satellite®, em que o local local pode ser um local do IBM Cloud Satellite conectado a uma região do IBM Cloud® por meio de um link seguro do IBM Cloud Satellite. Esse projeto pode atender clientes empresariais que buscam proximidade com os componentes de rede 5G necessários, que oferecem capacidade de baixa latência e alto rendimento.
Figura 4. Diagrama de blocos de uma rede sem fio privada
Este padrão de arquitetura atende ao requisito de atender os usuários finais, dispositivos e aplicações mais próximos de onde eles estão. Para suportar casos de uso de missão crítica em tempo real, os aplicativos do plano do usuário são colocados no local do IBM Cloud Satellite. Esses locais de satélite podem ser um datacenter local ou qualquer local de nuvem pública.
Arquitetando rede sem fio privada no IBM Cloud
Ao implementar uma rede 5G privada, as grandes empresas podem trazer uma rede 5G personalizada para as suas instalações e mantê-la segura enquanto utilizam os seus recursos de alta velocidade, alta largura de banda e baixa latência. Como a maioria das soluções de rede, isso envolve duas partes: os componentes “gerenciados de” e os componentes “gerenciados para”. Os componentes “gerenciados de” são hospedados na nuvem de hiperscaladores parceiros, e os componentes “gerenciados para” normalmente estão nas instalações da empresa, com conectividade segura de alta velocidade entre esses dois locais. Em nosso exemplo, o IBM Cloud hospeda os componentes “gerenciados de” enquanto a localização do satélite executa os componentes “gerenciados para”.
A Figura 5 mostra um padrão em que a rede sem fio privada é implementada no local, à esquerda (em um local “remoto” do IBM Cloud Satellite). As cargas de trabalho em execução nesse local satélite podem acessar serviços de suporte hospedados na IBM Cloud à direita. Os componentes de rede fornecidos por uma empresa de telecomunicações são mostrados em azul. A maioria deles é implantada em localização satélite, mas alguns sistemas de gerenciamento de telecomunicações podem ser executados na nuvem e podem oferecer capacidade de multilocação para dar suporte a várias empresas.
Figura 5. Arquitetura de rede sem fio privada no local local do IBM Cloud Satellite
Imagine uma fábrica que possui diferentes tipos de robôs móveis e estacionários e outros dispositivos programáveis operando dentro da fábrica. A empresa poderia optar por empregar uma rede sem fio privada porque isso aceleraria as intercomunicações necessárias para operar os dispositivos e, ao mesmo tempo, manteria a segurança.
Nesse cenário, a fábrica poderia ser configurada como um local remoto do IBM Cloud Satellite executando as cargas de trabalho necessárias e os componentes relacionados à nuvem no local. Mais importante ainda, a conectividade de rede necessária no local seria fornecida pelo NMP. Essa configuração poderá ser duplicada nas demais unidades fabris da empresa ou em seus fornecedores parceiros, em todo o estado ou país. Cada unidade teria seu próprio PWN e seria configurada como um local do IBM Cloud Satellite. Todas essas localizações satélites seriam gerenciadas a partir de uma região da IBM Cloud.
Há um plano de controle mestre em execução no IBM Cloud que monitora todos os locais do Satellite e fornece criação de log centralizada e serviços de segurança como parte dos serviços gerenciados. Os engenheiros de confiabilidade do site do IBM Cloud cuidam de todas as atualizações e correções do sistema. Mencionamos que o link de satélite entre o local do IBM Cloud Satellite e o IBM Cloud é um túnel TLS 1.3 rico em segurança. As empresas também poderiam usar o serviço Direct Link da IBM para se conectar. Você notará que todas as conexões de rede descritas nesta topologia são seguras.
O Cloud Pak for Network Automation (CP4NA) da IBM, juntamente com um Element Management System de uma empresa de telecomunicações, forneceria funções de orquestração e garantia de serviços. A IBM Cloud forneceria serviços de monitoramento e criação de log junto com gerenciamento de acesso de identidade para acessar o ambiente de nuvem. Serviços adicionais de monitoramento de rede poderiam ser fornecidos pelo CSP. Isso ressalta a necessidade de o provedor de nuvem trabalhar em estreita colaboração com o fornecedor de telecomunicações. Do ponto de vista empresarial, a interface de usuário empresarial serve para mascarar a complexidade, oferecendo uma interface unificada para gerenciamento simplificado, provisionamento de serviços e monitoramento e registro abrangentes. Essa interface de usuário atua como um centro de controle único, simplificando as operações e melhorando a eficiência geral.
As empresas que desejam configurar uma rede sem fio privada podem fazê-lo por conta própria ou terceirizá-la para um hiperescalador como a IBM. Os hiperscaladores acabam fazendo parceria com um CSP para construir e gerenciar essas redes. É muito importante garantir que a rede seja construída sobre uma plataforma flexível e possa ser dimensionada no futuro. Embora as empresas devam estar cientes dos custos, mais empresas estão a escolher os NMP porque proporcionam uma alternativa segura e fiável a uma rede pública.
Saiba mais sobre o IBM Cloud Pak para Network Automation
