Nasazení privátních 5G sítí v Azure

  • Článek

Čtvrtá průmyslová revoluce, často označovaná jako Průmysl 4.0, je zde. Odvětví 4.0 přináší moderní průmyslové aplikace, které změní způsob fungování podniků. Tyto aplikace mají lepší výpočetní výkon a možnosti připojení. Shromáždí a zpracovávají data z celé organizace, aby mohly firmy postupovat strategicky a efektivněji. Ve velkém měřítku potřebují řešení, která můžou tyto úlohy zvládnout.

Pro splnění těchto požadavků potřebují moderní podniky jak privátní sítě 5G, tak řešení MEC (MultiAccess Edge Computing). Privátní sítě LTE/5G poskytují firmám rychlost, zabezpečení, mobilitu a kvalitu služeb, které potřebují k efektivnímu zpracování dat. Výpočetní prostředí Edge podporuje latenci citlivých průmyslových aplikací a lokalizaci dat a umožňuje rychlé zpracování dat citlivých na čase na hraničních zařízeních.

Některé výzvy je potřeba řešit, aby podniky mohly realizovat výhody privátních sítí LTE/5G. Mezi tyto výzvy patří snížení provozní a technické složitosti, zajištění komplexní viditelnosti pro podniky s více lokalitami, zajištění zabezpečení přístupu a zlepšení poskytování automatizovaných softwarových řešení.

Microsoft zavedl přístup, který kombinuje spravované služby Azure, včetně platforem a síťových služeb společně s ekosystémem isV rádia a aplikací. Řešení je plně integrovaná privátní síťová služba 5G vytvořená pro podniky. Rostoucí seznam mobilních operátorů a poskytovatelů spravovaných služeb poskytuje a spravuje tyto služby. Řešení kombinuje Azure, Azure Network Function Manager, Azure Arc, Azure Stack Edge, Azure Kubernetes Service a Azure Private 5G Core. Všechny tyto služby se spravují a orchestrují z cloudu Azure.

Tento přístup řeší složité a nákladové výzvy, kterým čelí integrátoři systému a podniky. Umožňuje podnikům nasazovat vysoce výkonné privátní sítě s 5G zabezpečením, které mohou podpořit přijetí moderních průmyslových aplikací.

Toto je část dvou článků, která vysvětluje, jak mohou integrátoři systému a operátoři vytvářet privátní sítě pro podniky pomocí služeb Azure. Tyto sítě využívají výhody cloudu hyperškálování a integrované architektury MEC k nižším kapacitám CapEx a OpEx, podněcují inovace a otevírají nové příležitosti pro výnosy.

Privátní sítě vylepšené o 5G

Privátní sítě vylepšené 5G transformují telekomunikační služby. Klíčové radio a základní funkce v 5G umožňují hustou škálu a doručování rozšířeného mobilního širokopásmového připojení (eMBB), ultraspolehlivá komunikace s nízkou latencí (URLLC) a masivní komunikace typu počítače (mMTC). To umožňuje operátorům nabízet nové služby zaměřené na vývojáře vysoce výkonných průmyslových aplikací a umožnit zavedení nových komerčních modelů.

Nabídky založené na spotřebitelích, jako je hlas, text, data a video, zůstanou nedílnou součástí portfolia služeb operátora telco. Nové podnikové nabídky, jako jsou privátní sítě LTE/5G pro robotiku, video AI, masivní IoT pro aplikace digitálních dvojčat a prostředí rozšířené reality se zařízeními, jako je HoloLens, ale vytvářejí nové příležitosti pro výnosy pro operátory. K poskytování těchto služeb musí operátoři telco přejít mimo tradiční síťovou architekturu telco a přímo využívat cloud hyperškálování a MEC.

Několik faktorů motivuje implementaci privátních podnikových mobilních sítí:

  • Škálování a dosažení omezení současných bezdrátových systémů při sestavování
  • Rostoucí objem vygenerovaných dat a videa
  • Zvýšená potřeba vyšší úrovně mobility a zabezpečení a poptávka po zpracování dat v reálném čase

Kombinace 5G, MEC a cloudu umožňuje vytvářet privátní bezdrátové sítě, které jsou rychlé, vysoce zabezpečené a škálovatelné a můžou využívat aplikace pro analýzy běžící na daleko hraničních zařízeních, v cloudu nebo v hybridních umístěních.

Tady je několik případů použití odvětví, které můžou privátní sítě 5G pomoct zajistit:

Diagram showing industry use cases that are powered by private 5G networks.

Privátní sítě 5G představují silný případ použití pro podnikové služby 5G, protože tyto funkce budou podporovat sofistikovanější služby, jako jsou inteligentní prostory a aplikace odvětví 4.0. I když navzdory výhodám privátní sítě 5G zůstávají výzvy pro operátory a podniky. Největší výzvou je složitost nasazení a správy sítě 5G v podnikovém prostředí. Sítě 5G zahrnují aspekty, které leží mimo tradiční podnikovou dovednost sady, od návrhu rádiových frekvencí (RF) až po 5G mobilní základní architektury. Operátory telco také můžou chybět v technologickém portfoliu nebo minimální nároky potřebné k efektivnímu nasazení 5G sítí a cloudově spravovaných hraničních výpočtů v podnikovém prostředí.

Microsoft navrhuje zjednodušený přístup MEC jako služba, který kombinuje globální cloudovou platformu hyperškálování se síťovými komponentami, jako je nativní cloudový 5G samostatný jádro, které využívá sadu cloudových aplikací. Tento přístup umožňuje podnikům shromažďovat data ze svých sítí a efektivně zpracovávat data citlivá na zpoždění na hraničních zařízeních a stále využívat možnost zpracovávat velké objemy dat v Azure.

Výhody privátních sítí 5G

Příchod 4G a přístup ke sdíleným spektrům, jako je CBRS v omezených geografických oblastech, se změnila privátní 5G síťová ekonomika. K této změně došlo, protože podnikům umožnila nasazovat a experimentovat pomocí vyhrazených privátních mobilních sítí, které používají malé mobilní technologie a virtualizované síťové funkce. Optimalizace 5G RAN a jader poskytují bohatší sadu funkcí, včetně rychlejších rychlostí, ultra-nízké latence, metod zabezpečení a efektivity nákladů. Tyto charakteristiky 5G jsou klíčové v odvětvích, jako je výroba a doprava, kde výzvy geografického pokrytí a rostoucí využití aplikací IoT vyžadují lepší charakteristiky sítě.

Z těchto stejných charakteristik může těžit více vertikálních odvětví, jak je popsáno v následujících částech.

Spolehlivé pokrytí

Mnoho průmyslových a podnikových aplikací vyžaduje připojení, které překračuje omezení pokrytí drátových a Wi-Fi technologií, které jsou běžné v provozních technologiích. Rádia 4G a 5G využívají vyhrazené spektrum k omezení dynamického rušení a zvýšení přenosového výkonu a vlastních možností mobility, poskytují vysoký výkon, vysokou kapacitu a nákladově efektivní bezdrátové připojení přes velké lokality. Mezi tyto lokality patří letiště, přístavy, otevřené důly, distribuční centra, areály a stavební místa. Flexibilita při používání různých možností spektra optimalizuje pokrytí a rychlost dat pro vnitřní i venkovní případy použití.

Vyšší propustnost

Technologie 4G může poskytovat propustnost vyžadovanou mnoha aplikacemi privátní sítě. 5G ale může dodávat 10 až 20krát propustnost 4G, což rozšiřuje rozsah aplikací, které je možné bezdrátově podporovat. Nadcházející možnosti spektra, jako je milimetrová vlna, je možné nasadit pro vnitřní použití, aby se optimalizovala pro větší hustotu zařízení i v případě, že jsou distribuovány v hlučných rf prostředích. Výsledkem je škálovatelná síť.

Nízká latence

Sítě 5G poskytují latenci, která je řádově menší než u sítí 4G. Nízká latence je důležitá pro časově citlivé aplikace, jako jsou robotické řídicí systémy, které mají obvykle rozpočty latence odezvy 10 ms nebo méně. Sítě 5G, které mají aplikace nasazené v místních výpočetních zařízeních edge, můžou tyto požadavky na latenci pohodlně podporovat.

Podpora deterministického přístupu

Rádio 5G podle návrhu podporuje deterministický přístup. Tento návrh představuje zaručený horní limit latence a zpoždění, což je důležité pro mnoho druhů aplikací. V této kategorii je 5G daleko blíž k výkonu kabelové sítě Ethernet. Vzhledem k 5G můžou být aplikace, které jednou vyžadovaly drátová připojení, nyní bez připojení.

Lokalizace dat a ochrana osobních údajů

Pomocí tradičních podnikových sítí mohou podniky efektivně omezit vystavení dat konkrétním geograficky ohraničeným oblastem. Díky rozšířenému přijetí bezdrátových technologií však přišla schopnost omezit vystavení dat za cenu omezení přístupu. Privátní sítě 5G v kombinaci s hraničním computingem můžou poskytovat lepší viditelnost a kontrolu nad tím, kde se k datům přistupuje a zpracovává. Tato viditelnost a řízení poskytuje podniku mnohem vyšší úroveň suverenity dat. Privátní sítě 5G a hraniční computing umožňují zachování vysoce citlivých informací s vyšším zabezpečením místně a ne zveřejněním operátora prostřednictvím externích síťových připojení.

Jednoduchost provozu

Operátoři čelí implementaci více verzí síťové technologie, spolu s řízením přístupu a dalšími bezpečnostními funkcemi na základě potřeby kabelové sítě, Wi-Fi a stále častěji mobilního širokopásmového přístupu k podnikovým prostředkům. Privátní bezdrátové sítě poskytují podnikovým IT týmům příležitost vytvořit zjednodušenou architekturu přístupu, která funguje pro zaměstnance v kanceláři i mimo kancelář.

Úspory backhaul

Některé typy průmyslových a podnikových aplikací, jako jsou videokamery s vysokým rozlišením pro dohled nebo kontrolu, generují velké objemy dat. Tyto aplikace obvykle zahrnují kombinaci úložiště a analýzy. Obvykle nejsou vysoce citlivé na latenci. Je ale vhodné nasadit tyto aplikace v místních výpočetních zařízeních, abyste se vyhnuli vysokým nákladům na opětovné zahlcení velkých objemů dat do centralizovaného cloudu. Privátní sítě 5G umožňují toto nasazení. Připojení ivnost centralizovaných cloudových zařízení pak musí zpracovávat pouze souhrnná data, například informace o událostech, které lze zjistit místní analýzou.

Privátní mobilní sítě 5G neumožňují jenom místní uchovávání dat. Pomáhají také podnikům chránit se před hrozbami týkajícími se zabezpečení informací a komunikace. 5G má více integrovaných mechanismů zabezpečení než jakákoli starší generace mobilní technologie a zahrnuje vylepšenou ochranu před sofistikovanými útoky, jako jsou imSI-catcher a Stingray. Pomocí několika vrstev vloženého zabezpečení a nástrojů Azure, jako je Defender for Cloud, může operátor nasazovat, monitorovat a provozovat kritické úlohy a aplikace s vylepšeným zabezpečením, i když běží na hraničním zařízení zákazníka.

Privátní síť 5G: Případová studie výroby

Inteligentní zařízení, automatizace, cloud a mobilní širokopásmové technologie jsou hnacím faktorem revoluce v odvětví 4.0. Tato revoluce zase vytváří poptávku po privátních 5G sítích ve výrobním odvětví, což je přední spotřebitel soukromých 5G sítí. Privátní sítě 5G můžou poskytovat základ pro výrobce, kteří chtějí připojit inteligentní zařízení a používat telemetrická data k podpoře rozhodování v reálném čase a zlepšení efektivity provozu. Schopnost efektivně zpracovávat síťová data v cloudu pomáhá výrobcům různými způsoby:

Predikce údržby

  • Monitorování a sledování kvality
  • Snížení opotřebení, rozpisů a kritických bodů stroje
  • Zlepšení efektivity provozu

Inteligentní továrny

  • Připojení aplikací pro vytváření
  • Bezpečnostní aplikace zaměstnanců a řízení kvality ovzduší
  • Řízení přístupu (zabezpečení) a inteligentní analýzy

Výrobní operace

  • Správa prostředků a inteligentní výroba a inventarizace
  • Optimalizace výkonu a monitorování
  • Ucelená provozní viditelnost

Přístup Microsoftu k privátním sítím 5G je ideální pro aplikace IoT a Industry 4.0. Schopnost zpracovávat data v jedné místní platformě a inteligentně backhaul selektivní data pro zpracování v Azure umožňuje rozhodování a automatizaci v reálném čase s nízkou latencí. Snížení zpětného provozu také snižuje náklady pro podnik a operátora.

Model Azure nulová důvěra (Zero Trust) pomáhá zajistit, aby výrobní data zůstala zabezpečená při přesouvání mezi funkcemi mobilní sítě, podnikem a cloudem. Tato vylepšení zabezpečení také osvobodí operátory z úlohy zabezpečení zákaznických dat při přenosu nebo v úložišti.

Telco cesta k privátním 5G sítím

Privátní sítě 5G existují v průsečíku tradiční podnikové sítě LAN, specializovaných průmyslových sítí a veřejné mobilní sítě. Poskytují operátorům možnost rozšířit rozsah 5G služeb na nové trhy.

Při zvažování, jak nasadit privátní sítě 5G, bude mnoho podniků vypadat příznivě na operátorech mobilních sítí jako potenciální dodavatelé. Podniky zobrazují operátory jako důvěryhodné partnery v komunikaci a obchodní vztahy jsou již vytvořeny. Operátoři mají zkušenosti s nasazováním a provozem zabezpečených a spolehlivých mobilních sítí. V závislosti na licencování místního spektra může existovat zákonný požadavek nebo podmínka spektra s oznámením, že podnik musí partnerovat s mobilním operátorem pro nasazení privátních 5G.

Někteří operátoři sítě můžou zobrazit privátní sítě 5G jako přirozené rozšíření svých veřejných mobilních sítí. Mohli by využít své stávající síťové prostředky a používat dělení síťových řezů k bezpečnému rozdělení podnikového mobilního provozu z veřejných sítí. Podniky ale chtějí vyhrazenou síť s lokalizovaným připojením a větší kontrolu, než k tomu mají přístup. Veřejné sítě jsou postaveny především pro obsluhu mobilního širokopásmového trhu. Jsou vysoce optimalizované pro tento účel. Podnikové aplikace umístí do sítě nové a různé požadavky, které nebudou poskytovat požadovanou flexibilitu. Odvětví přijímá privátní bezdrátovou síť založenou na hraničních zařízeních, která umožňuje také hlubokou integraci se sítí operátora. Podniky by měly využívat flexibilitu 5G.

Diagram that shows how telcos provide Azure managed-edge networks and applications to global enterprises.

Privátní síťové řešení 5G, které si operátoři a podniky mohou být jistí, vyžaduje tři klíčové atributy:

  • Spravované připojení. Mnoho podniků má zkušenosti se správou své sítě Wi-Fi a mobilních přístupových bodů. Málo má zkušenosti s návrhem rádiových sítí 4G/5G, aktivací SIM karty a kompletním nasazením řešení. Tato situace představuje příležitost, aby operátoři přinesli spravované řešení rádia a spektra tak, aby splňovaly potřeby podniků.

  • Spravované služby. Partner, který může poskytovat nasazení a správu komplexních privátních 5G sítí a vyvíjet a dodávat aplikace, přináší do podniku významnou hodnotu. Přesun celkové správy řešení do centralizovaného cloudového prostředí umožňuje operátorům a poskytovatelům spravovaných služeb poskytovat komplexní spravované služby z jednoho umístění. Využívání automatizace, zabezpečení a škály cloudových architektur je nezbytné k zajištění jasného modelu NÁVRATNOSTI pro podniky, aby přijaly privátní sítě 5G.

  • Spravované aplikace. Případy použití privátních 5G sítí jsou stejně jedinečné jako firmy, které slouží. Například vzdálená platforma pro vrtné oleje nebude mít stejné obavy jako výrobce automobilů. Aby bylo možné tyto různé případy použití řešit, musí být flexibilita a jednoduchost způsobu konfigurace, nasazení a spravování hraničních platforem a sítí.

Instalace a správa privátních bezdrátových sítí s požadovanými aplikacemi MEC je pro operátora i podniky zjednodušená.

Přechod na druhou část: Vytvoření privátní sítě 5G

Přispěvatelé

Tento článek spravuje Microsoft. Původně byla napsána následujícími přispěvateli.

Hlavní autor:

Další přispěvatel:

Pokud chcete zobrazit neveřejné profily LinkedIn, přihlaste se na LinkedIn.

Další kroky