Distribuire reti 5G private in Azure

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La quarta rivoluzione industriale, spesso definita Industria 4.0, è qui. L'industria 4.0 porta con sé applicazioni industriali moderne che cambieranno il modo in cui operano le aziende. Queste applicazioni hanno migliorato la potenza di elaborazione e la connettività. Raccolgono ed elaborano i dati da un'organizzazione per aiutare le aziende a eseguire in modo più strategico ed efficiente. Man mano che le aziende hanno bisogno di soluzioni in grado di gestire questi carichi di lavoro.

Per soddisfare questi requisiti, le aziende moderne necessitano di reti 5G private e soluzioni MEC (MultiAccess Edge Computing). Le reti LTE/5G private offrono alle aziende la velocità, la sicurezza, la mobilità e la qualità del servizio di cui hanno bisogno per elaborare i dati in modo efficiente. Il calcolo Edge supporta applicazioni industriali e localizzazione dei dati sensibili alla latenza e consente l'elaborazione rapida dei dati sensibili al tempo all'perimetro.

Alcune sfide devono essere affrontate prima che le aziende possano sfruttare i vantaggi delle reti LTE/5G private. Queste sfide includono la riduzione della complessità operativa e di progettazione, garantendo visibilità end-to-end per le aziende multisito, fornendo sicurezza di accesso e migliorando la distribuzione di soluzioni automatizzate basate su software.

Per soddisfare queste sfide, Microsoft ha introdotto un approccio che combina i servizi gestiti di Azure, tra cui una piattaforma e servizi di rete insieme a un ecosistema ISV radio e applicativo. La soluzione è un servizio di rete 5G privato completamente integrato creato per le aziende. Un elenco crescente di operatori di telefonia mobile e provider di servizi gestiti offre e gestisce questi servizi. La soluzione combina Azure, Azure Network Function Manager, Azure Arc, Azure Stack Edge, servizio Azure Kubernetes e Azure Private 5G Core. Questi servizi sono tutti gestiti e orchestrati dal cloud di Azure.

Questo approccio risolve la complessità e i costi affrontati dagli integratori di sistemi e dalle aziende. Consente alle aziende di distribuire reti 5G private a prestazioni elevate e con sicurezza avanzata che possono favorire l'adozione di applicazioni industriali moderne.

Questo è uno dei due articoli che illustrano in che modo gli integratori di sistemi e gli operatori possono creare reti private per le aziende usando i servizi di Azure. Queste reti sfruttano i vantaggi di un cloud iperscalabile e di un'architettura MEC integrata per ridurre capEx e OpEx, favorire l'innovazione e aprire nuove opportunità di ricavi.

Reti private migliorate da 5G

Le reti private migliorate dal 5G stanno trasformando i servizi di telecomunicazione. Le principali funzionalità radio e core del 5G consentono la fitta scalabilità e la distribuzione di dispositivi mobili avanzati (eMBB), comunicazioni a bassa latenza ultra affidabili (URLLC) e comunicazioni massicce di tipo macchina (mMTC). Ciò consente agli operatori di offrire nuovi servizi orientati agli sviluppatori di applicazioni industriali ad alte prestazioni e consentire l'introduzione di nuovi modelli commerciali.

Le offerte basate sui consumatori come voce, testo, dati e video rimarranno parte integrante del portfolio di servizi di operatore telco. Tuttavia, nuove offerte basate su aziende come reti private LTE/5G per robotica, intelligenza artificiale video, IoT su larga scala per applicazioni gemelli digitali e esperienze di realtà aumentata con dispositivi come HoloLens creeranno nuove opportunità di ricavi per gli operatori. Per offrire questi servizi, gli operatori telco devono superare l'architettura di rete telco tradizionale e usare più direttamente cloud hyperscale e MEC.

Diversi fattori motivano l'implementazione di reti mobili aziendali private:

  • Limitazioni della scalabilità e della portata dei sistemi wireless in-building attuali
  • La quantità crescente di dati generati e video
  • L'aumento della necessità di livelli più elevati di mobilità e sicurezza e la richiesta di elaborazione dei dati in tempo reale

La combinazione di 5G, MEC e cloud consente di creare reti wireless private veloci, altamente sicure e scalabili e di sfruttare i vantaggi delle applicazioni per l'analisi in esecuzione all'estrema distanza, nel cloud o in posizioni ibride.

Ecco alcuni dei casi d'uso del settore che le reti 5G private possono aiutare a fornire:

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

Le reti 5G private rappresentano un caso d'uso efficace per i servizi aziendali 5G perché queste funzionalità saranno alla base dei servizi più sofisticati, come gli spazi intelligenti e le applicazioni del settore 4.0. Tuttavia, nonostante i vantaggi di una rete privata 5G, le sfide rimangono per operatori e aziende. La sfida principale è la complessità della distribuzione e della gestione di una rete 5G in un ambiente aziendale. Le reti 5G implicano considerazioni che non rientrano nel tradizionale set di competenze aziendali, dalla progettazione della radiofrequenza (RF) alle architetture di base per dispositivi mobili 5G. Inoltre, gli operatori telco potrebbero non avere il portfolio di tecnologie o il footprint minimo necessario per distribuire in modo conveniente reti 5G e edge computing gestito dal cloud in un ambiente aziendale.

Microsoft propone un approccio MEC-as-a-service semplificato che combina una piattaforma cloud iperscalabilità globale con componenti di rete come un core autonomo 5G nativo del cloud che supporta una suite di applicazioni cloud. Questo approccio consente alle aziende di raccogliere dati da tutte le reti ed elaborare in modo efficiente i dati sensibili ai ritardi nella rete perimetrale e di sfruttare comunque la possibilità di elaborare grandi quantità di dati in Azure.

Vantaggi delle reti 5G private

L'arrivo del 4G e l'accesso a spettro condiviso come CBRS in aree geografiche limitate hanno cambiato l'economia della rete 5G privata. Questa modifica si è verificata perché ha consentito alle aziende di distribuire ed sperimentare usando reti cellulari private dedicate che usano tecnologie di piccole celle e funzioni di rete virtualizzate. Le ottimizzazioni 5G RAN e core offrono un set più completo di funzionalità, tra cui velocità più veloci, latenza ultra bassa, metodi di sicurezza e efficienza dei costi. Queste caratteristiche 5G sono fondamentali in settori come la produzione e il trasporto, dove le sfide della copertura geografica e l'espansione dell'uso di applicazioni IoT richiedono caratteristiche di rete avanzate.

Più settori verticali possono trarre vantaggio da queste stesse caratteristiche, come descritto nelle sezioni seguenti.

Copertura affidabile

Molte applicazioni industriali e aziendali richiedono connettività che supera le limitazioni di copertura delle tecnologie cablate e Wi-Fi comuni negli ambienti della tecnologia operativa. L'uso di radio 4G e 5G di spettro dedicato per limitare l'interferenza dinamica e aumentare la potenza di trasmissione e le funzionalità di mobilità intrinseche, offrono prestazioni elevate, capacità elevata e connettività wireless conveniente su siti di grandi dimensioni. Questi siti includono aeroporti, porti marittimi, mine a cast aperto, centri di distribuzione, campus e cantieri. La flessibilità di usare diverse opzioni di spettro ottimizza la copertura e le tariffe dei dati sia per i casi d'uso interni che esterni.

Velocità effettiva più elevata

La tecnologia 4G può fornire la velocità effettiva richiesta da molte applicazioni di rete privata. Ma il 5G può offrire da 10 a 20 volte la velocità effettiva di 4G, che espande la gamma di applicazioni che possono essere supportate in modalità wireless. Le prossime opzioni di spettro come l'onda millimetrica possono essere distribuite per l'uso interno per ottimizzare una maggiore densità dei dispositivi anche quando vengono distribuite in ambienti RF rumorosi. Ciò comporta una rete scalabile.

Bassa latenza

Le reti 5G offrono una latenza di grandezza inferiore a quella delle reti 4G. La bassa latenza è importante per applicazioni sensibili al tempo come sistemi di controllo robotico, che in genere hanno budget di latenza round trip di 10 ms o meno. Le reti 5G con applicazioni distribuite in strutture di calcolo perimetrali locali possono supportare comodamente questi requisiti di latenza.

Supporto per l'accesso deterministico

La radio 5G, per progettazione, supporta l'accesso deterministico. Questa progettazione pone un limite massimo garantito alla latenza e al jitter, che è importante per molti tipi di applicazioni. In questa categoria, il 5G è molto più vicino alle prestazioni di Ethernet cablata. A causa del 5G, le applicazioni che una volta necessarie connessioni cablate possono ora essere scollegate.

Localizzazione e privacy dei dati

Usando le reti aziendali tradizionali, le aziende possono limitare efficacemente l'esposizione dei dati a aree geografiche specifiche. Con l'adozione diffusa delle tecnologie wireless, tuttavia, la capacità di limitare l'esposizione dei dati è arrivata al prezzo di limitare l'accesso. Le reti 5G private, combinate con il calcolo perimetrale, possono offrire una migliore visibilità e controllo sulla posizione in cui si accede ai dati ed elaborati. Questa visibilità e controllo offre all'azienda un livello di sovranità dei dati molto più elevato. Le reti 5G private e il edge computing consentono di mantenere le informazioni altamente sensibili con maggiore sicurezza in locale e non esposte, anche all'operatore, tramite connessioni di rete esterne.

Semplicità operativa

Gli operatori si trovano di fronte all'implementazione di più versioni della tecnologia di rete, insieme al controllo di accesso e ad altre funzioni di sicurezza in base alla necessità di accesso cablato, Wi-Fi e, sempre più, all'accesso a banda larga mobile alle risorse aziendali. Le reti wireless private offrono ai team IT aziendali l'opportunità di creare un'architettura di accesso semplificata che funziona per i dipendenti all'interno e all'esterno dell'ufficio.

Risparmio backhaul

Alcuni tipi di applicazioni industriali e aziendali, ad esempio videocamere ad alta risoluzione per la sorveglianza o l'ispezione, generano grandi quantità di dati. Queste applicazioni in genere implicano una combinazione di archiviazione e analisi. In genere non sono altamente sensibili alla latenza. Tuttavia, è opportuno distribuire queste applicazioni in strutture di calcolo locali per evitare il costo elevato di backhauling di grandi volumi di dati in un cloud centralizzato. Le reti 5G private rendono possibile questa distribuzione. Connessione ivity alle strutture cloud centralizzate deve quindi gestire solo i dati riepilogati, ad esempio informazioni sugli eventi interattivi rilevati dall'analisi locale.

Le reti mobili 5G private non consentono solo di mantenere i dati in locale. Aiutano anche le aziende a proteggersi dalle minacce alla sicurezza delle informazioni e delle comunicazioni. Il 5G ha meccanismi di sicurezza più integrati rispetto a qualsiasi generazione precedente di tecnologia cellulare e include una protezione avanzata da attacchi sofisticati, come IMSI-catcher e Stingray. Usando più livelli di sicurezza e strumenti incorporati di Azure, ad esempio Defender per il cloud, l'operatore può distribuire, monitorare e gestire carichi di lavoro e applicazioni critici con maggiore sicurezza, anche quando viene eseguito al perimetro del cliente.

Rete 5G privata: case study sulla produzione

I dispositivi intelligenti, l'automazione, il cloud e la tecnologia mobile broadband stanno guidando la rivoluzione del settore 4.0. Questa rivoluzione, a sua volta, sta creando la domanda di reti 5G private nel settore manifatturiero, che è il principale consumatore di reti 5G private. Le reti 5G private possono fornire una base per i produttori che vogliono connettere dispositivi intelligenti e usare i dati di telemetria per supportare decisioni in tempo reale e migliorare l'efficienza operativa. La possibilità di elaborare in modo efficiente i dati di rete nel cloud aiuta i produttori in diversi modi:

Stima della manutenzione

  • Monitoraggio e monitoraggio della qualità
  • Riduzione dell'usura della macchina, dei guasti e dei colli di bottiglia
  • Miglioramento dell'efficienza operativa

Smart factory

  • applicazioni factory Connessione ed
  • Applicazioni di sicurezza del personale e gestione della qualità dell'aria
  • Controllo di accesso (sicurezza) e analisi intelligente

Operazioni di produzione

  • Gestione degli asset e produzione e inventario intelligenti
  • Ottimizzazione e monitoraggio delle prestazioni
  • Visibilità operativa end-to-end

L'approccio Microsoft alle reti 5G private è ideale per le applicazioni IoT e Industry 4.0. La possibilità di elaborare i dati in una singola piattaforma locale e di backhaul in modo intelligente per l'elaborazione in Azure consente il processo decisionale e l'automazione in tempo reale con latenze basse. Una riduzione del traffico backhauled riduce anche i costi, per l'azienda e l'operatore.

Il modello Azure Zero Trust consente di garantire che i dati di produzione rimangano sicuri man mano che si spostano tra le funzioni di rete mobile, l'azienda e il cloud. Questi miglioramenti alla sicurezza consentono anche agli operatori gratuiti di proteggere i dati dei clienti in transito o nell'archiviazione.

Percorso telco verso reti 5G private

Le reti 5G private esistono all'intersezione della rete LAN aziendale tradizionale, delle reti industriali specializzate e della rete mobile pubblica. Offrono agli operatori la possibilità di espandere l'ambito dei servizi 5G in nuovi mercati.

Quando si valuta come distribuire reti 5G private, molte aziende avranno un aspetto favorevole sugli operatori di rete mobile come potenziali fornitori. Le aziende considerano gli operatori come partner attendibili nelle comunicazioni e le relazioni commerciali sono già stabilite. Gli operatori hanno esperienza nella distribuzione e nella gestione di reti mobili sicure e affidabili. A seconda delle licenze dello spettro locale, potrebbe esserci un requisito normativo o una condizione dello spettro che informa che un'azienda deve collaborare con un operatore di telefonia mobile per distribuire il 5G privato.

Alcuni operatori di rete potrebbero visualizzare reti 5G private come estensione naturale delle reti mobili pubbliche. Possono sfruttare gli asset di rete esistenti e usare il sezionamento di rete per partizionare in modo sicuro il traffico mobile aziendale dalle reti pubbliche. Tuttavia, le aziende vogliono una rete dedicata con connettività localizzata e un maggiore controllo rispetto a quello che possono ottenere con tale approccio. E le reti pubbliche sono costruite principalmente per servire il mercato della banda larga mobile. Sono altamente ottimizzati per questo scopo. Le applicazioni aziendali inseposteranno richieste nuove e diverse sulla rete, che non offriranno la flessibilità necessaria. Il settore sta adottando una rete wireless privata basata su edge che consente anche un'integrazione approfondita con la rete degli operatori. Le aziende dovrebbero sfruttare la flessibilità del 5G.

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

Una soluzione di rete 5G privata che gli operatori e le aziende possono sentirsi sicuri di richiede tre attributi chiave:

  • Connettività gestita. Molte aziende hanno esperienza nella gestione della rete Wi-Fi e dei punti di accesso per dispositivi mobili. Pochi hanno esperienza con la progettazione della rete radio 4G/5G, l'attivazione sim e la distribuzione di soluzioni end-to-end. Questa situazione rappresenta un'opportunità per gli operatori di offrire una soluzione radio e spettro gestita per soddisfare le esigenze delle imprese.

  • Servizi gestiti. Un partner che può fornire distribuzione e gestione di reti 5G private end-to-end e sviluppare e distribuire applicazioni aggiunge un valore significativo all'azienda. Lo spostamento della gestione totale delle soluzioni in un ambiente centralizzato basato sul cloud consente agli operatori e ai provider di servizi gestiti di fornire servizi gestiti end-to-end da un'unica posizione. Sfruttare l'automazione, la sicurezza e la scalabilità delle architetture basate sul cloud è essenziale per fornire un chiaro modello roi per le aziende per adottare reti 5G private.

  • Applicazioni gestite. I casi d'uso per le reti 5G private sono unici come le aziende che servono. Ad esempio, una piattaforma remota di perforazione dell'olio non avrà le stesse preoccupazioni di un produttore di automobili. Per risolvere questi diversi casi d'uso, è necessario avere flessibilità e semplicità nel modo in cui le piattaforme perimetrali e le reti sono configurate, distribuite e gestite.

L'installazione e la gestione di reti wireless private con le applicazioni MEC desiderate è semplificata sia per l'operatore che per l'azienda.

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Questo articolo viene gestito da Microsoft. Originariamente è stato scritto dai seguenti contributori.

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