IBM Cloud パターン: IBM Cloud Satellite 上のプライベート・ワイヤレス・ネットワーク – IBM ブログ

通信サービス プロバイダー (CSP) は、ハイパースケーラーと提携して、構築者が所有し完全に管理するプライベート ワイヤレス ネットワークを提供しています。プライベート ワイヤレス ネットワーク (PWN) は、公衆ワイヤレス ネットワークと同じ種類の接続を提供するため、企業は 5G テクノロジーを使用したプライベート ワイヤレス ネットワークの長所と短所を比較検討する必要があります。一般的なパターンのいくつかと、PWN とそのアーキテクチャの作成に必要なコンポーネントなどのネットワークの管理面を理解することが重要です。  

プライベート ワイヤレス ネットワークのコンポーネント 

プライベート ワイヤレス ネットワークを構成するコンポーネントは数多くありますが、主に必要な要素は次のとおりです。 

• スペクトルとは、通信に使用される (州によって割り当てられる) 無線周波数を指します。認可された無線スペクトルと認可されていない無線スペクトルの選択は、カバレッジ要件、干渉条件、および法規制の順守によって異なります。 

• ネットワーク コアは、パケット スイッチング、ポリシー制御、認証、セッション管理、アクセスおよびモビリティ機能、ルーティングおよびネットワーク管理を提供するコントロール センターです。 

• 無線アクセス ネットワーク (RAN) には、オープン RAN ベースの仮想集中ユニット (vCU)、仮想分散ユニット (vDU)、無線ユニット (RU)、ゲートウェイ、およびエンドユーザー デバイスとネットワーク コア間の無線通信を可能にするその他の機器が含まれます。信頼性が高く、効率的で、シームレスです。 

プライベート ワイヤレス ネットワークを構築する場合、オーケストレーション、サービス保証、管理、監視、セキュリティなどの補足要素が必要になります。これらのコンポーネントは、プライベート ワイヤレス ネットワークのシームレスな運用、最適化、セキュリティを確保する上で極めて重要な役割を果たし、その復元力と高性能機能に貢献します。 

これらのソリューションの構築に携わる企業には、基本的に次の 3 つのタイプがあります。 

• Nokia、Ericsson、Samsung、Mavenir などの電気通信 (telco) ベンダー 
• IBM、AWS、Azure、GCP などのハイパースケーラー 

• AT&T、Verizon、TELUS などの通信サービス プロバイダー 

通信ベンダーはクラウド プロバイダーと提携して、企業にプライベート ワイヤレス ネットワークを直接、または通信サービス プロバイダーやシステム インテグレーター (SI) パートナーを通じて提供します。 

図 1. プライベート ワイヤレス ネットワークのネットワーク関連コンポーネント 

図 1 は、顧客によるプライベート ワイヤレス ネットワークの構成を支援するために CSP が必要とするネットワーク コンポーネントを示しています。これらは、CSP が導入に慣れている標準のネットワーク関連コンポーネントです。歴史的に、これらの要素の多くは専用のハードウェアを使用して構築されていました。しかし、これらのコンポーネントの多くがクラウドネイティブのソフトウェアベースのパラダイム、つまり、vCU、vDU、vCU などの関連コンポーネントを含む仮想化 (ほとんどの場合コンテナ化) 無線アクセス ネットワークに移行するなど、大きな変化が生じています。仮想化されたネットワークコア。 

代表的なコンテナベースの vDU アーキテクチャを図 2 に例として示し、ネットワーク コンポーネント内の専用ハードウェアがソフトウェアにどのように置き換えられたかを読者に理解してもらいます。図 2 には、5G コアのサービスベースのアーキテクチャのコンポーネントも示しています。すべてのコンポーネントは仮想化またはコンテナ化されています。これは、通信会社が支配する分野でハイパースケーラーに大きな機会を提供しているため、重要です。 

図 2 vDU アーキテクチャ および 5Gコアコンポーネント  

ソリューションの残りの半分は、クラウド プロバイダーがソリューションを強化して完成させるために提供するソフトウェア コンポーネントに関連しています。自動化スクリプトからオーケストレーション、サービス保証、さらには監視やログに至るまで多岐にわたります。最も重要な側面は、ハイパースケーラーがソリューションと対応するクラウド サービスをホストするクラウド プラットフォームを提供することです。これらは、図 3 にベージュ色のボックスとして示されています。  

図 3. プライベート無線ネットワークのソフトウェア関連のサポート機能 

プライベート ワイヤレス ネットワークの利点 

これらのスタンドアロン ネットワークは、製造現場、物流倉庫、大病院、スポーツ スタジアム、企業キャンパスなどの産業環境に導入できます。企業はパブリック ネットワークの制約に従う必要はありません。代わりに、ニーズを正確に満たすプライベート ネットワークを展開して制御することができます。 

図 4 は、5G RAN と 5G コアで構成されるプライベート ワイヤレス ネットワークとエッジ アプリケーションがハイパースケーラー プラットフォームに展開されるアーキテクチャの例を示しています。主な要件の XNUMX つは、PWN がオンプレミスに展開されることです。そのトポロジーは IBMクラウド衛星® パラダイムでは、オンプレミスの場所は、IBM Cloud サテライトの場所に接続されます。 IBMクラウド® セキュアな IBM Cloud Satellite リンク経由でリージョンにアクセスします。この設計は、低遅延および高スループット機能を提供する、必要な 5G ネットワーク コンポーネントへの近接性を検討している企業顧客に役立つ可能性があります。  

図 4. プライベート ワイヤレス ネットワークのブロック図  

このアーキテクチャ パターンは、エンド ユーザー、デバイス、アプリケーションをそれらがいる場所の近くで提供するという要件を満たします。リアルタイムのミッションクリティカルなユースケースをサポートするために、ユーザー・プレーン・アプリケーションは IBM Cloud Satellite の場所に配置されます。これらのサテライトの場所は、オンプレミスのエッジ データセンターまたはパブリック クラウドの場所にすることができます。  

IBM Cloudでのプライベート・ワイヤレス・ネットワークの設計 

プライベート 5G ネットワークを実装することで、大企業はカスタマイズされた 5G ネットワークを自社の施設に導入し、その高速、高帯域幅、低遅延の機能を使用しながら安全性を維持できます。ほとんどのネットワーキング ソリューションと同様、これには XNUMX つの部分があります。「管理対象」コンポーネントと「管理対象」コンポーネントです。 「管理元」コンポーネントは提携するハイパースケーラー クラウドでホストされ、「管理先」コンポーネントは通常、これら XNUMX つの場所間に安全な高速接続を備えた企業の敷地内にあります。この例では、IBM Cloud は「管理対象」コンポーネントをホストし、サテライトのロケーションでは「管理対象」コンポーネントを実行しています。  

図 5 は、左側のオンプレミス (「リモート」IBM Cloud サテライトの場所) にプライベート・ワイヤレス・ネットワークがデプロイされているパターンを示しています。そのサテライトの場所で実行されているワークロードは、右側の IBM Cloud でホストされているサポート サービスにアクセスできます。電話会社によって提供されるネットワーク コンポーネントは青色で示されています。これらのほとんどは衛星拠点に展開されますが、一部の通信管理システムはクラウドで実行でき、複数の企業をサポートするマルチテナンシー機能を提供する可能性があります。 

図 5. IBM Cloud Satellite オンプレミスのロケーションにおけるプライベート・ワイヤレス・ネットワーク・アーキテクチャー 

工場内でさまざまな種類の可動ロボットや固定ロボット、その他のプログラム可能なデバイスが稼働している製造工場を想像してください。企業はプライベート ワイヤレス ネットワークを採用することを選択できます。そうすることで、安全性を保ちながらデバイスの操作に必要な相互通信が高速化されるからです。  

このようなシナリオでは、製造工場を、必要なワークロードとクラウド関連コンポーネントをオンプレミスで実行するリモート IBM Cloud Satellite ロケーションとして構成できます。さらに重要なのは、その場所で必要なネットワーク接続が PWN によって提供されることです。この設定は、州や国全体の会社の他の製造部門やそのパートナーのサプライヤーでも同様に行うことができます。各ユニットには独自の PWN があり、IBM Cloud サテライトのロケーションとして構成されます。これらすべてのサテライトのロケーションは、IBM Cloud リージョンから管理されます。 

IBM Cloud ではマスター・コントロール・プレーンが実行されており、すべてのサテライト・ロケーションをモニターし、マネージド・サービスの一部として集中ロギングおよびセキュリティー・サービスを提供します。 IBM Cloud Site Reliability Engineer がすべてのシステムのアップグレードとパッチ適用を担当します。 IBM Cloud サテライト・ロケーションと IBM Cloud の間のサテライト・リンクは、セキュリティーが豊富な TLS 1.3 トンネルであると述べました。企業は、IBM の Direct Link サービスを利用して接続することもできます。このトポロジで説明されているすべてのネットワーク接続が安全であることがわかります。   

IBM の Cloud Pak for Network Automation (CP4NA) は、通信会社の要素管理システムと連携して、サービス オーケストレーションおよびサービス保証機能を提供します。 IBM Cloud は、クラウド環境にアクセスするための ID アクセス管理とともに、モニタリングおよびロギング サービスを提供します。追加のネットワーク監視サービスが CSP によって提供される可能性があります。これは、クラウド プロバイダーが通信ベンダーと緊密に連携する必要性を強調しています。企業の観点から見ると、企業ユーザー インターフェイスは複雑さを隠す役割を果たし、合理化された管理、サービスのプロビジョニング、包括的な監視とログのための統合インターフェイスを提供します。このユーザー インターフェイスは単一の制御ハブとして機能し、操作を簡素化し、全体の効率を向上させます。 

プライベート ワイヤレス ネットワークを構築したい企業は、自社で構築することも、IBM などのハイパースケーラーに委託することもできます。ハイパースケーラーは最終的に CSP と提携して、これらのネットワークを構築および管理することになります。ネットワークが柔軟なプラットフォーム上に構築されており、将来的に拡張できることを確認することが非常に重要です。企業はコストを認識する必要がありますが、パブリック ネットワークに代わる安全で信頼性の高い代替手段として PWN を選択する企業が増えています。 

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