Le reti di quinta generazione (5G) sono destinate a portare un radicale cambiamento di paradigma nel settore delle comunicazioni. Sta sconvolgendo la norma attuale della strategia "Una rete va bene per tutti", a causa della quale segmenti industriali come la produzione, la vendita al dettaglio, l'automotive, ecc. non hanno ancora sfruttato appieno il potenziale dei servizi mobili. Ad esempio, un'azienda potrebbe richiedere servizi ultra-affidabili, mentre altre potrebbero aver bisogno di una latenza estremamente bassa, indipendentemente dalla larghezza di banda. Invece di adattare il consumatore alla rete, la rete 5G si adatterà ai requisiti esterni.
Un approccio potrebbe essere quello di costruire reti specifiche per esigenze specifiche che, tuttavia, potrebbero comportare costi di rete elevati (sia CAPEX che OPEX) e richiedere un certo numero minimo di clienti per giustificare il modello di business. Con il "Network Slicing", il 5G è orientato a risolvere questo problema consentendo agli operatori di rete mobile (MNO) di progettare e gestire più reti logiche dedicate su una piattaforma comune.
Caso d'uso dei requisiti del settore: Sicurezza pubblica
Il concetto di rete personalizzata per un caso d'uso specifico è stato realizzato per la prima volta nell'ambito della pubblica sicurezza. Negli Stati Uniti, la First Responder Network Authority (FirstNet) è stata creata nell'ambito del Middle-Class Tax Relief and Job Creation Act (Public Law 112-96), firmato il 22 febbraio 2012. La legge ha stanziato 20 megahertz di spettro e 7 miliardi di dollari per creare una rete a banda larga dedicata ai primi soccorritori della nazione e ha dato a FirstNet il mandato di costruire, gestire e mantenere tale rete.
L'obiettivo iniziale di FirstNet era quello di avere una rete dedicata ai First Responder per comunicare durante una crisi, soprattutto quando le reti commerciali esistenti erano sovraccariche di traffico ad alto volume. Da allora, il numero di abbonati, le esigenze di traffico dati e i casi d'uso sono aumentati e si sono evoluti, il che ha continuamente messo sotto pressione FirstNet non solo per aumentare la capacità, ma anche per evolvere la sua offerta di prodotti.
L'avvento dell'Internet delle cose (IoT) porta un enorme vantaggio ai primi soccorritori. I dati provenienti da dispositivi e sensori forniranno una migliore consapevolezza della situazione e i soccorritori saranno in grado di agire in modo più rapido ed efficiente.
La rete 5G ad alta capacità e bassa latenza non solo fornirà progressi incrementali alle applicazioni di pubblica sicurezza con la consapevolezza situazionale basata sull'IoT, ma consentirà anche all'ecosistema degli MNO di distribuire rapidamente "Emergency Slices" dedicate all'interno e all'esterno di FirstNet, secondo le necessità. Le funzionalità 5G miglioreranno la capacità dei primi soccorritori di prestare aiuto sia ai cittadini che agli altri primi soccorritori nell'area in difficoltà:
Al fine di implementare rapidamente una "fetta di emergenza" personalizzata per realizzare tali casi d'uso, come illustrato nella Figura 1, gli MNO dovranno dedicare e/o condividere risorse, ad esempio in termini di potenza di elaborazione, archiviazione e larghezza di banda, isolandole dalle altre fette di rete.
Considerazioni sulla pianificazione per gli MNO
Dal punto di vista dell'implementazione, gli MNO potrebbero distribuire una singola "fetta" (ad esempio, una fetta solo per l'IoT) per più settori verticali (ad esempio, pubblica sicurezza, automobilistico, manifatturiero), e anche raggruppare fette diverse (come IoT, banda larga, bassa latenza) per fornire una funzionalità end-to-end a un settore specifico.
Ciascuna di queste fette ha attributi specifici (latenza, throughput, ecc.) associati alle prestazioni di quella specifica parte logica della rete. Come primo compito, gli MNO possono creare modelli di slice che definiscono le interconnessioni di rete e le configurazioni in grado di fornire determinate prestazioni, come definito dal Third Generation Partnership Project (3GPP TS 28.531).
Questi modelli di slice sono per lo più generici e consentono agli MNO di creare rapidamente un servizio specifico. Pertanto, potrebbero esistere solo tre slice specifiche per ogni MNO, come illustrato nella Figura 2. Tuttavia, per i requisiti verticali del settore, ad esempio la Pubblica Sicurezza, sono necessari ulteriori compiti. Il caso d'uso (come mostrato nella Figura 1) guiderà gli MNO a creare il concetto di "Fetta privata" o, in questo caso, di "Fetta di sicurezza pubblica".
Un modello di slice (slice a bassa latenza o slice a banda larga) con le prestazioni specifiche richieste per un caso d'uso, combinato con una o più slice diverse, consentirà di ottenere una "slice di pubblica sicurezza".
L'adozione di una slice per la pubblica sicurezza piuttosto che la costruzione di reti dedicate non solo consente di risparmiare sui costi, ma offre anche flessibilità e opzioni ai clienti della pubblica sicurezza. Sebbene la standardizzazione del Network slicing sia prevista per la Release 16 del 3GPP (prevista per giugno 2020), gli MNO possono iniziare a pianificare fin da subito casi d'uso come il potenziamento della Pubblica Sicurezza.
Il modello odierno di MVNO (Mobile Virtual Network Operator) sarà stravolto dal Network Slicing; ai clienti aziendali potrà essere offerta una rete come slice con alcuni SLA garantiti. Il concetto di "Public Safety Slice-as-a-Service", offerto a contee, città e così via, su misura per le loro esigenze specifiche, è molto vicino all'orizzonte.
Sfide e conclusioni
La rete 5G è la prima generazione di rete mobile su cloud. Il concetto di "Public Safety Slice-as-a-Service" è orientato al business piuttosto che alla tecnologia, e promette la mappatura senza soluzione di continuità di un caso d'uso di pubblica sicurezza alle funzionalità, alle topologie e alle politiche della specifica parte logica della rete.
Per l'implementazione di tali modelli di servizio personalizzati, sarà necessario affrontare le sfide legate alla mappatura dell'architettura NFV per la preparazione di fette specifiche (Figura 3).
Dal punto di vista operativo, una slice di pubblica sicurezza avrà una o più slice di rete che dovranno essere configurate, monitorate e controllate. In alcuni casi, il cliente della pubblica sicurezza potrebbe aver bisogno di un'interfaccia di programmazione dell'applicazione (API) dell'MNO per controllare il servizio di rete.
I sistemi di supporto operativo e i sistemi di supporto aziendale (OSS/BSS) svolgeranno un ruolo fondamentale per il successo del network slicing. L'automazione a ciclo chiuso della slice, dalla progettazione all'implementazione, fino alla garanzia, sarà fondamentale dal punto di vista dell'OSS. La tariffazione e la fatturazione dinamiche, l'adempimento dinamico dei vari SLA e modelli di prezzo dovranno essere gestiti dai BSS.
Nell'era del 5G, si assiste a una chiara fusione tra il dominio operativo e quello commerciale, che consente agli MNO di evolversi al di là di quello di fornitori di connettività, offrendo fette di rete personalizzate per settori verticali, come la Pubblica Sicurezza.
