Modelli IBM Cloud: rete wireless privata su IBM Cloud Satellite

I fornitori di servizi di comunicazione (CSP) stanno collaborando con gli hyperscaler per offrire reti wireless private di proprietà e completamente gestite da chiunque le costruisca. Una rete wireless privata (PWN) fornisce lo stesso tipo di connettività delle reti wireless pubbliche e le aziende devono valutare i pro e i contro delle reti wireless private che utilizzano la tecnologia 5G. È importante comprendere alcuni dei modelli comuni, nonché gli aspetti gestionali di tali reti, compresi i componenti necessari per creare PWN e la loro architettura.

Componenti di una rete wireless privata

Sono molti i componenti che costituiscono una rete wireless privata, ma questi sono gli elementi chiave richiesti:

• Lo spettro si riferisce alle frequenze radio utilizzate per le comunicazioni (e assegnate dallo Stato). La scelta di uno spettro radio con o senza licenza dipende dai requisiti di copertura, dalle condizioni di interferenza e dalla conformità normativa.

• Il nucleo della rete è il centro di controllo che fornisce la commutazione dei pacchetti, il controllo delle policy, l’autenticazione, la gestione delle sessioni, le funzioni di accesso e mobilità, il routing e la gestione della rete.

• La rete di accesso radio (RAN) comprende l’unità centralizzata virtuale (vCU) basata su RAN aperta, l’unità di distribuzione virtuale (vDU), l’unità radio (RU), il gateway e altre apparecchiature che consentono la comunicazione wireless tra i dispositivi dell’utente finale e il nucleo della rete che è affidabile, efficiente e senza soluzione di continuità.

Quando si costruisce una rete wireless privata sono necessari elementi supplementari quali orchestrazione, garanzia del servizio, gestione, monitoraggio e sicurezza. Questi componenti svolgono un ruolo fondamentale nel garantire il funzionamento, l’ottimizzazione e la sicurezza senza interruzioni della rete wireless privata, contribuendo alla sua resilienza e alle sue capacità ad alte prestazioni.

Esistono essenzialmente tre tipologie di aziende coinvolte nella realizzazione di queste soluzioni:

• Fornitori di telecomunicazioni (telco) come Nokia, Ericsson, Samsung e Mavenir
• Hyperscaler come IBM, AWS, Azure e GCP

• Fornitori di servizi di comunicazione come AT&T, Verizon e TELUS

I fornitori di telecomunicazioni collaborano con i fornitori di servizi cloud per fornire reti wireless private alle aziende direttamente o tramite fornitori di servizi di comunicazione o partner SI (System Integrator).

Figura 1. Componenti relativi alla rete di una rete wireless privata

La Figura 1 mostra i componenti di rete di cui un CSP avrebbe bisogno per poter assistere i clienti nella configurazione di una rete wireless privata. Si tratta di componenti standard relativi alla rete che i CSP sono abituati a distribuire. Storicamente, molti di questi elementi venivano costruiti utilizzando hardware dedicato. Tuttavia, si è verificato un cambiamento significativo, con un numero crescente di questi componenti che stanno passando a un paradigma cloud-native e basato su software: la rete di accesso radio virtualizzata (nella maggior parte dei casi containerizzata) che include componenti correlati come una vCU, una vDU e la nucleo di rete virtualizzato.

Un’architettura vDU rappresentativa basata su contenitori è mostrata come esempio nella Figura 2 per dare al lettore un’idea di come il software ha sostituito l’hardware dedicato appositamente creato nei componenti di rete. La Figura 2 mostra anche i componenti dell’architettura basata sui servizi core 5G. Tutti i componenti sono virtualizzati o containerizzati. Questo è importante perché ha offerto agli hyperscaler un’enorme opportunità in uno spazio dominato dalle società di telecomunicazioni.

Figura 2 Architettura vDU E Componenti principali del 5G

L’altra metà della soluzione è legata ai componenti software, che i fornitori di servizi cloud apportano per ampliare e completare la soluzione. Possono variare dagli script di automazione, all’orchestrazione, alla garanzia del servizio e persino al monitoraggio e alla registrazione. L’aspetto più importante è che l’hyperscaler fornisce la piattaforma cloud per ospitare la soluzione e i corrispondenti servizi cloud. Questi sono mostrati nella Figura 3 come riquadri di colore beige.

Figura 3. Funzioni di supporto relative al software della rete wireless privata

Vantaggi delle reti wireless private

Queste reti autonome possono essere implementate in contesti industriali come reparti di produzione, magazzini logistici, grandi ospedali, stadi sportivi e campus aziendali. Le imprese non devono soddisfare i vincoli di una rete pubblica. Possono invece implementare e avere il controllo di una rete privata che soddisfi le loro precise esigenze.

La Figura 4 illustra un’architettura esemplare in cui la rete wireless privata comprendente la RAN 5G e il core 5G, insieme alle applicazioni edge, sono distribuite su una piattaforma hyperscaler. Uno dei requisiti principali è che la PWN venga distribuita in locale. Tale topologia si adatta al paradigma IBM Cloud Satellite® in cui la posizione in loco può essere una posizione IBM Cloud Satellite connessa a una regione IBM Cloud® tramite un collegamento IBM Cloud Satellite sicuro. Questo progetto potrebbe servire i clienti aziendali che cercano la vicinanza ai componenti di rete 5G richiesti, che offrono capacità a bassa latenza e ad alto throughput.

Figura 4. Schema a blocchi di una rete wireless privata

Questo modello di architettura soddisfa l’esigenza di servire gli utenti finali, i dispositivi e le applicazioni più vicino a dove si trovano. Per supportare casi d’uso mission-critical in tempo reale, le applicazioni del piano utente vengono collocate nella posizione IBM Cloud Satellite. Queste posizioni satellite potrebbero essere un data center edge on-premise o qualsiasi posizione cloud pubblica.

Architettura della rete wireless privata in IBM Cloud

Implementando una rete 5G privata, le grandi aziende possono portare una rete 5G personalizzata nella propria struttura e mantenerla sicura utilizzando le sue funzionalità ad alta velocità, larghezza di banda elevata e bassa latenza. Come la maggior parte delle soluzioni di rete, è composta da due parti: i componenti “gestiti da” e i componenti “gestiti da”. I componenti “gestiti da” sono ospitati nel cloud degli hyperscaler partner, mentre i componenti “gestiti da” si trovano generalmente nei locali dell’azienda con connettività sicura ad alta velocità tra queste due sedi. Nel nostro esempio, IBM Cloud ospita i componenti “gestiti da” mentre la posizione satellite esegue i componenti “gestiti verso”.

La Figura 5 mostra uno schema in cui la rete wireless privata viene distribuita in locale sulla sinistra (in una posizione IBM Cloud Satellite “remota”). I carichi di lavoro in esecuzione in quella posizione satellite possono accedere ai servizi di supporto ospitati in IBM Cloud sulla destra. I componenti di rete forniti da una società di telecomunicazioni sono visualizzati in blu. La maggior parte di questi vengono distribuiti in sedi satellitari, ma alcuni sistemi di gestione delle telecomunicazioni possono essere eseguiti nel cloud e potrebbero potenzialmente offrire funzionalità multi-tenancy per supportare più imprese.

Figura 5. Architettura della rete wireless privata nella posizione on-premise di IBM Cloud Satellite

Immagina un impianto di produzione dotato di diversi tipi di robot mobili e fissi e di altri dispositivi programmabili che operano all’interno dell’impianto. L’azienda potrebbe scegliere di utilizzare una rete wireless privata perché ciò accelererà le intercomunicazioni necessarie per far funzionare i dispositivi mantenendo le cose sicure.

In uno scenario di questo tipo, l’impianto di produzione potrebbe essere configurato come una posizione IBM Cloud Satellite remota che esegue i carichi di lavoro richiesti e i componenti relativi al cloud in locale. Ancora più importante, la connettività di rete richiesta sul posto verrebbe fornita dal PWN. Questa configurazione potrebbe essere duplicata nelle altre unità produttive dell’azienda o nei loro fornitori partner, in tutto lo stato o nel paese. Ciascuna unità avrà il proprio PWN e sarà configurata come ubicazione IBM Cloud Satellite. Tutte queste posizioni satellitari verrebbero gestite da una regione IBM Cloud.

Esiste un piano di controllo principale in esecuzione in IBM Cloud che monitora tutte le posizioni Satellite e fornisce servizi di sicurezza e registrazione centralizzati come parte dei servizi gestiti. Gli IBM Cloud Site Reliability Engineers si occupano di tutti gli aggiornamenti e le patch del sistema. Abbiamo menzionato che il collegamento satellitare tra la posizione IBM Cloud Satellite e IBM Cloud è un tunnel TLS 1.3 ad elevata sicurezza. Le aziende potrebbero anche utilizzare il servizio Direct Link di IBM per connettersi. Noterai che tutte le connessioni di rete descritte in questa topologia sono sicure.

Il Cloud Pak for Network Automation (CP4NA) di IBM, insieme a un sistema di gestione degli elementi di un’azienda di telecomunicazioni, fornirebbe funzioni di orchestrazione e garanzia del servizio. IBM Cloud fornirebbe servizi di monitoraggio e registrazione insieme alla gestione dell’accesso alle identità per l’accesso all’ambiente cloud. Ulteriori servizi di monitoraggio della rete potrebbero essere forniti dal CSP. Ciò sottolinea la necessità che il fornitore di servizi cloud lavori a stretto contatto con il fornitore di telecomunicazioni. Dal punto di vista aziendale, l’interfaccia utente aziendale serve a mascherare la complessità, offrendo un’interfaccia unificata per una gestione semplificata, la fornitura di servizi e un monitoraggio e registrazione completi. Questa interfaccia utente funge da unico hub di controllo, semplificando le operazioni e migliorando l’efficienza complessiva.

Le aziende che desiderano creare una rete wireless privata possono farlo da sole o esternalizzarla a un hyperscaler come IBM. Gli hyperscaler finiscono per collaborare con un CSP per creare e gestire queste reti. È molto importante garantire che la rete sia costruita su una piattaforma flessibile e possa essere ampliata in futuro. Anche se le imprese dovrebbero essere consapevoli dei costi, sempre più aziende scelgono i PWN perché forniscono un’alternativa sicura e affidabile a una rete pubblica.

Ulteriori informazioni su IBM Cloud Pak for Network Automation