EN
Если ранее сети 4G в основном передавали мобильный широкополосный трафик с относительно однообразным характером данных, то сети 5G ориентированы на гораздо более широкий спектр сценариев использования услуг. Эти сценарии — улучшенная мобильная широкополосная связь (eMBB), сверхнадёжные коммуникации с низкой задержкой (URLLC) и массовые коммуникации машинного типа (mMTC) — предъявляют индивидуальные требования и требуют от систем глубокого анализа пакетов (DPI) специфических механизмов управления и обеспечения видимости. В данной статье объясняются новые требования к трафику, а также ограничения, которые они накладывают на традиционные решения DPI, и рассматриваются основные изменения, позволяющие применять DPI в сетях 5G.
Новые требования к сети, обусловленные внедрением 5G
С появлением новых требований возникают и новые функциональные возможности, отсутствовавшие в сетях 3G и 4G:
Сегментация сети позволяет операторам предоставлять пользователям выделенную логическую сеть на общей инфраструктуре. Сегменты приложений могут требовать различного уровня производительности — например, сегмент мобильной широкополосной связи требует более высокой пропускной способности, тогда как система управления промышленной автоматизацией требует очень низкой задержки. Технология DPI определяет, к какому сегменту относится поток трафика, что позволяет формировать политики, обеспечивающие гарантии уровня обслуживания для данного сегмента.
Вычисления на периферии сети (Edge Computing) обеспечивают улучшенный пользовательский опыт за счёт перемещения вычислений и логики ближе к конечным пользователям, что позволяет достичь исключительно быстрого времени отклика приложений. Архитектура сети в решениях Edge Computing является сильно распределённой, и не все потоки трафика приложений должны завершаться в ядре сети. Поэтому решения DPI должны обладать возможностями работы в распределённой сети и обеспечивать согласованность её функционирования.
Технология шифрования трафика пользовательской плоскости через протоколы IPSec или аналогичные будет широко распространена. Однако извлечение информации о приложениях из зашифрованного трафика имеет критическое значение в сетях 5G. Это извлечение должно быть надежным и одновременно сохранять свойства безопасности без расшифровки больших объемов трафика.
Ограничения раннего глубокого анализа пакетов (DPI) в традиционных сетях
Dpi в сетях 3G и 4G имеют некоторые ограничения, которые становятся ещё более критичными в сетях 5G:
Производительность: Пропускная способность традиционных устройств DPI для сетей 3G и 4G составляет от 10 Гбит/с до 40 Гбит/с, что может оказаться недостаточным в сетях 5G, предлагающих пропускную способность 100 Гбит/с и выше.
Латентность: Если в контексте сетей 3G/4G допустимой задержкой платформы DPI считались 10 микросекунд, то требование к сквозной задержке менее одной миллисекунды, предъявляемое ультранизколатентными коммуникациями, является значительно более строгим.
Динамизм политик: В традиционной системе глубокого анализа пакетов (DPI) четвертого поколения (4G) было вполне допустимо, чтобы политика оставалась статичной или обновлялась крупными блоками с определённой периодичностью; однако это не отвечает динамическим требованиям сетевых срезов и вычислений на периферии (edge computing), характерных для сетей пятого поколения (5G), где может потребоваться корректировка политик и применения DPI с точностью до минуты.
Покрытие: Сигнатуры приложений в сетях 4G имели весьма ограниченную область применения и не позволяли достаточно точно идентифицировать зашифрованный трафик, неизвестные приложения и новые протоколы, доля которых постоянно возрастала. В результате решения DPI для сетей 4G не обеспечивали адекватного понимания типов трафика, циркулирующего в сети. Централизованное размещение DPI в ядре сети 4G не удовлетворяет требованиям к видимости, предъявляемым распределённой архитектурой вычислений на периферии.
Основные эволюционные изменения DPI для сценариев 5G
Несколько усовершенствований позволили интегрировать решения DPI в качестве неотъемлемой части архитектуры сети 5G :
Эволюция производительности: Аппаратное ускорение широко используется для обеспечения работы устройств и функций глубокого анализа трафика (DPI) при скоростях передачи данных 100 Гбит/с, 200 Гбит/с и даже выше. Программные функции устройств DPI также оптимизируются с целью поддержания требуемого уровня производительности. Целью всегда является анализ трафика без потери пакетов.
Эволюция задержки: Технология DPI вносит задержку менее микросекунды в любой поток пользовательской плоскости, что допустимо с точки зрения сверхнизких задержек в системах связи.
Эволюция архитектуры: Сегодня функция DPI больше не представляет собой монолитный централизованный аппаратный компонент в ядре сети, а всё чаще виртуализируется и распределяется по сети в тех местах, где она необходима — например, на узлах радиодоступа, агрегационных точках и в ядре сети. Виртуализированные функции могут развертываться гибко и автоматически масштабироваться в соответствии с потребностями.
Шифрование: Возможность обработки зашифрованного трафика путем анализа поведения потоков или с использованием методов машинного обучения для классификации без расшифровки значительно улучшилась, обеспечивая баланс между безопасностью и производительностью. Подписи новых приложений теперь обновляются почти ежедневно или даже ежечасно для обнаружения новых появляющихся протоколов.
Улучшенный пользовательский опыт и управление трафиком
Более мощное Решение глубокого анализа пакетов (DPI) принесет пользователям множество преимуществ:
Улучшенный пользовательский опыт: использование DPI в сетях 5G позволяет точно настраивать политики управления трафиком с учётом конкретных сценариев использования сервисов, что обеспечивает гарантированное качество обслуживания (QoS) и приоритетную обработку трафика. Например, трафику от промышленного робота может быть предоставлен приоритет, тогда как менее срочные данные задерживаются. Качество обслуживания, воспринимаемое мобильным игроком, значительно повышается, поскольку DPI идентифицирует игровой трафик и активно понижает приоритет крупных пакетов данных (например, видеозагрузок) в пользу потока данных игры. Пользователи могут быть уверены, что характеристики производительности, предусмотренные их соглашениями об уровне обслуживания (SLA), соблюдаются.
Улучшенный контроль трафика: операторы сетей теперь обладают повышенной видимостью и управляемостью трафика в сети. Ресурсы могут динамически распределяться между приложениями в реальном времени, предотвращая перегрузку сети при одновременной загрузке видеозаписей множеством пользователей на массовом мероприятии. Сервис может автоматически понижать приоритет загрузки крупных файлов в пользу голосового разговора в реальном времени. Атаки и угрозы, такие как флеш-мобы или DDoS-атаки, могут автоматически выявляться за миллисекунды, что обеспечивает немедленную реакцию.
Оптимизированный Sino-Telecom DPI для 5G
Эти платформы DPI обеспечивают обработку трафика до 1200 Гбит/с на систему, поддерживают порты 400GE «из коробки», а их сигнатурные файлы DPI способны распознавать тысячи приложений и постоянно обновляются для поддержки новейших приложений и протоколов, обеспечивая задержку на поток в микросекундах, а не в миллисекундах. Решение DPI компании Sino-Telecom разработано для среды 5G в нескольких формах — как виртуализированная функция и для распределённого развертывания на границах RAN, агрегационных узлах и в ядре сети, поддерживая архитектуру, основанную на сервисах. Sino-Telecom предлагает решение DPI с библиотекой, включающей тысячи протоколов, ежедневно обновляемой, а также поведенческую классификацию зашифрованного трафика для повышения точности классификации. Кроме того, оно включает интеллектуальные возможности обработки контекстно-зависимых данных от радиодоступа и ядра сети, что дополнительно повышает точность классификации.
Заключение
Быстрые достижения в Технологией DPI успешно преодолел ограничения своего предшественника и удовлетворяет постоянно растущие требования сетей 5G. Помимо улучшенных характеристик производительности и управления задержками, эволюция в направлении сложной обработки зашифрованного трафика, виртуализации и распределения функций, а также чрезвычайно быстрых механизмов обновления сигнатур обеспечила превращение DPI из инструмента мониторинга в ключевой компонент эксплуатации сетей 5G, что позволяет улучшить пользовательский опыт и управление трафиком.
Для получения коммерческого предложения, технического описания продукта или для понимания роли DPI в зарубежных развертываниях сетей 5G, пожалуйста, свяжитесь с нами Sino-Telecom Technology Co., Inc. Наши специалисты могут предоставить верификацию архитектуры, а также индивидуальные предложения OEM/ODM, адаптированные под ваши конкретные масштабы и требования к производительности; они доступны через веб-портал Sino-Telecom или любого из наших уполномоченных региональных представителей по продажам. Давайте совместно спроектируем интеллектуальный DPI-уровень вашей сети 5G.