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Reti e Data Center: la rivoluzione del 5G

In futuro saranno i server a realizzare le funzioni di rete in maniera virtualizzata e dinamica e i Data Center diventeranno uno dei punti cruciali anche in ottica 5G.

di Alessandro Valenti - Fondazione Ugo Bordoni |
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Negli ultimi anni si è assistito ad un aumento di traffico dati in continua crescita, tanto che nell’ultimo Cisco Visual Networking Index [1] è stimato che il traffico dati della rete mobile crescerà di 8 volte tra il 2015 e il 2020, raggiungendo i 20.6 Exabytes per mese nel 2020, e 3 volte più veloce rispetto al traffico IP da rete fissa. Inoltre, il numero dei device e delle connessioni sta crescendo molto più velocemente della popolazione, con le applicazioni M2M (smart meters, video sorveglianza, e-health, trasporti, ecc…) a fare la parte del leone.

 

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Figura 1. Crescita delle connessioni e dei device

 

E’ chiaro quindi come la rete mobile, e non solo, debba accompagnare questa crescita, dando vita a quel circolo virtuoso tra prestazioni sempre migliori e nascita di nuovi servizi e applicazioni.

L’evoluzione della rete mobile ha visto, negli anni, il susseguirsi di diverse generazioni, ognuna ben definita da nuove funzionalità e da netti miglioramenti in termini di prestazioni rispetto a quella precedente. In tale contesto, ci si aspetta che il 5G sia in grado di offrire un’ulteriore evoluzione prestazionale con velocità fino a 10 Gbit/s e latenze prossime allo zero. Inoltre, il 5G dovrà essere in grado di soddisfare i requisiti imposti dai diversi casi d’uso, definendo nuovi servizi di connessione che siano scalabili in termini di velocità, latenza, sicurezza, affidabilità e capacità.

Una delle maggiori novità del 5G sarà l’interoperabilità di diversi sistemi radio operanti a diverse frequenze, in cui i terminali si connetteranno a una data rete in base alla loro posizione geografica e alle condizioni della rete.

Tutto ciò può essere realizzato con tecnologie che concepiscono le risorse in maniera logica anziché fisica. Diventa basilare il concetto di Cloud (e quindi quello di Data Center) unito a quello di SDN (Software Defined Networking) e NFV (Network Functions Virtualization), dove anche la connettività diventa un servizio. Infatti, non tutte le applicazioni avranno gli stessi requisiti in termini di prestazioni offerte dalla rete. Un servizio Video avrà, ad esempio, diverse necessità rispetto a un servizio e-health e di conseguenza la rete 5G dovrà essere sempre in grado di offrire le prestazioni adeguate (Figura 2).

 

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Figura 2. Architettura 5G [2]

 

Tipicamente le reti mobili sono realizzate in modo da smaltire tutta la domanda di traffico. In pratica, la rete di accesso radio (RAN, Radio Access Network) è pensata in modo che in ogni cella siano ospitati l’antenna, la RRH (Remote Radio Head) e la parte in banda base (Base Band Unit, BBU). La RRH e la BBU sono collegate tramite una connessione detta di fronthauling, mentre il sito è connesso alla rete core tramite un collegamento di backhauling. Si ha così un’elevata distribuzione della potenza computativa ai bordi della rete.

In un contesto 5G, la rete di accesso radio dovrà evolvere per poter offrire diversi livelli di servizio, passando quindi dal concetto di accesso radio tradizionale (Traditional RAN) al  concetto di C-RAN, dove C può avere due diversi significati: Centralized e Cloud (Figura 3).

 

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Figura 3. Evoluzione della RAN [3]

 

In tale direzione, già al Mobile World Congress 2015 è stato presentato da Intel e Alcatel-Lucent un nuovo concetto di rete mobile, definito v-RAN (virtualized-RAN) e che riprende il concetto di Cloud RAN [4].

Nel Cloud RAN, la BBU non risiede più nelle vicinanze della RRH, ma viene spostata e virtualizzata, centralizzando e coordinando le funzioni di diverse RRH. Diventa quindi centrale il ruolo dei siti che ospitano le BBU, della connessione di fronthauling e dei server.

Saranno infatti proprio dei server a realizzare le funzioni di rete in maniera virtualizzata e dinamica. I Data Center diventeranno quindi uno dei punti cruciali anche in ottica 5G, dove il ricorso alla virtualizzazione sarà alla base dell’intera architettura. Se da un lato i Data Center ospiteranno tutti i servizi, dall’altro saranno anche il luogo fisico dove la nuova rete di accesso mobile sarà realizzata in maniera virtuale.

Ma dove saranno posizionati?

E’ lecito pensare alle odierne centrali telefoniche, che però dovranno evolvere verso un modello vicino a quello dei Data Center. Infatti, come visto precedentemente, vi saranno servizi che richiederanno latenza quasi prossima allo zero: ospitare le BBU virtualizzate in grandi Data Center centralizzati potrebbe portare a dei tempi non idonei a garantire un adeguato livello di servizio. Inoltre, un Data Center distante centinaia di km imporrebbe dei forti vincoli in termini di rete (in fibra ottica) per quanto riguarda la realizzazione e la affidabilità/ridondanza del collegamento di fronthauling.

Si assisterà quindi a un fenomeno del tutto simile a quanto avvenuto per le CDN (Content Delivery Network), dove la distribuzione del contenuto ha visto diminuire la distanza tra sorgente e destinazione.

I nuovi Data Center, seppur posizionati alla periferia della rete, avranno invece un ruolo centrale e dovranno essere in linea con quanto previsto dalle raccomandazioni in materia di infrastrutture ICT.

Se da un punto di vista tecnologico la strada sembra delineata, occorrerà vedere quanto questa sarà percorribile sotto i punti di vista economico e strategico.

Realizzare tanti piccoli Data Center rappresenta ovviamente una spesa per gli operatori di rete mobile, da sommare agli investimenti già realizzati. Va considerato tuttavia il ritorno che si potrebbe avere dal centralizzare e virtualizzare le BBU in termini di consumo energetico e non solo.

Dal punto di vista strategico, appare chiaro invece come questa spinta alla moltiplicazione dei Data center si intersechi in maniera netta con lo sviluppo della rete a banda ultra larga nel Paese.

 

Note

  1. Cisco, “The Zettabyte Era—Trends and Analysis”, Cisco Visual Networking Index, Giugno 2016
  2. Orange, “5G: a major enabler for the industry of the future”, The 2nd Global 5G Event, Novembre 2016
  3. Matera, “Enabling Optical Network Test Bed for 5G Tests”, Fiber and Integrated Optics, Novembre 2016
  4. Alcatel-Lucent, “Virtualizing the radio access network”, 2015

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