5G slicing; wat houdt het in?

Connectiviteit is een belangrijke levensader voor organisaties en bedrijven. Zonder mobiele verbindingen is het niet meer mogelijk om klanten te informeren of leveringen te volgen. De 5G technologie zou allerlei nieuwe diensten mogelijk maken en aan zakelijke klanten op maat gemaakte services bieden. Dit kan door middel van aparte plakjes van het 5G netwerk toe te kennen aan bepaalde klanten met specifieke eisen. Dit staat bekend als `slicing’ en dat gaan we nu verder onder de loep nemen.

Vanaf het begin van de ontwikkeling van 5G is het doel geweest om het netwerk alles te laten zijn voor iedereen – 5G moest een geweldige ervaring geven aan de huidige smartphone gebruikers, daarnaast moest het voor kritische zakelijke toepassingen hoge beschikbaarheid en minimale vertraging bieden en tot slot moest het ook in staat zijn om enorme aantallen IoT apparaten te verbinden. Deze drie uitersten zijn mooi samengevat in de 5G driehoek die als doelstelling diende voor 5G. 

Aangepaste diensten

Het allerbelangrijkste aan slicing is dat verschillende gebruikers diensten kunnen krijgen die op hun behoeften zijn toegespitst. Voor IoT toepassingen is een lage bandbreedte voldoende, met weinig eisen ten aanzien van vertraging of betrouwbaarheid, maar wel een lage kostprijs. Voor bewakingscamera’s is een hoge datasnelheid niet noodzakelijk (2-5 Mbit/s is voor veel toepassingen voldoende) en mobiliteit is ook niet nodig, maar een constante vertraging en hoge beschikbaarheid wel belangrijk. Voor smartphone gebruikers is een hoge snelheid en hoge mobiliteit onderweg gewenst. Misschien mag de beschikbaarheid op een gemiddeld niveau liggen, zolang de kostprijs maar competitief is. Voor alarmberichten is een hoge snelheid niet noodzakelijk, daarentegen weinig vertraging en hoge beschikbaarheid weer wel. Zoals in de afbeelding te zien is kan elke dienst een eigen slice krijgen.

Orchestration

Op dit moment leveren mobiele operators ook specifieke diensten als klanten er om vragen. In 4G is slicing dus ook al beperkt mogelijk. Het lastige daarbij is dat alles handmatig geconfigureerd moet worden op verschillende plekken in het netwerk. Dit is onwerkbaar voor grote aantallen klanten en slices. In 5G is bedacht dat slices aanmaken volledig geautomatiseerd moet plaatsvinden. De IT technologie daarvoor komt uit cloud omgevingen en software defined networking. Om een slice beschikbaar te maken, is er een centrale dirigent die in alle nodes de juiste configuraties aanmaakt. In het Engels kennen we als term `orchestration’, waarbij het hele netwerk (dus radio, transmissie, core en verbindingen naar cloud servers) automatisch wordt geconfigureerd. Net zoals bij SD-WAN (zie een artikel elders in TBM), is het daarbij wel noodzakelijk om volledige controle te hebben over alle hardware en software in de keten. In laboratorium opstellingen is het aanmaken van slices al gedemonstreerd door leveranciers. Voordat mobiele operators de hele keten hebben aangepast naar op afstand bestuurbare nodes en SD-WAN principes is er nog wel wat meer tijd nodig. Want als de helft van de keten nog uit nodes bestaan die handmatig moeten worden ingesteld, is slice configuratie nog erg bewerkelijk en ingewikkeld. 

Hoeveel plakjes wilt u?

Voor iedere dienst is in 5G wel een aparte slice te verzinnen. In de 5G standaard heeft elke slice een identificatie. De parameter die de slice identificeert is de S-NSSAI (Single Network Slice Selection Assistance Information). Er zijn in totaal 256 hoofdtypen mogelijk. De eerste 3 hoofdtypes zijn (uit het plaatje van de driehoek) enhanced Mobile Broadband (eMBB), ultra Reliable and Low Latency Communications (uRLLC) en massive Machine Type Commucations (mMTC). Daarnaast zijn 128 hoofdtypen zijn voor een operator vrij te definiëren. Per hoofdtype zijn er vervolgens 24 bits voor slice identificatie beschikbaar, waardoor er ongeveer 16 miljoen unieke slices per hoofdtype te maken zijn. Dat lijkt voldoende voor de komende jaren. Er bestaat altijd nog de mogelijkheid om de standaard uit te breiden, zodat er nog meer slices mogelijk worden.
Een 5G device mag meedoen aan 8 slices tegelijkertijd. Veel van de huidige devices ondersteunen slicing op dit moment nog maar heel beperkt, maar dat zal de komende jaren vast beter worden.  

Slice karakteristieken

Er zijn verschillende manieren om een slice te definiëren. Een slice zegt natuurlijk iets over datasnelheid (throughput), vertraging (latency), maar ook betrouwbaarheid en mobiliteit zijn onderscheiden factoren. Een manier om een onderscheid te maken tussen slices en hun karakteristieken vergelijken is te zien in bijgevoegde afbeelding. 

Welke slices zijn er nu?

Bij T-Mobile zijn er met Priocom sinds 2018 prioriteitsdiensten beschikbaar voor portofonie diensten, waarbij de spraak als datapakketjes voorrang krijgen in het netwerk. Sinds de zomer van 2021 levert KPN een paar prioriteitsdiensten, als voorloper van 5G slicing diensten. Je kunt daarbij kiezen uit Application Priority (voor applicaties met lage bandbreedte), Guaranteed Bandwidth (gegarandeerde datasnelheid in een bepaald gebied, bijvoorbeeld 10 Mbit/s) en Coverage on Demand (gegarandeerde dekking op het terrein van het bedrijf). Deze slices zijn nog steeds wel `specials’ voor KPN, met klantspecifieke oplossingen en soms lokale aanpassingen aan het radionetwerk om dit mogelijk te maken. Al met al behoorlijk bewerkelijk. KPN heeft wel internationale erkenning gekregen voor het feit dat ze dit al gelanceerd hebben. Om echt nieuwe slices mogelijk te maken, is er wel een 5G core netwerk nodig. 

Verwachting voor slicing

Bij dat 5G core netwerk zit nu de uitdaging. Alle huidige 5G verbindingen lopen over het bestaande 4G core netwerk. Alle drie de Nederlandse operators hebben al een 5G core of zijn druk bezig met de implementatie daarvan. Dit 5G core wordt nog niet gebruikt voor commerciële dienstverlening. Het heeft pas zin om dit 5G core in te zetten als de 3,5 GHz frequentieband beschikbaar is. De veiling voor de band gaat mogelijk eind 2022 of begin 2023 plaatsvinden. Na de veiling zullen operators nog even tijd nodig hebben om deze frequenties te gaan gebruiken, want zendmasten moeten daarvoor worden uitgebreid. Pas als 5G dus live gaat op deze band (in 2023?) en er voldoende toestellen zijn die bellen met een 5G core ondersteunen (dat wil zeggen: 5G Stand Alone – SA), is het zinvol om nieuwe diensten te gaan leveren.
Op dit moment zijn er internationaal al diverse private 5G netwerken, waar slicing beschikbaar is en wordt toegepast. In een privaat netwerk (waar je zelf de controle hebt), is slicing overigens minder een issue, omdat je zelf controle hebt over de gebruikers, de beschikbare bandbreedte en de dekking. De grote concurrent voor operator slicing diensten vandaag de dag zijn daarmee de private netwerken.