ومع بدء تشغيل الشبكات العاملة في جميع أنحاء العالم، بدأ مفهوم معماري واحد يبرز كعنصر محدد يضع 5 زاي إلى جانب سابقيه: ] شتلات الشبكة ، وهذه القدرة تتيح لمشغلي الشبكة المتنقلة تقسيم بنية أساسية مادية واحدة من 5G إلى شبكات منطقية متعددة ومنعزلة - مصممة على نحو أفضل لطريقة استخدام محددة، أو زبون، أو مستوى خدمات.

ما هو بث الشبكة؟

إن قطع الشبكة شكل من أشكال التواصل الافتراضي الذي يسمح بشبكات منطقية مستقلة متعددة - تسمى قطع - تشغيل بنية أساسية مادية مشتركة، وكل شريحة هي شبكة مكتملة بذاتها، تشمل وظائف شبكة الاتصال اللاسلكي، وموارد شبكات النقل، ووظائف الشبكات الأساسية، وجميعها مصممة لتلبية اتفاقات محددة على مستوى الخدمات، ويستمد المفهوم من إنشاء شبكات حاسوبية محددة الغرض.

العناصر الرئيسية لشبكة

وتتألف شريحة الشبكة من ثلاث طبقات رئيسية:

  • Service Instance Layer - تمثل الخدمة الفعلية التي تم تسليمها إلى العميل النهائي (مثلاً، جهاز إيوت أوتوماتيكي ضخم، أو جهاز متنقل معزز واسع النطاق، أو اتصالات منخفضة المستوى موثوق بها تماماً).
  • Network Slice Instance Layer] - مجموعة مهام الشبكة ومواردها (الافتراضية أو المادية) التي تُعجل بالخدمة، وتُدار كل حالة من هذه الحالات بوظيفة شبكة محددة (مثل وظيفة إدارة المهام والتنقل في إطار إدارة الدورات).
  • Subnet Instance Layer - حواجز بناء أصغر يمكن إعادة استخدامها عبر شرائح مثل شريحة RAN المشتركة أو شريحة شبكة نقل.() وتتكون هذه الشبكات الفرعية من حالات وظائف الشبكة وموارد الربط.

ويحدد مشروع شراكة الجيل الثالث (GPP) الذي يُعَدّد 5G، نوعين رئيسيين من محددات شُعب الشبكة: النظام الموحد لشبكة المعلومات الوطنية (S-NSSAI) الذي يشمل نوعاً من الشق/الخدمة (مثلاً، eMB، وURLC، و MIoT) ومفرقاً اختيارياً في القطع، ويمكن للمشغلين دعم مئات من الشبكات التابعة لهم.

كيف تعمل الشبكة في 5 جي

وفي شبكة من شبكة " راند كونتالون " ، تكون القاع هي السحاب والخدمات، كما أن وظيفة الاختيار الخاصة بالشبكة مسؤولة عن اختيار ما يقطع معدات المستعملين، التي ينبغي أن تُلحق، استناداً إلى بيانات الاشتراك، بالخدمات المطلوبة، وسياسات الشبكة، وبعد اختيارها، ترتكز الدورة على المهام الأساسية المناسبة لذلك الجزء المخصص من برنامج العمل.

ويمكن أن تكون شرائح الشبكة أيضا:

  • Pre-configured] - شرائح ثابتة محددة أثناء تخطيط الشبكات، تستخدم في كثير من الأحيان في خدمات الجملة أو في رؤوس صناعية.
  • On-demand] - slices created dynamically via APIs or orchestration platforms, enabling self-service provisioning for enterprise clientss.

وتشمل دورة حياة شريحة ما إعدادها، وتسليحها، وتشكيلها، وتنشيطها، وإدارة شؤونها على أساس التفرغ (الرصد، والتوسع، والشفاء)، وإلغاء التشغيل، وتوفر هيئات المعايير مثل رابطة الإدارة العامة للنظم العالمية لسواتل الملاحة نماذج عامة تساعد على مواءمة التعاريف بين المشغلين والبائعين.

أهمية صناعة الشبكة في 5 جي

إن قطع الشبكة ليس مجرد ملاءمة؛ بل هو عامل تمكين أساسي من اقتراح القيمة الـ 5 زاي، وبدون قطع، سيكافح المشغلون من أجل خدمة متطلبات مختلفة في آن واحد - من مجرى فيديو يبلغ 4K يحتاج إلى 100 ميغابايت إلى روبوت صناعي يتطلب راحة قدرها 1 متر و99.99 في المائة، ويجعل الشرائح هذه الخدمات المتنوعة قابلة للاستمرار اقتصادياً بإتاحة الفرصة لتقاسم نفس البنية التحتية بأمان وكفاءة.

الخدمات العرفية للصناعات الآية

ويمكن أن يُراعى في كل شريحة من شرائح المواصفات المحددة، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يضمن شريحة مخصصة لمصنع ذكي وجود راحة ذهاباً وإياباً تقل عن 500 ميكرو، بينما يمكن لقطعة شبكة النطاق العريض للسلامة العامة أن تعطي الأولوية للوصول إلى الشبكة وأن تشفّر جميع المحركات النهائية، وهذه المرونة تمكّن مقدمي الخدمات من تقديم ضمانات محددة في السوق تكون مصممة بدقة.

تعزيز الأمن والعزل

ونظرا لأن الشققق معزولة منطقيا، فإن خرق الأمن في شريحة واحدة لا يمكن أن ينتقل إلى قطاعات أخرى، وهذا أمر حاسم بالنسبة لقطاعات مثل التمويل أو الرعاية الصحية، حيث يجب أن تظل البيانات سرية، وتمتد العزلة الشريحة إلى الطائرة الإدارية: فكل شريحة يمكن أن تكون لها وظائف أساسية، وتوثيقية، ورصد الشبكات، ويقوم بعض المشغلين بنشر " جدران نارية " في الصندوق البريدي لإنفاذ السياسات القائمة على أساس كلي دون التأثير على شبكة كاملة.

الأداء والكفاءة في استخدام الموارد على النحو الأمثل

ومن خلال مواءمة الموارد مع احتياجات التطبيقات، يؤدي قطع الشبكة إلى تحسين الكفاءة العامة للهياكل الأساسية المادية، وبدلا من الإفراط في التقدير بالنسبة لأسوأ الحالات، يمكن للمشغلين أن يخصصوا بالضبط ما يتطلبه كل خدمة، وهذا أمر هام بصفة خاصة في منطقة الانتقال حيث تنتشر الطيف، ويتيح الشريحة للمشغل الاحتفاظ بجزء من الطيف من حركة المرور ذات الأولوية العالية، مع استخدام ما تبقى من وظائف واسعة النطاق أو أفضل.

تطبيقات الشبكة الشريحة عبر الصناعات

ويجري بالفعل إظهار الاستخدامات العملية لقطع الشبكة في التجارب وعمليات النشر المبكر في جميع أنحاء العالم، كما أن هذه الاستخدامات هي بعض القطاعات الأكثر تأثيرا.

المركبات المستقلة والنقل الذكي

وتحتاج المركبات المستقلة ذاتيا إلى اتصالات ثابتة وموثوقة بدرجة عالية منخفضة جدا لتبادل بيانات أجهزة الاستشعار والتنسيق مع الهياكل الأساسية لحركة المرور، ويمكن أن يضمن شريحة مخصصة للشحن تحت 10 أمتار وفقدان في التعبئة بنسبة 0.001 في المائة، وفي اختبار أجرته مجموعة أوروبية من وحدات المركبات ذات البقعة المثبتة تحديدا للربط بين المركبات وبين التلقيم المزود بمقياس للأخطار.

المدن الذكية والخدمات العامة

وتشمل عمليات نشر المدن الذكية آلاف أجهزة الاستشعار للإضاءة وإدارة النفايات والجودة الجوية وقوافل السيارات، وكثيرا ما تنقل هذه الأجهزة مجموعات صغيرة من البيانات بصورة متقطعة، مما يتطلب قطعا ضخمة من طراز IoT تستخدم على الوجه الأمثل لتدني الطاقة والكثافة العالية، ومن الواضح أن المدينة الذكية قد تحتاج إلى شريحة من أجل " إنشاء مراكز للتدخل السريع " .

الرعاية الصحية والفحص عن بعد

وتطالب الجراحة عن بعد بالارتطام المفرط (الرحلة الممتدة من مسافة 10 أمتار) والموثوقية العالية (99.99 في المائة) - وهي مواصفات يمكن أن تُقدمها شبكة مخصصة لرصد الفيروسات العكوسة، وعلى سبيل المثال، أجرى جراح في شنغهاي عملية روبوتية عن بعد على مريض في مستشفى على بعد 30 كيلومترا باستخدام شريحة متخصصة من الناتج المحلي الإجمالي لليروسات العكوسة.

وسائط الإعلام والترفيه

كما أن الأحداث الحية، مثل البث أو الحفلات الموسيقية، تتطلب توسيعا واسعا في نطاق الترددات من أجل تغذية عدة كاميرات، ويمكن أن توفر شريحة متنقلة معززة ذات نطاق واسع )أي بي بي بي بي بي بي بي بي( ما يلزم من ناتج وبطء منخفض في الإنتاج في الوقت الحقيقي، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تستخدم التطبيقات المعززة في الأحداث شريحة منخفضة الترددات لجعل الأجسام الافتراضية في الهواتف الذكية للناطقتين.

التلقائية الصناعية والصناعة التحويلية

ويعتمد التصنيع في الصناعة ٤,٠ والتصنيع الذكي على إقامة شبكات مراعية للوقت ويمكن أن تعمل شبكة " جسر " فوق ٥ جي، وتحمل أوامر مراقبة في الوقت الحقيقي بين المتحكم والمكتظات، وكثيرا ما يتطلب التشغيل الآلي في المصنع دورات متزامنة مع مرارة تقل فيها ميكروفون واحد؛ ويمكن أن يفي قطعها مع دمج ٥ جي تي إس إن في الاحتياجات الصناعية الصارمة.

دال - التحديات التي تواجه شبكة الانتشار الشري

وبينما يعد الوعد هائلا، لا تزال هناك عقبات عديدة قبل أن يصبح قطع الشبكة سمة متبادلة.

تعقيد الإدارة والتركيب

إن إنشاء وإدارة مئات الشقق عبر مراكز البيانات ومواقع ران الموزعة جغرافيا يتطلبان منبراً متطوراً للتفتيش، ويجب على المشغلين أن يدمجوا إدارة القطع مع النظم القائمة في نظام خدمات الدعم والخدمات الأساسية، وأطر التشغيل الآلي، وأدوات إدارة السحاب، بما في ذلك إدارة دورة الحياة النهائية - بما في ذلك الجرد الشريحي ورصد نظام المساعدة القانونية الخاصة، والارتقاء الدينامي بمجال من مجالات التنمية النشطة.

قابلية التشغيل المتبادل على نطاق الشبكة

ويجب أن يعمل قطع الشبكات عبر عدة شركات للبائعين، والنقل، والمعدات الأساسية، وبينما يحدد الفريق العامل ثلاث وصلات بينية مثل نموذج " أداء مستودعات الشبكة " لاكتشاف الخدمات عبر شرائح، فإن اختبار قابلية التشغيل المتبادل يستغرق وقتا طويلا، كما أن التناوب بين شبكات المشغل ينطوي على تعقيدات: قد يحتاج إلى شريحة لا تدعمها الشبكة " العالمية " .

الشواغل المتعلقة بالأمن والخصوصية

وعلى الرغم من عزل قطع الغيار، فإن المعدات الأساسية المشتركة )الوحدات القطرية، والذاكرة، والوصلات البينية الشبكية( يمكن أن تخلق أجساماً هجومية جانبية، وقد أظهرت البحوث أن الآلات الافتراضية المشتركة في نفس المضيف المادي قد تسرب معلومات التوقيت، وتشمل استراتيجيات التخفيف استخدام العزلة البكتريولوجية لوظائف الشبكة، وبيئات التنفيذ الموثوق بها القائمة على المعدات )مثلاً، مراقبة الملكية الخاصة بالغاز الغليثانوي أو النيثانوي( وسياسات الاكتشاف المستمر

Economic Viability and Business Models

ويستلزم نشر شبكة شريحة الاستثمار في القاع الافتراضي، ومراقبي الشبكة، وبرامجيات التفتيش، ويجب على المشغلين أن يقرروا ما إذا كان يتعين تحميلها على شرائح تستند إلى تخصيص الموارد أو الاستخدام أو رسم شهري ثابت، ولكي يكون شريحة المربحة، يتعين على المشغلين اجتذاب عدد كاف من زبائن المؤسسة الراغبين في دفع علاوة على ضمان الأداء، وقد يتطلب المعتمدون المبكرون مثل الحدائق الصناعية أو نماذج الغسلة التقليدية.

التوقعات المستقبلية لقطع الشبكة

ومن المتوقع أن يتطور قطع الشبكة في المستقبل من سمة خاصة بخمسة جيغا إلى نموذج عام للتواصل الشبكي يستخدم عبر شبكة وي - فاي، والسواتل، وشبكات خطوط ثابتة أيضا، كما أن الإصدار 3GPP 18 (5G Advanced) وما بعد إدخال تحسينات مثل:

  • Network Slice Subnet Integration] - enabling fine-grained composition of slices from reusable subnet fragments across domains.
  • AI/ML-powered Slice Optimization] - باستخدام التعلم الآلاتي للتنبؤ بالطلب والتعديل التلقائي لتخصيص الموارد.
  • Edge-native Slicing] - tighter integration with multi-access edge computing (MEC) hosts, so a slice can guarantee not only network performance but also compute capacity at the edge.
  • Slice-aware Applications - حيث يمكن للطلبات نفسها أن تطلب شريحة محددة عن طريق APIs، مما يزيل الفجوة بين طبقة الخدمات وطبقة الشبكات.

وعلاوة على ذلك، يمكننا أن نتوقع اندماجا أعمق مع مقدمي الخدمات السحابية، فعلى سبيل المثال، يمكن لحامض ضغطي مثل " أوزور " أن يقدم " 5G شريحة كخدمة " ، مما يسمح لزبائن المؤسسات بخلق وإدارة قطع من خلال عقدات غيوم مألوفة، وهذا يتوافق مع مفهوم " الشبكة القابلة للبرمجة " ، حيث تصبح موارد الشبكة سائلة كموارد حاسوبية.

كما أن الهيئات التنظيمية قد أخذت علماً بذلك، وقد بدأت لجنة الاتصالات الاتحادية في الولايات المتحدة والمنظمين الوطنيين في أوروبا بالنظر فيما إذا كان يمكن للقطع أن يتيح مواجهة التحديات " الحياد الصافي " ، حيث أن الجهات التي تعمل على تحديد أولويات قطع الأوجه على حركة المرور على أفضل نحو ممكن، ومن المرجح أن تشكل المناقشة كيفية عرض القطع في أسواق المستهلكين مقابل سياقات B2B.

وباختصار، فإن تقسيم الشبكة ليس سمة عابرة بل مبدأ معماري أساسي للشبكات المقبلة، وبما أن التكنولوجيا تنضج وأعقاب النشر ستتغلب عليها، فإنها ستمكن النظام الإيكولوجي الرقمي حيث لا تكون الموصولية سلعة بل هي خدمة مصممة خصيصاً ومأمونة وتُؤخذ في الاعتبار على الوجه الأمثل لكل غرض.