Network Slicing คืออะไร ? รู้จักกับเทคโนโลยีเครือข่ายที่สำคัญในยุค 5G

Network Slicing คืออะไร ? รู้จักกับเทคโนโลยีเครือข่ายที่สำคัญในยุค 5G

ปัจจุบันการสื่อสารไร้สายก้าวเข้าสู่ยุค 5G และก็มีความหวังที่จะก้าวเข้าสู่ 6G ในไม่ช้า โลกของเครือข่ายนั้น ไม่เพียงแต่ต้องการความเร็วที่สูง แต่ยังต้องการความยืดหยุ่น และความสามารถที่จะตอบสนองต่อความต้องการที่หลากหลายของผู้ใช้งาน ไม่ว่าจะเป็นการสตรีมวิดีโอผ่านแอปต่าง ๆ ควบคุมอุปกรณ์ระยะไกล หรือเชื่อมต่อกับ อุปกรณ์ IoT นับล้านชิ้นในเวลาเดียวกัน และนี่คือจุดที่ "Network Slicing" เข้ามามีบทบาท

Network Slicing เป็นเทคโนโลยีที่ช่วยแบ่งโครงข่ายเครือข่าย 5G ให้เป็น "ส่วนย่อย" หรือ "Slice" ซึ่งออกแบบมาเพื่อแบ่งให้แต่ละส่วนย่อยถูกนำไปใช้งานอย่างเหมาะสมที่สุด แต่ละ Slice สามารถทำงานเหมือนเครือข่ายอิสระ ที่มีความปลอดภัยสูง และปรับแต่งได้ตามความต้องการ

ในบทความนี้ จะพาทุกคนไปทำความรู้จักกับ Network Slicing ตั้งแต่ความหมาย, พื้นฐานการทำงาน ประโยชน์ และความท้าทายของมัน ไปจนถึงตัวอย่างการนำไปใช้ในชีวิตจริงที่แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้เปลี่ยนแปลงโลกของเราอย่างไร ...

Network Slicing คืออะไร ? (What is Network Slicing ?)

อันดับแรกให้ทุกคนลองจินตนาการถึงเครือข่ายที่สามารถแบ่งออกเป็น “เส้นทาง” เหมือนกับถนนหลายเลนที่ออกแบบมาเพื่อรองรับยานพาหนะ เพียงแต่ว่าถนนเลนนั้น ๆ จะถูกกำหนดให้รองรับรถประเภทต่าง ๆ เหมือนกับการรองรับภาระงานที่ต่างกัน ซึ่งนี่คือแนวคิดเบื้องหลังของ Network Slicing

Network Slicing ก็คือเทคนิคที่ช่วย "แบ่ง" เครือข่ายเดียวให้กลายเป็นหลาย เครือข่ายเสมือน (Virtual Network) บนโครงข่ายกายภาพเดียวกัน (Shared Physical Network) และด้วยวิธีนี้ ทำให้เครือข่ายสามารถปรับแต่งเพื่อรองรับการใช้งานที่แตกต่างกันได้อย่างดี และยืดหยุ่นมากขึ้น

ภาพจาก : https://info.support.huawei.com/info-finder/encyclopedia/en/Network+Slicing.html

เทคโนโลยีนี้ได้กลายเป็นหัวใจสำคัญของ 5G เนื่องจากถูกออกแบบมาให้รองรับ Network Slicing ตั้งแต่ต้น ซึ่งต่างจาก 4G และเครือข่ายเจนฯ ก่อนหน้าที่ไม่สามารถทำได้ Network Slicing ช่วยให้แต่ละส่วนของเครือข่ายยืดหยุ่นมากขึ้น สามารถกำหนดการตั้งค่าเฉพาะ เช่น โครงสร้างเครือข่าย, กฎความปลอดภัย และจัดสรรทรัพยากรเครือข่าย เพื่อให้สามารถใช้งานที่หลากหลายการเชื่อมต่อได้พร้อมกันโดยที่ไม่รบกวนกันนั่นเอง

Network Slicing ทำงานอย่างไร ? (How does Network Slicing Work ?)

Network Slicing ถือเป็นรากฐานสำคัญของเทคโนโลยี 5G ด้วยความสามารถในการแยกเครือข่ายกายภาพเดียว ให้กลายเป็นเครือข่ายเสมือนที่สามารถปรับแต่ง และจัดการได้ตามความต้องการของงานนั้น ๆ ซึ่งการทำงานของ Network Slicing สามารถอธิบายได้อย่างเป็นระบบ โดยแบ่งออกเป็น 3 ชั้นสำคัญ จะมีดังนี้เลย

ภาพจาก : https://info.support.huawei.com/info-finder/encyclopedia/en/Network+Slicing.html

1. ชั้นการส่งข้อมูล (Network Slice Forwarding Layer)

ในชั้นนี้ เครือข่ายจะเน้นการจัดสรรทรัพยากรด้านการส่งข้อมูล (Forwarding Resources) ที่สามารถแบ่งแยกออกจากกันได้อย่างละเอียด โดยใช้เทคนิคการแยกทรัพยากร เช่น FlexE Sub-Interfaces, Channelized Sub-Interfaces และ HQoS วิธีการเหล่านี้ช่วยให้เครือข่ายสามารถสร้างส่วนทรัพยากรที่แยกออกจากกันได้อย่างสมบูรณ์ เพื่อส่งมอบทรัพยากรให้กับ Slice แต่ละส่วนได้อย่างเหมาะสม

ตัวอย่างเช่น หาก Slice หนึ่งต้องการความหน่วงต่ำสำหรับ IoT และอีก Slice หนึ่งต้องการแบนด์วิดท์สูงสำหรับการสตรีมวิดีโอ การแยกทรัพยากรเหล่านี้จะทำให้ทั้งสองสามารถทำงานได้อย่างอิสระโดยไม่มีผลกระทบต่อกัน

2. ชั้นการควบคุม (Network Slice Control Layer)

ชั้นการควบคุมคือส่วนสำคัญที่ทำให้เครือข่ายเสมือน (Logical Network) ทำงานได้บนเครือข่ายกายภาพจริง หน้าที่หลักของมันคือการสร้าง และจัดการเครือข่ายเสมือนเหล่านี้ พร้อมทั้งเชื่อมโยงทรัพยากรที่จำเป็นสำหรับแต่ละ Slice เพื่อให้แต่ละเครือข่ายย่อยรองรับการใช้งานเฉพาะด้านนั่นเอง

ในทางปฏิบัติ ชั้นนี้แบ่งออกเป็น 2 ส่วนสำคัญได้แก่

• Control Plane : ทำหน้าที่จัดการข้อมูลเกี่ยวกับ Slice เช่น คำนวณเส้นทางการส่งข้อมูล และตั้งค่าทรัพยากรให้เหมาะสมกับการใช้งาน
• Data Plane : รับผิดชอบการส่งข้อมูลจริง โดยทำหน้าที่ระบุเส้นทาง และทรัพยากรที่จะใช้

เทคโนโลยีที่ใช้สนับสนุนชั้นนี้ เช่น SRv6 และ Flex-Algo 

3. ชั้นการจัดการ (Network Slice Management Layer)

ชั้นการจัดการมีหน้าที่ดูแลการทำงานของ Network Slicing ตั้งแต่ต้นจนจบ เปรียบเสมือนผู้จัดการที่คอยวางแผน, ติดตั้ง, ดูแลรักษา และปรับปรุงเครือข่ายเสมือนให้เหมาะสมกับการใช้งานอยู่เสมอ ตัวอย่างเช่น หาก Slice ใดต้องการทรัพยากรเพิ่มขึ้นในช่วงเวลาที่มีการใช้งานสูง ชั้นนี้สามารถปรับแต่งทรัพยากรให้เพียงพอได้แบบเรียลไทม์

การระบุที่อยู่ (Address Identification) ในเครือข่ายสามมิติ

หนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดของ Network Slicing คือการจัดการที่อยู่ (Address) ในเครือข่ายเสมือนหลายมิติ ระบบดั้งเดิมของเครือข่ายสองมิติใช้ หมายเลขที่อยู่ไอพี (IP Address) เพียงชุดเดียวต่อโหนด แต่ในเครือข่ายสามมิติ แต่ละ Slice อาจต้องการเส้นทาง หรือทรัพยากรที่แตกต่างกัน การใช้ IP Address แบบเดิมอาจเพิ่มความซับซ้อนอย่างมาก

เพื่อลดความซับซ้อน ตัวระบุที่อยู่แบบสองมิติ (Two-Dimensional Address Identifiers) ถูกนำมาใช้ โดยรวม IP Address ของโหนดกายภาพเข้ากับ Slice ID วิธีนี้ทำให้สามารถระบุโหนดใน Slice ได้โดยไม่ต้องเพิ่ม Address ใหม่ ตัวอย่างเช่น ในกรณีที่มี 1,000 โหนด และต้องสร้าง 200 Slice จะใช้ Address เพียงชุดเดียวสำหรับทั้งระบบ

ความสำคัญของ Network Slicing ในยุค 5G (The Importance of Network Slicing in the 5G Era)

Network Slicing เป็นหัวใจสำคัญของโครงสร้าง 5G ด้วยการใช้เทคโนโลยีเสมือนจริง (Virtualization) ครอบคลุมทั้งเครือข่ายตั้งแต่ RAN (Radio Access Network) ไปจนถึง ศูนย์ข้อมูล (Data Center) ผู้ให้บริการสามารถสร้าง Slice เครือข่ายเสมือนที่ตอบสนองความต้องการเฉพาะของผู้ใช้ เช่น การกำหนดปริมาณการรับส่งข้อมูลขั้นต่ำ หรือการให้ความสำคัญกับ Traffic เฉพาะประเภท

ภาพจาก : https://moniem-tech.com/questions/why-network-slicing-is-important-for-5g/

ตัวอย่างการใช้งาน Network Slicing

Enhanced Mobile Broadband (eMBB)

รองรับการใช้งานอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงในพื้นที่ที่มีผู้ใช้งานหนาแน่น เช่น เมืองใหญ่ หรือพื้นที่กว้างขวางที่ต้องการการเชื่อมต่อที่เสถียร

Massive Machine-Type Communications (mMTC)

ออกแบบมาเพื่อรองรับอุปกรณ์ IoT จำนวนมาก ที่ใช้พลังงานต่ำ และส่งข้อมูลขนาดเล็ก เช่น เซนเซอร์ในเมืองอัจฉริยะ

Ultra-Reliable Low-Latency Communications (URLLC)

รองรับการสื่อสารที่ต้องการความแม่นยำสูง ความหน่วงต่ำ เช่น การควบคุมอุปกรณ์ทางการแพทย์

ประโยชน์ของ Network Slicing (Benefits of Network Slicing)

Network Slicing ช่วยให้ผู้ให้บริการสามารถปรับแต่งเครือข่ายให้เหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะทางได้อย่างยืดหยุ่น ตัวอย่างเช่น บริษัทที่มีหลายแผนกสามารถตั้งค่าเครือข่ายให้ตรงกับความต้องการของแต่ละส่วน เช่น แผนกวิจัยที่ต้องการความปลอดภัยสูง, แผนกโลจิสติกส์ที่ต้องการเชื่อมต่อ IoT สำหรับติดตามสินค้า หรือฝ่ายการตลาดที่ต้องการแบนด์วิดท์สูงสำหรับ Streaming ทุกอย่างนี้สามารถทำได้พร้อมกันบนเครือข่ายเดียวโดยไม่ต้องลงทุนในโครงสร้างแยกแต่ละส่วนไป

เทคโนโลยีนี้ยังเป็นรากฐานสำคัญในการรองรับเทคโนโลยีใหม่ เช่น IoT ในเมืองอัจฉริยะที่ต้องการเชื่อมต่อเซนเซอร์จำนวนมหาศาล หรือรถยนต์ไร้คนขับที่ต้องการเครือข่ายที่มีความหน่วงต่ำ และเสถียรสูง หากไม่มี Network Slicing เทคโนโลยีเหล่านี้อาจไม่สามารถทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

ภาพจาก : https://emudhra.com/blog/vision-of-smart-city-digital-solutions-for-a-better-quality-of-life

นอกจากนี้ Network Slicing ยังทำให้เครือข่ายสามารถปรับขนาดได้อย่างง่ายดาย ตัวอย่างเช่น ในช่วงเทศกาลลดราคาออนไลน์ ผู้ให้บริการสามารถเพิ่มทรัพยากรเครือข่ายให้รองรับผู้ใช้งานจำนวนมาก หรือในงานคอนเสิร์ต เครือข่ายสามารถจัด Slice พิเศษสำหรับการสตรีมสดได้โดยไม่กระทบต่อบริการอื่น ๆ

สำหรับผู้ให้บริการเครือข่าย Network Slicing ยังสร้างโอกาสรายได้ใหม่ เช่น การเสนอแพ็กเกจพิเศษสำหรับองค์กรที่อาจจะต้องการความปลอดภัยสูง หรือบริการพรีเมียมสำหรับการใช้งานที่ต้องการแบนด์วิดท์สูง อย่างเช่นการสตรีมวิดีโอ ความละเอียด 4K นั่นเอง

ภาพจาก : https://www.whistleout.com.au/PayTV/Guides/How-to-change-streaming-quality-Netflix-Stan-et-al

การประยุกต์ใช้งาน Network Slicing (Real-World Applications of Network Slicing)

ระบบเฝ้าระวังความปลอดภัย (Security Monitoring)

สำหรับการติดตั้งกล้องวงจรปิดในพื้นที่ขนาดใหญ่ เช่น สนามกีฬา หรือห้างสรรพสินค้า ผู้ให้บริการสามารถสร้าง Slice ที่รับประกันการส่งข้อมูลภาพจากกล้องในระดับ 1.5 Mbps ต่อกล้อง โดยไม่มีการสูญเสียข้อมูล วิธีนี้ช่วยให้ระบบเฝ้าระวังทำงานได้อย่างเสถียรแม้ในช่วงเวลาที่มีปริมาณการใช้งานข้อมูลบนเครือข่าย (Network Traffic) สูง

ภาพจาก : https://www.t-mobile.com/news/network/how-5g-and-network-slicing-elevated-the-game-during-pga-of-americas-biggest-weekend

ระบบดูแลสุขภาพ (Healthcare Systems)

โรงพยาบาลสามารถใช้ Network Slicing เพื่อแยกการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ติดตามสุขภาพได้ เช่นแยก เครื่องวัดสัญญาณชีพ หรือเครื่องกระตุ้นหัวใจ ออกจากเครือข่ายทั่วไป ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของข้อมูลรั่วไหล และป้องกันการถูกโจมตีทางไซเบอร์อีกด้วย

ภาพจาก : https://gleneagles.com.my/kuala-lumpur/id/articles/5g-and-the-future-of-robotic-surgery

บริการสื่อ และความบันเทิง (Media and Entertainment)

การสตรีมวิดีโอความละเอียดสูง หรือการใช้งาน เทคโนโลยีความเป็นจริงเสมือน (VR) และ เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริม (AR) ต้องการเครือข่ายที่รองรับการส่งข้อมูลความเร็วสูง และเสถียร ผู้ให้บริการสามารถสร้าง Slice เฉพาะสำหรับบริการเหล่านี้ เพื่อให้ผู้ใช้งานได้รับประสบการณ์ที่ราบรื่น ไม่มีการกระตุกนั่นเอง

ภาพจาก : https://www.mirrar.com/blogs/reality-remix-understanding-the-differences-between-vr-ar-and-mr

ความท้าทาย และข้อจำกัดของ Network Slicing (Challenges and Limitations of Network Slicing)

แม้ว่า Network Slicing จะเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในการพัฒนาเครือข่าย 5G และรองรับการใช้งานที่หลากหลาย แต่ยังมีความท้าทายและข้อจำกัดหลายประการที่ต้องพิจารณา ดังนี้:

1. ความซับซ้อนในการจัดการเครือข่าย

การแบ่งเครือข่ายออกเป็นหลาย Slice ต้องการระบบการจัดการที่มีประสิทธิภาพ และการประสานงานระหว่าง Slice ต่าง ๆ ที่ดี การตั้งค่า และบำรุงรักษาแต่ละ Slice ให้ทำงานได้อย่างราบรื่นโดยไม่กระทบต่อกันเป็นเรื่องที่ซับซ้อน และอาจเพิ่มความยุ่งยากในการดูแลเครือข่ายโดยรวม

2. ต้นทุนการพัฒนา และการติดตั้ง

การสร้าง และบริหาร Network Slicing ต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานที่ทันสมัย เช่น การใช้ Virtualization และการจัดการทรัพยากรแบบอัตโนมัติ ซึ่งอาจต้องลงทุนสูง โดยเฉพาะสำหรับผู้ให้บริการที่ยังใช้ระบบเดิม

3. การรับประกันคุณภาพบริการ (Quality of Service)

แม้ Network Slicing จะออกแบบมาเพื่อปรับแต่งบริการเฉพาะ แต่การรับประกันคุณภาพในเครือข่ายที่มี Traffic หนาแน่น หรือในสถานการณ์ฉุกเฉินยังเป็นความท้าทาย การจัดสรรทรัพยากรที่ไม่เหมาะสมอาจส่งผลกระทบต่อคุณภาพของ Slice อื่น ๆ

4. ความปลอดภัย

แม้ว่าการแยก Slice จะช่วยเพิ่มความปลอดภัยในระดับหนึ่ง แต่การจัดการ Slice หลายส่วนในเครือข่ายเดียวกันยังคงมีความเสี่ยงอยู่ เช่น การถูกโจมตีทางไซเบอร์ที่อาจส่งผลต่อทั้งระบบ หรือช่องโหว่ที่เกิดจากการตั้งค่า Slice ไม่ถูกต้อง

5. ข้อจำกัดด้านความสามารถของเทคโนโลยีปัจจุบัน

การใช้งาน Network Slicing อย่างเต็มศักยภาพยังขึ้นอยู่กับความก้าวหน้าของเทคโนโลยีในปัจจุบันด้วย เช่น ความสามารถของ Virtualization, การบริหารทรัพยากรแบบอัตโนมัติ และการรองรับเครือข่ายที่ซับซ้อน ซึ่งในบางกรณีเทคโนโลยีเหล่านี้ก็ยังทำได้ไม่สมบูรณ์มากนัก

Network Slicing กับอนาคตของ เทคโนโลยีเครือข่าย (Network Slicing and the Future of Network Technology)

ท้ายที่สุดแล้ว Network Slicing เป็นมากกว่าเทคโนโลยีที่รองรับเครือข่าย 5G แต่ยังถือเป็นรากฐานสำคัญที่ขับเคลื่อนโลกของการสื่อสารในอนาคต เทคโนโลยีนี้ช่วยให้เครือข่ายมีความยืดหยุ่น และสามารถตอบสนองความต้องการเฉพาะทาง ในอนาคต Network Slicing จะมีบทบาทสำคัญในการรองรับเทคโนโลยีที่ซับซ้อน และเติบโตอย่างรวดเร็ว เช่น เมืองอัจฉริยะ (Smart City) ที่ต้องการการเชื่อมต่อที่แม่นยำ และหลากหลายแหล่งข้อมูล, การขยายตัวของ IoT ที่อุปกรณ์จำนวนมหาศาลจะต้องทำงานร่วมกันได้ และอุตสาหกรรมใหม่ ๆ

นอกจากนี้ เมื่อโลกก้าวสู่ 6G ตัว Network Slicing เองก็จะยังคงเป็นเทคโนโลยีหลักที่ช่วยให้เครือข่ายสามารถจัดสรรทรัพยากรได้อย่างชาญฉลาดเช่นเดิม รองรับความต้องการของอุตสาหกรรมใหม่ที่ยังไม่ได้เกิดขึ้นในปัจจุบัน และเป็นตัวเร่งที่ทำให้เครือข่ายในอนาคตสามารถสร้างนวัตกรรมที่เหนือความคาดหมายได้ แม้ว่า Network Slicing จะยังมีความท้าทายอยู่ แต่ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี และการปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานนี้จะกลายเป็นกุญแจสำคัญของการเชื่อมต่อในอนาคตอย่างแน่นอน