Fatiamento Inteligente de Core Network para IoT e MVNOs: Desbloqueando Potencial 5G em Redes 3G/4G

Fatiamento de rede (network slicing) é aclamado como uma das inovações mais transformadoras do 5G, mas muitas operadoras ignoram sua aplicabilidade imediata. Bart Salaets, Diretor de Engenharia de Sistemas na F5 Networks, aponta que a tecnologia já pode ser aproveitada para entregar experiências de rede personalizadas hoje.

Em essência, fatiamento de rede permite que uma operadora particione uma única infraestrutura física em múltiplas redes lógicas — cada uma projetada para atender critérios de performance distintos como throughput, latência e prioridade.

Essa capacidade é crucial conforme redes 5G evoluem para suportar amplo espectro de verticais — de automotivo e agricultura a saúde, logística e além. Fatiamento dinâmico end-to-end permite que serviços escalem recursos de rede em tempo real, correspondendo demanda de tráfego com precisão.

Por exemplo, streaming de vídeo de alta definição requer largura de banda substancial mas tolera latência moderada, enquanto veículos autônomos demandam latência ultra-baixa para garantir segurança. Alocando fatias dedicadas, operadoras podem garantir a mistura certa de recursos para cada cenário.

Redes de transporte IP tradicionais alcançam fatiamento limitado através de tecnologias VPN. Em contraste, fatiamento 5G estende-se profundamente no domínio de rádio, permitindo provisionamento de recursos da rede de acesso de rádio até o core. Esse isolamento end-to-end é o que permite, por exemplo, que um carro autônomo seja mapeado a uma fatia que garante bearers de baixa latência da estação base ao core network.

Fatiamento de Rede Hoje

Enfrentando demandas crescentes de Internet das Coisas (IoT) e Operadoras Móveis Virtuais (MVNOs), operadoras estão recorrendo a fatiamento no nível do core dentro de infraestruturas legadas 3G e 4G — redes que não suportam fatiamento no rádio.

Abordagens atuais dependem de DNS, aproveitando dados de localização e Access Point Name (APN) para rotear sessões de assinantes para Serving Gateways (SGW) e Packet Data Network Gateways (PGW). No entanto, esses métodos têm limitações chave: não podem alocar grupos de dispositivos a SGWs específicos baseados apenas em localização, e criar novo APN para cada coorte de dispositivos é trabalhoso e prejudica isolamento de diversos casos de uso IoT.

F5 Networks oferece solução prática: o GTP Session Director, que substitui roteamento DNS convencional por decisões granulares, orientadas por política, na camada GTP.

Toda sessão GTP iniciada por dispositivo de usuário final é interceptada pelo Session Director. Políticas locais — como ranges de IMSI, tipos de dispositivo ou identificadores de aplicação — direcionam a sessão para SGW ou PGW escolhido. Por exemplo, implantação de medição inteligente pode alocar todos dispositivos com IMSIs dentro de range específico a conjunto dedicado de SGWs, garantindo performance previsível.

O mesmo princípio aplica-se a MVNOs compartilhando APN de uma operadora. Mapeando range de IMSI de um MVNO, o Session Director roteia seu tráfego para PGW dedicado que lida exclusivamente com sessões do MVNO, fornecendo isolamento claro sem necessidade de APNs adicionais.

Embora 3GPP tenha introduzido conceitos de pré-5G slicing como DECOR e eDECOR, o GTP Session Director destaca-se por entregar granularidade tipo-slice sem requerer novos atributos ou upgrades de core network. Operadoras podem assim aproveitar seus ativos SGW e PGW existentes para suportar novos casos de uso e manter flexibilidade.

Autor: Bart Salaets, Diretor de Engenharia de Sistemas, F5 Networks