متطلبات جودة الخدمة في شبكات 5G

تلعب الثقة في شبكات الاتصالات المتطورة دورًا مهمًا كمحرك للنجاح التكنولوجي والسوق لأي تقنية أو خدمات اتصالات، حيث تركز معظم الأساليب التكنولوجية لهذه المشكلة فقط على أمان الشبكة ولا تتضمن عاملًا مثل جودة الخدمة (QoS)، والتي تلعب أيضًا دورًا مهمًا في تكوين الثقة من كل من المستهلكين والمنظم.

أساسيات متطلبات جودة الخدمة في شبكات 5G

ستكون تقنية الهاتف المحمول (5G) المستقبلية محركًا لتطوير الاتصالات، ويعد تكوين الثقة في شبكات (5G) أحد المهام الرئيسية للمطورين، كما يتم تحديد متطلبات جودة الخدمة لشبكات الجيل الخامس على أساس ثلاثة نماذج أعمال رئيسية للخدمات وهي: (xMBB) و(M-MTC) و(U-MTC) والحاجة إلى ضمان ثقة المستخدم في الشبكات.

كما يتم تشكيل متطلبات البنية التحتية لكيانات شبكة التحكم في جودة الخدمة وإدارة الطيف التي تستند إلى مبادئ المحاكاة الافتراضية لوظيفة الشبكة (NFV)، وإن الثقة في شبكة الاتصالات تؤثر بشكل كبير على اختيار المستهلكين لمشغل الاتصالات، وتنظيم أنشطة المشغلين من قبل هيئات الدولة فضلاً عن طلب السوق على خدمات ومعدات الاتصال.

للثقة في تكنولوجيا الشبكات أو الاتصالات جوانب سوقية وتنظيمية يمكن أن تسهم في تطوير الشبكة والتكنولوجيا وزيادة جاذبية الخدمات، لذلك يجب أن تتوافق تقنيات الشبكات والاتصالات مع متطلبات السوق والمتطلبات التنظيمية للثقة.

ملاحظة:“QoS” هي اختصار لـ “Quality of Service” و”NFV” هي اختصار لـ “Network functions virtualization”.

ملاحظة:“MTC” هي اختصار لـ “Machine Type Communication” و”xMBB” هي اختصار لـ “Mobile Broadband”.

تطور متطلبات جودة الخدمة في شبكات 5G

مع توسع شبكات الجيل الخامس تظهر نماذج أعمال جديدة، حيث سيكون تعدد الإيجارات ومشاركة البنية التحتية النشطة عوامل تمكين رئيسية لها، ومع هذه الفرص الجديدة تظهر مخاطر أمنية جديدة في شكل مشهد تهديد معقد ومتطور لشبكات الجيل الخامس، وهو أحد التحديات الرئيسية التي تواجه انتشار الجيل الخامس.

كما يمكن للخصوم استغلال نقاط الضعف المرتبطة بمشاركة الموارد لأداء حركات جانبية تستهدف موارد المستأجرين الآخرين، بالإضافة إلى تشويش صفو خدمات الجيل الخامس المقدمة أو حتى موارد البنية التحتية وعلاوةً على ذلك فإنّ نماذج الأمان، والثقة الحالية ليست كافية للرد على ديناميكية تهديدات البنية التحتية للجيل الخامس ولا مع المخاطر الأمنية متعددة المستأجرين.

يتم حاليًا اعتماد الجيل الخامس من شبكات الهاتف المحمول (5G) كحل لموازنة الطلب سريع التطور من المستخدمين والمستأجرين لتغطية الشبكة، وكذلك عرض النطاق الترددي ووقت الاستجابة وسعة البيانات التي لا يمكن تغطيتها من قبل الأجيال السابقة أي (3G) و(4G)، كما يتطلب العدد المتزايد باستمرار من الأجهزة المحمولة استخدامًا أكثر كفاءة للبنى التحتية لشبكات الهاتف المحمول، والتي يتم إنجازها في (5G) من خلال اعتماد تقنيات مثل المحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة (NFV).

تستفيد (NFV) من الأجهزة الشائعة لتطوير طبقة افتراضية، ممّا يسمح بمشاركة موارد الشبكة في قطاعات مختلفة من البنية التحتية للجيل الخامس، مثل (Mobile Core) أو شبكة الوصول اللاسلكي (RAN) أو النقل أو (Mobile Edge) أي المحطات الأساسية.

ملاحظة: “RAN” هي اختصار لـ “Radio Access Network”.

أهمية متطلبات جودة الخدمة في شبكات 5G

يمكن تكوين الموارد المشتركة عبر البنية التحتية للشبكة وتوصيلها لبناء شبكات منطقية متعددة المستأجرين تسمى شرائح الشبكة، وقد تنتمي شرائح الشبكة إلى ثلاث فئات رئيسية بناءً على متطلبات التطبيق والشبكة، وهذه الفئات هي النطاق العريض المتنقل المحسّن (eMBB) لتطبيقات دفق الفيديو والمحتوى والاتصالات الضخمة من نوع الآلة (mMTC) للتطبيقات واسعة النطاق مع العديد من الاتصالات، والاتصالات فائقة الموثوقية منخفضة زمن الانتقال (URLLC) للتطبيقات المهمة باستخدام متطلبات الوقت.

بناءً على المتطلبات تتضمن كل فئة أنواعًا متنوعة من موارد الأجهزة المحمولة المشتركة التي عادةً ما تكون وظائفها افتراضية مع ما يسمى بوظائف الشبكة الافتراضية (VNF)، حيث يتم استخدام تكوين الموارد و(VNF) عبر قطاعات البنية التحتية (5G) المشتركة لتشكيل شبكة متعددة المستأجرين، وعلاوةً على ذلك يمكن أن تكون الموارد إمّا وظائف شائعة، مثل بروتوكول إدارة الشبكة البسيط (SNMP) أو مخصصة مثل بروتوكول التطبيق المقيد (CoAP).

على الرغم من الفوائد التي يجلبها العدد المتزايد من الأجهزة المحمولة بالإضافة إلى شرائح الشبكة متعددة المستأجرين إلّا أنّها تتيح أيضًا زيادة هائلة في مشهد التهديدات لشبكات (5G)، وبالإضافة إلى ذلك يجعل تعدد الإيجارات هذا المشهد ديناميكيًا.

كما يتم تقديم تهديدات يوم الصفر الجديدة باستمرار وفي هذا السياق قد يتنصت الخصوم بسهولة على اتصالات شبكة (5G)، ويكتسبون وصولاً غير مصرح به إلى شرائح الشبكة ثم يطلقون إجراءات ضارة لتعريض عملية البنية التحتية للهاتف المحمول للخطر أو البيانات المتبادلة من قبل المستخدمين أو المستأجرين.

ملاحظة: “SNMP” هي اختصار لـ “Simple Network Management Protocol” و”CoAP” هي اختصار لـ “Constrained Application Protocol”.

بنية متطلبات جودة الخدمة في شبكات 5G

إنّ تعقيد البنية المرجعية لـ (NFV) بالإضافة إلى الأصول الهامة المتعددة التي تحتويها تجعلها عرضة للهجمات الإلكترونية والتي بصرف النظر عن التأثير المجتمعي، تؤدي إلى عواقب كارثية لمشغلي شبكات الهاتف المحمول (MNOs) ومستأجريها ومقدمو خدمات الاتصالات (CSPs).

يؤدي الافتقار إلى أفضل الممارسات لحماية البنى التحتية للجوّال من الهجمات الإلكترونية إلى زيادة المخاطر الأمنية وإعاقة اعتماد شبكات الجيل الخامس، وعلاوةً على ذلك فهي مرتبطة في الغالب بآليات المصادقة والترخيص والتي يمكن مع ذلك استغلالها من قبل الخصوم باستخدام نقاط الضعف الموجودة.

السبب وراء ذلك هو أنّ الثقة هي مفهوم ديناميكي يجب تكييفه باستمرار مع المتطلبات والتقنيات وبيئات الإنفاذ الجديدة مع كون أنظمة (5G) البيئية مجالًا، حيث ستكون نماذج الثقة أساسية في الحفاظ على اتصالات أمنية وجديرة بالثقة من البداية إلى النهاية بين ألأطراف الفاعلة، ويتم تمكين تنسيق شريحة شبكة جدير بالثقة عبر مجالات متعددة أو بناء ثقة عبر المجالات في شبكات الجيل الخامس المعرفة بالبرمجيات.

ملاحظة:“MNO” هي اختصار لـ “Mobile Network Operator” و”CSP” هي اختصار لـ “Communication service providers”.

كيفية مواجهة مشاكل جودة الخدمة في شبكات 5G

لمواجهة هذه التحديات يجب تقديم آليات أمان وثقة جديدة لتنفيذ العزل الكامل في شرائح الشبكة وكذلك منع الكيانات غير المصرح بها من الوصول إلى البنية التحتية (5G)، وعلاوةً على ذلك بصرف النظر عن البنية التحتية (5G) يجب أن تغطي الآليات سيناريوهات متعددة المجالات، حيث يتم تحديد كل مجال وفقًا لوجهة النظر الإدارية أي مجموعة الموارد التي تنتمي إلى مالك مورد معين.

وعلى وجه التحديد تتطلب مجموعة متنوعة من آليات وبروتوكولات الاتصال المستخدمة في القطاعات المختلفة للبنية التحتية (5G)، وكذلك البيئات متعددة المجالات وتقنيات كشف متقدمة يمكنها تفسير أوامر مستوى التحكم والبيانات.

ملاحظة:“IoT” هي اختصار لـ “Internet of Things”.

في النهاية، تتعهد (5G) بجلب النطاق العريض الثقة إلى المناطق التي يصعب الوصول إليها وربط المؤسسات بعملائها بطرق لم تكن ممكنة من قبل وإطلاق العنان لعالم جديد متصل بأجهزة إنترنت الأشياء (IoT) باعتماد جودة الخدمة.