Telekomünikasyon şirketlerinin Microsoft Azure’a ilgi duymasının birçok önemli nedeni arasında ağ ve sistem yönetimi araçlarımız bulunmaktadır. Azure, dünya çapında yüz kırktan fazla ülkeye dağılmış milyonlarca sunucuyu ve birkaç yüz bin ağ öğesini yöneten sofistike ve sağlam bir çerçevenin geliştirilmesine birçok entelektüel ve mühendislik döngüsüne yatırım yapmıştır. Bu sistemleri korumak, sorunlu alanları tahmin etmek ve sorun haline gelmeden önce çözmek için yapay zekayı kullanmak ve çok büyük ve karmaşık bir sistemin performansında ve verimliliğinde şeffaflık sağlamak için araçlar ve uzmanlık geliştirdik.

Microsoft olarak, bu araçların ve uzmanlığın telekomünikasyon altyapısını yönetmek ve optimize etmek için yeniden kullanılabileceğine inanıyoruz. Bunun nedeni, telekomünikasyon operatörleri için gelişen altyapının, kendilerini küresel yönetime iyi ödünç veren uç ve bulut bilişim unsurlarını içermesidir. Bu yazıda, bulut tabanlı bir telekomünikasyon altyapısının yönetimine uyan daha ilginç teknolojilerden bazılarını açıklayacağım.

Sadece birkaç tıklamayla çalışır durumda

Bir 5G hücresel site kurmak istiyorsanız, birkaç temel gereksinim vardır. Donanımınızı (sunucular, ağ anahtarları, kablolar, güç kaynakları ve diğer bileşenler) toplayıp birbirine bağladıktan sonra, edge sunucu makinelerinizi güç ve ağ çıkışlarına bağlarsınız. Her makineye, genellikle hafif bir işletim sistemi çalıştıran standartlara dayalı bir kart yönetim denetleyicisi (BMC) aracılığıyla erişilebilecektir, örneğin makineyi ağ üzerinden uzaktan yönetmek için Linux.

BMC, gücü açıldığında, büyük olasılıkla ağa bağlı bir DHCP sunucusundan bir IP adresi alır. Ardından, bir Azure VPN Ağ Geçidi örneği oluşturulacaktır—bu, bir Azure Sanal Ağı’na (VNet) dağıtılan ve noktadan siteye VPN’ler, siteden siteye VPN’ler ve Azure ExpressRoute için VPN bağlantısı için uç nokta sağlayan Microsoft Azure tarafından yönetilen bir hizmettir. Bu ağ geçidi, şirket içi ağdan (siteden siteye) veya istemci makineden (noktadan siteye) Azure’a bağlantı noktasıdır. Özel VNet eşlemesinin kullanılması, Azure’un her makinede BMC ile konuşmasına olanak tanır.

Bu çalışmaya başladıktan sonra, ağ operatörü Azure üzerinden BMC ile konuşan betiklerin otomatik olarak çalışmasını etkinleştirebilir ve temel giriş/çıkış sistemini (BIOS) ve uygun yazılım işletim sistemi (OS) görüntülerini makineye yükleyebilir. Bu uç makineler bir işletim sistemine sahip olduktan sonra, Kubeadm gibi araçlar kullanılarak birden çok makineyi kapsayan bir Kubernetes (K8s) kümesi oluşturulabilir. K8s kümesi Microsoft Azure Arc’a bağlıdır, böylece iş yükleri Azure API’leri kullanılarak kümeye zamanlanabilir.

Azure Arc üzerinden yönetim

Microsoft Azure Arc, Azure yönetimini herhangi bir altyapıya genişleterek Azure veri hizmetlerinin her yerde dağıtılmasını sağlayan bir dizi teknolojidir. Azure veri hizmetlerinin herhangi bir K8s altyapısında çalışabilmesi için Azure yönetimi özellikle Linux ve Windows fiziksel ve sanal sunucularına ve K8s kümelerine genişletilebilir. Bu şekilde Azure Arc, şirket içinde, genel bulutta veya birden çok genel bulutta olsun, tüm telekomünikasyon altyapısı mülkünde birleşik bir yönetim deneyimi sağlar.

Bu, heterojen ortamlarının tek bir bölme görünümü ve otomasyon kontrol düzleminin yanı sıra tüm bu kaynakları tutarlı bir şekilde yönetme ve yönetme yeteneği oluşturur. Microsoft Azure portal, rol tabanlı erişim denetimi, kaynak grupları, arama ve Azure İzleyici ve Microsoft Sentinel gibi hizmetler de etkinleştirilir. Telekomünikasyon operatörlerinin aydınlattığı gibi yeni nesil ağlar için güvenlik, son zamanlarda yazdığım bir konudur.

Geliştiriciler için bu birleşik çerçeve, uygulamalarındaki iş mantığına daha fazla odaklanırken aşina oldukları araçları kullanma özgürlüğü sunar. Microsoft Arc, diğer mevcut ve yeni Microsoft teknolojileri ve hizmetleriyle birlikte, pazara taşıyıcı sınıfı bir hibrit bulut hizmeti getirecek olan Azure Operatör Dağıtılmış Hizmetlerimizin temelini oluşturur.

Ancak, vanilya Arc bağlantılı Kubernetes kümesinde radyo erişim ağı (RAN) işlevlerini çalıştırmak zordur. El ile ve satıcıya özgü ayarlama, kaynak yönetimi ve izleme yetenekleri gerektirdiğinden, farklı özelliklere sahip sunucular arasında dağıtım yapmayı ve daha fazla sanal RAN (vRAN) dağıtımı ortaya çıktıkça ölçeklendirmeyi zorlaştırır. Bu nedenle, Microsoft Azure Arc ve Azure Operator Distributed Services’a ek olarak, kümedeki RAN iş yüklerinin dağıtımını, yönetimini ve izlenmesini özel olarak geliştirmek için vanilya K8s kümelerinin üzerine yüklenen uzantılar sağlayan Kubernetes for Operator RAN (KfOR) çerçevesini geliştirdik. Bunlar, yeni nesil telekomünikasyon bulut ağlarının otomatik yönetim ve kendi kendini iyileştirme özelliklerini aydınlatmak ve vRAN’ı bulut tarafından yönetilen başka bir uygulamaya dönüştüren bir uç platform oluşturmak için gerekli temel bileşenlerdir.

Sanallaştırılmış RAN için Operatör RAN (KfOR) uzantıları için Kubernetes

Edge sunucu kaynaklarını en iyi şekilde kullanmak ve güvenilirlik sağlamak için, telekomünikasyon RAN ağ işlevleri (NF’ler) genellikle bir sunucu kümesi içindeki kapsayıcılarda çalışır ve kapsayıcı orkestrasyonu için K8’leri kullanır. Kubernetes, zengin bir bileşen ekosisteminden yararlanmamıza olanak tanısa da, uç veri merkezlerinde yüksek hizmet düzeyi sözleşmeleri, yüksek performans ve gecikmeye duyarlı RAN NF’leri çalıştırmayla ilgili çeşitli zorluklar vardır.

Örneğin, RAN NF’ler, çoğu durumda telekomünikasyon operatörüne ait olan uzak kenardaki hücre kulesine yakın çalışır. vRAN tarafından ihtiyaç duyulan yüksek kullanılabilirlik, yüksek performans ve düşük gecikme süresi için performans gereksinimleri, bir veri düzlemi geliştirme kiti (DPDK), programlanabilir anahtarlar, hızlandırıcılar ve özel iş yükü yaşam döngüsü denetleyicileriyle çalışan tek kök G/Ç sanallaştırmasının (SR-IOV) kullanılmasını gerektirir. Bu, standart K8’lerin sunduklarının çok ötesinde.

Bu zorlukların üstesinden gelmek için bu deliğe düzeltme eki uygulayan ve Azure aracılığıyla uçtan uca dağıtım, RAN yönetimi, izleme ve analiz deneyimi sağlayan KfOR’u geliştirdik.

Şekilde, Azure ve Kubernetes’in (mavi) çeşitli bileşenlerinin ve Operatörler için Azure ekibi tarafından geliştirilenlerin (yeşil) birbirine nasıl uyduğu gösterilmektedir. Özellikle, Azure ‘da bir Yönetim Azure Kubernetes Service (AKS) kümesinin çalıştırılmasına izin veren bir Azure Kaynak Sağlayıcısı (RP) ve bir Azure Yönetilen Uygulaması kullanımını gösterir. Bu denetim düzlemi yönetim kümesi daha sonra uç kümesini (Azure Arc özellikli Kubernetes iş yükü kümesi) dağıtmak ve yönetmek için açık kaynaklı ve şirket içi geliştirilmiş bileşenleri kullanabilir.

Denetim düzlemi, hem iş yükü kümesindeki çıplak düğümlerin hem de bu düğümlerde çalışan Kubernetes bileşenlerinin sağlanmasını yönetir. KfOR, iş yükü kümesinde çok satıcılı NF’lerin geliştirilmesini, dağıtımını, yönetimini ve izlenmesini basitleştirmek için özel Kubernetes uzantıları sağlar. KfOR, Kubernetes’te bulunan özel denetleyiciler, DaemonSet’ler, mutasyona uğrayan web kancaları ve özel çalışma zamanı kancaları gibi uzantı noktalarını kullanır. İşte yeteneklerine bazı örnekler:

• Konteyner süspansiyon özelliği. KfOR askıya alınmış durumda başlayan ancak gelecekte otomatik olarak etkinleştirilebilen kapsayıcılara sahip bölmeler oluşturabilir. Bu özellik, “sıcak bekleme süreleri” oluşturmak için kullanılabilir; bu, bu bölmelerin maalesef başarısız olan aktif bölmelerin yerini hemen alabileceği ve arıza süresini birkaç saniyeden birin altına düşürebileceği anlamına gelir. Ayrıca, bu özellik, bölme bağımlılıklarını belirterek bölmelerin önceden belirlenmiş bir sırada başlatılmasını sağlamak için de kullanılabilir. vRAN iş yükleri, başka bir bölmenin başlatılmadan önce belirli bir duruma ulaşmasını gerektiren bazı bölmelere sahiptir.
• Gelişmiş Kubernetes ağ yığını. KfOR DPDK kullanan gelişmiş bir ağ kitaplığı ve bu kitaplığı bir sepet kapsayıcısı kullanarak herhangi bir bölmeye otomatik olarak enjekte etmek için bir yöntem sağlar. KfOR ayrıca bu kitaplığı standart soket kitaplığından önce otomatik olarak yüklemek için bir mekanizma sağlar. Bu, standart Kullanıcı Datagram Protokolü yuvaları kullanılarak yazılan kodun, tek bir kod satırını değiştirmeden altında DPDK kullanarak mikrosaniye gecikme süresi elde etmesini sağlar.
• Bulut tabanlı kullanıcı alanı eBPF kodletleri. Genişletilmiş Berkeley paket filtresi (eBPF), çekirdek kaynak kodunu değiştirmeye veya çekirdek modüllerini yüklemeye gerek kalmadan çekirdeğin yeteneklerini güvenli ve verimli bir şekilde genişletmek için kullanılır. KfOR kullanıcı alanı eBPF kodletlerini K8s kümesine göndermek için bir mekanizma ve K8s pod ek açıklamalarını kullanarak bu kodletlerin eklenmesi için bir yöntem sağlar. Kodletler, ağ işlevlerinde kod çalıştırmada kanca noktalarına dinamik olarak bağlanır ve izleme ve analiz için kullanılabilir.
• Gelişmiş zamanlama ve küme kaynaklarının yönetimi. KfOR, yalıtılmış CPU çekirdeklerinin standart CPU çekirdeklerinden ayrı bir kaynak olarak zamanlanmasına ve kullanılmasına olanak tanıyan bir K8s cihaz eklentisi sağlar. Bu, RAN iş yüklerinin, iş parçacıklarını önceden tanımlanmış çekirdeklere sabitleme gibi el ile yapılandırma olmadan bir K8s kümesinde çalışmasını sağlar. KfOR ayrıca kapsayıcıların CPU’ları, ağ arabirimi denetleyicilerini veya kendilerine atanmamış hızlandırıcıları kullanamaması için kaynakları yalıtmak üzere özel bir çalışma zamanı kancası sağlar.

Bu özelliklerle, RAN iş yüklerinin tek tıklamayla dağıtımının yanı sıra gerçek zamanlı iş yükü geçişi ve birleştirme işlemlerini gerçekleştirdik. Sonuç olarak, KfOR enerji tasarrufu sağlamak için kullanılmayan düğümleri kapatabilir. KfOR ayrıca trafiği bir sunucudan diğerine yönlendirmek için kullanılan programlanabilir anahtarları düzgün bir şekilde yapılandırabilir. Ayrıca, KfOR ile, gelecekteki bir blogda tartışılacak olan ince taneli RAN analitiği sunabiliriz.

KfOR basit otomasyonun ötesine geçer. Uzak kenarı, vRAN’ı tek bir düğmeye tıklayarak kolayca yükleyebileceğiniz, kaldırabileceğiniz ve takas edebileceğiniz başka bir uygulama olarak ele alan gerçek bir platforma dönüştürür. vRAN satıcılarının çıplak metalin ayrıntılarını bilmelerine gerek kalmadan gerçek zamanlı performans için işlevlerinde ince ayar yapmalarına olanak tanıyan API’ler ve soyutlamalar sağlar. Bu, sanallaştırılmış olmasına rağmen, vRAN’ı manuel olarak ayarlanması gereken ve biraz farklı yapılandırmalara sahip sunucular arasında kolayca taşınabilir olmayan bir cihaz olarak ele alan mevcut vRAN çözümlerinin aksinedir.

KfOR uzantılarının dağıtımı, eklentileri iş yükü kümesinde başlatmak için yönetim kümesi kullanılarak tamamlanır. KfOR özellikleri, herhangi bir K8s dağıtımı tarafından yalnızca iş yükü bildirimine ek açıklamalar eklenerek kullanılabilir.

Güçlü, stressiz RAN yönetimi

Burada açıkladığım şey, yeni KfOR teknolojisi ile birlikte önceden var olan bulut yönetim araçlarının tam gücünün, gelişmekte olan telekomünikasyon altyapısında konuşlandırılan yakın ve uzak uç makineleri ve yazılımları yönetmek, izlemek, otomatikleştirmek ve düzenlemek için nasıl bir araya getirilebileceğidir. Donanım ve ağ kullanıma sunulduğunda, bu özellikler bir hücre sitesini etkileyici bir şekilde, herhangi bir acı çekmeden ve derin uzmanlık gerektirmeden aydınlatabilir. Sanal RAN yönetimi için özel olarak geliştirilen KfOR, müşterilerimiz için önemli bir yerleşik değere sahiptir. Azure’ın, kendi kendini yöneten ve kendi kendini onaran ağlar için gereken denenmiş ve gerçek teknolojilerin yanı sıra gelişmiş otomasyon için yapay zekayı eklemesine olanak tanır. Genel olarak, telekomünikasyon ve kurumsal pazarlardaki tekliflerimizin farklılaşmasını sağlar.