La arquitectura básica de las redes inalámbricas 5G (quinta generación) está diseñada para admitir una amplia gama de servicios, incluida la banda ancha móvil mejorada (eMBB), la comunicación ultraconfiable de baja latencia (URLLC) y la comunicación masiva de tipo máquina (mMTC). . La arquitectura se caracteriza por su flexibilidad, escalabilidad y capacidad para atender de manera eficiente diversos casos de uso. Aquí hay una exploración en profundidad de la arquitectura básica de 5G:
- Equipo de usuario (UE): El UE, también conocido como dispositivo móvil o dispositivo de usuario, es el punto final de la comunicación e incluye teléfonos inteligentes, tabletas, dispositivos IoT y más. Los UE se comunican con la red 5G para acceder a servicios e intercambiar datos.
- Red de acceso por radio (RAN):
- gNodeB (gNB): El gNodeB es la estación base en la RAN 5G, responsable de comunicarse con los UE a través de la interfaz aérea. Admite tecnologías avanzadas como formación de haces y MIMO (entrada múltiple, salida múltiple) masiva y opera en bandas de frecuencia sub-6 GHz y de ondas milimétricas (mmWave).
- Unidad centralizada (CU) y unidad distribuida (DU): el gNB se divide en CU y DU para una escalabilidad y una asignación de recursos más eficiente. La CU maneja funciones de capa superior, mientras que la DU maneja funciones de capa inferior. Esta arquitectura dividida permite un control centralizado y un procesamiento distribuido.
- Red de transporte:
- Fronthaul: El fronthaul conecta el DU con la CU en el gNB y es responsable de transmitir datos de alta capacidad entre estas unidades.
- Midhaul: El midhaul conecta el DU a la red central y proporciona el transporte necesario para la comunicación entre la red de acceso de radio y la red central.
- Red principal:
- Núcleo 5G (5GC): El 5GC es un componente clave de la arquitectura 5G, que proporciona una arquitectura basada en servicios que admite diversas funciones de red. Está diseñado para ser flexible y escalable, y adaptarse a diferentes requisitos de servicio.
- Función de gestión de acceso y movilidad (AMF): la AMF gestiona funciones relacionadas con el registro de dispositivos, la gestión de movilidad y la autenticación.
- Función de gestión de sesiones (SMF): La SMF controla y gestiona los recursos del plano de usuario durante las sesiones de datos, admitiendo servicios de alta calidad y baja latencia.
- Función del plano de usuario (UPF): La UPF es responsable del reenvío y enrutamiento de datos en el plano de usuario, lo que garantiza la transferencia eficiente de los datos del usuario.
- Gestión de datos unificada (UDM): La UDM gestiona la información relacionada con el usuario, incluidos los datos de suscripción y las credenciales de autenticación.
- Función de exposición de red (NEF): la NEF permite que aplicaciones externas accedan a funciones y servicios de red específicos, fomentando una arquitectura más abierta y programable.
- Corte de red:
- 5G introduce el concepto de división de red, lo que permite la creación de redes virtualizadas y aisladas adaptadas a casos de uso específicos. Cada segmento de red está optimizado para un tipo de servicio particular, ofreciendo recursos dedicados y funcionalidad personalizada.
- Interfuncionamiento con redes existentes:
- NodoB evolucionado (eNB): en implementaciones no independientes (NSA), las redes 5G pueden interactuar con redes 4G LTE existentes, utilizando eNB para ciertas funciones.
- Conectividad dual: La conectividad dual permite que un UE se conecte simultáneamente a redes 4G y 5G, lo que garantiza una transición perfecta durante la migración a 5G.
- Autenticación y seguridad:
- Acuerdo de autenticación y clave (AKA): AKA se utiliza para la autenticación segura de usuarios y la generación de claves en redes 5G.
- Proxy de protección de borde de seguridad (SEPP): SEPP protege los datos del usuario y proporciona una comunicación segura entre el equipo del usuario y la red central.
- Control regulatorio y de políticas:
- Función de control de políticas (PCF): La PCF define y aplica políticas relacionadas con la calidad del servicio, la asignación de recursos y el control de acceso de los usuarios.
- Servicios de ubicación:
- Servicio de ubicación unificado (ULS): El ULS proporciona servicios basados en la ubicación y admite aplicaciones que dependen de información de ubicación precisa.
- Gestión y orquestación de servicios:
- Gestión y orquestación de servicios (SMO): SMO gestiona el ciclo de vida de los servicios, garantizando una orquestación y coordinación eficiente de los recursos de la red.
En resumen, la arquitectura básica de 5G es un marco integral y flexible diseñado para soportar diversos servicios y casos de uso. Cuenta con una RAN desagregada, un núcleo 5G flexible y escalable, división de red y soporte para interfuncionamiento con redes existentes, lo que lo convierte en un habilitador clave para la próxima generación de comunicaciones inalámbricas.