Der 5G-Kern, oft auch als 5G-Kernnetzwerk bezeichnet, ist ein grundlegender Bestandteil der 5. Generation von Mobilfunknetzen (5G). Es stellt eine bedeutende Weiterentwicklung der Kernnetzwerke früherer Generationen dar und führt neue Architekturen, Protokolle und Funktionen ein, um den Anforderungen neuer Anwendungen und Dienste gerecht zu werden. Der 5G-Kern ist darauf ausgelegt, Enhanced Mobile Broadband (eMBB), ultrazuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz (URLLC) und Massive Machine-Type Communications (mMTC) zu unterstützen. Hier sind die wichtigsten Aspekte des 5G-Kerns:
- Servicebasierte Architektur (SBA):
- Konzept: Der 5G-Kern verwendet eine servicebasierte Architektur und legt Wert auf einen modularen und flexiblen Ansatz. Diese Architektur basiert auf Diensten und Funktionen, die über klar definierte Schnittstellen miteinander kommunizieren. Es ermöglicht eine einfachere Integration neuer Dienste und Anwendungen.
- User Plane Function (UPF) und Control Plane Function (CPF):
- UPF: Der UPF ist für die Abwicklung des Benutzerdatenverkehrs verantwortlich. Es verwaltet das Routing, die Weiterleitung und die Optimierung von Datenpaketen und trägt so zu geringer Latenz und hohen Datenraten bei.
- CPF: Das CPF verwaltet Signal- und Steuerfunktionen. Es übernimmt Aufgaben wie Benutzerauthentifizierung, Richtliniendurchsetzung und Mobilitätsmanagement. Die Trennung von UPF und CPF verbessert die Skalierbarkeit und die Effizienz der Ressourcenzuweisung.
- Netzwerk-Slicing:
- Konzept: Network Slicing ist eine Schlüsselfunktion des 5G-Kerns und ermöglicht die Erstellung mehrerer virtueller Netzwerke auf einer gemeinsam genutzten physischen Infrastruktur. Jeder Netzwerkabschnitt ist auf bestimmte Anwendungsfälle oder Branchen zugeschnitten und gewährleistet so eine optimale Leistung und Ressourcenzuweisung basierend auf individuellen Anforderungen.
- Cloud-native Architektur:
- Konzept: Der 5G-Kern ist mit einer Cloud-nativen Architektur konzipiert, die Containerisierung und Microservices nutzt. Dieser Ansatz verbessert die Skalierbarkeit, Flexibilität und Effizienz und ermöglicht eine schnelle Bereitstellung und Aktualisierung von Netzwerkfunktionen.
- Kontroll- und Benutzerebenentrennung (CUPS):
- Konzept: CUPS beinhaltet die Trennung der Funktionen der Steuerungsebene von den Funktionen der Benutzerebene. Diese Trennung verbessert die Skalierbarkeit und ermöglicht eine effizientere Ressourcennutzung, was zu einer verbesserten Netzwerkleistung beiträgt.
- Service-Orchestrierung und Automatisierung:
- Konzept: Der 5G-Kern umfasst Dienstorchestrierung und Automatisierung, um Netzwerkverwaltungsaufgaben zu rationalisieren. Automatisierte Prozesse ermöglichen eine dynamische Ressourcenzuweisung, Echtzeitoptimierung und eine effiziente Handhabung von Netzwerkereignissen.
- Zusammenarbeit mit Legacy-Technologien:
- Konzept: Der 5G-Kern ist für die Zusammenarbeit mit bestehenden 4G-LTE-Netzwerken und anderen Legacy-Technologien konzipiert. Dies gewährleistet einen reibungslosen Übergang zu 5G und ermöglicht es den Betreibern, ihre bestehende Infrastruktur zu nutzen und gleichzeitig schrittweise 5G-Funktionen einzuführen.
- Sicherheitsverbesserungen:
- Konzept: Der 5G-Kern umfasst robuste Sicherheitsmechanismen, um der sich entwickelnden Bedrohungslandschaft zu begegnen. Es führt verbesserte Authentifizierungsmethoden, Verschlüsselungstechniken und Datenschutzmaßnahmen ein, um die Vertraulichkeit und Integrität der Benutzerdaten sicherzustellen.
Der 5G-Kern spielt eine entscheidende Rolle bei der Verwirklichung der Vision eines hochgradig vernetzten und vielseitigen Netzwerks, das in der Lage ist, eine breite Palette von Anwendungen und Diensten mit unterschiedlichen Anforderungen zu unterstützen. Seine architektonischen Fortschritte tragen zur Effizienz, Flexibilität und Skalierbarkeit bei, die für das 5G-Zeitalter erforderlich sind.