Vereinfacht gesagt besteht die 5G-Architektur aus drei Hauptkomponenten: dem User Equipment (UE), dem Radio Access Network (RAN) und dem 5G Core Network. Diese Elemente arbeiten zusammen, um verbessertes mobiles Breitband, äußerst zuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz und massive maschinenartige Kommunikation bereitzustellen. Hier ist eine vereinfachte Aufschlüsselung:
1. Benutzerausrüstung (UE):
- Definition: Das UE ist das Endbenutzergerät, z. B. Smartphones, Tablets oder andere verbundene Geräte.
- Funktion: Es interagiert mit dem 5G-Netzwerk, um Daten und Dienste zu senden und zu empfangen.
- Beispiele: Smartphones, IoT-Geräte, Laptops.
2. Radio Access Network (RAN):
- Komponenten: RAN umfasst gNB (5G New Radio) und das NG-RAN (Next-Generation Radio Access Network).
- Funktion: RAN erleichtert die drahtlose Kommunikation zwischen dem UE und dem 5G-Kernnetzwerk.
- gNB: Der gNB ist für die drahtlose Übertragung und den Empfang verantwortlich und unterstützt Funktionen wie Massive MIMO und Beamforming.
- NG-RAN: Es umfasst die gNBs und zugehörige Kontrollfunktionen.
3. 5G-Kernnetzwerk:
- Komponenten: Der 5G-Kern umfasst verschiedene Netzwerkfunktionen und -einheiten.
- Funktionen:
- AMF (Access and Mobility Management Function): Verwaltet Mobilität, Zugriff und Übergaben.
- SMF (Sitzungsverwaltungsfunktion): Steuert den Aufbau, die Änderung und die Beendigung von Sitzungen.
- UPF (User Plane Function): Verarbeitet Benutzerdaten in der Datenebene.
- UDM (Unified Data Management): Verwaltet Abonnentendaten und Authentifizierung.
- AUSF (Authentication Server Function): Verwaltet die Benutzerauthentifizierung.
- PCF (Policy Control Function): Erzwingt Richtlinien für QoS und Zugriffskontrolle.
- Interaktionen: Diese Funktionen arbeiten zusammen, um Konnektivität bereitzustellen, Sitzungen zu verwalten und Sicherheit zu gewährleisten.
4. Wichtige Überlegungen:
- Network Slicing: 5G unterstützt Network Slicing und ermöglicht so die Erstellung virtualisierter Netzwerke für verschiedene Anwendungsfälle.
- Servicebasierte Architektur: Es übernimmt eine servicebasierte Architektur, die Flexibilität und Skalierbarkeit fördert.
- Cloud-nativer Ansatz: Die 5G-Architektur verfolgt einen Cloud-nativen Ansatz für Agilität und Ressourceneffizienz.
- End-to-End-Konnektivität: Die Architektur ermöglicht End-to-End-Konnektivität und Dienste im gesamten Netzwerk.
5. Anwendungsfälle:
- Enhanced Mobile Broadband (eMBB): Bietet hohe Datenraten für Anwendungen wie Video-Streaming und das Herunterladen großer Dateien.
- Ultra-Reliable Low Latency Communications (URLLC): Unterstützt geschäftskritische Anwendungen mit geringer Latenz und hoher Zuverlässigkeit.
- Massive Machine-Type Communications (mMTC): Ermöglicht die Konnektivität für eine große Anzahl von IoT-Geräten.
6. Entwicklung gegenüber früheren Generationen:
- Aufbauend auf 4G LTE: 5G baut auf der Grundlage von 4G LTE auf und führt neue Funktionen und Fähigkeiten ein.
- Abwärtskompatibilität: 5G-Netzwerke sind so konzipiert, dass sie mit 4G-LTE-Netzwerken koexistieren und Abwärtskompatibilität bieten.
7. Dynamische Anpassung:
- Adaptive Modulation: Das System passt Modulationsschemata und andere Parameter basierend auf Echtzeitbedingungen dynamisch an.
- Dynamic Spectrum Sharing: Ermöglicht die flexible Nutzung verfügbarer Spektrumressourcen.
8. Globale Standardisierung:
- ITU und 3GPP: Die International Telecommunication Union (ITU) und das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) tragen zu globalen Standards für 5G bei.
9. End-to-End-Konnektivität:
- Vom UE zum Kern: Die 5G-Architektur gewährleistet eine nahtlose Konnektivität vom Benutzergerät über das Funkzugangsnetzwerk zum Kernnetzwerk.
Zusammenfassend besteht die vereinfachte 5G-Architektur aus der Benutzerausrüstung, dem Funkzugangsnetzwerk (bestehend aus gNB und NG-RAN) und dem 5G-Kernnetzwerk (mit verschiedenen Funktionen). Zusammen ermöglichen diese Komponenten vielfältige Anwendungsfälle und liefern verbessertes mobiles Breitband, äußerst zuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz und massive maschinenartige Kommunikation in einem dynamisch adaptiven und global standardisierten Rahmen.