El núcleo 5G y la red de acceso por radio (RAN) son dos componentes fundamentales de una red móvil de quinta generación (5G). Estos elementos funcionan en conjunto para habilitar las capacidades y servicios avanzados asociados con 5G. Aquí hay una explicación detallada tanto del 5G Core como de la RAN:
1. Red central 5G:
- Definición: El núcleo 5G, también conocido como núcleo de próxima generación (NGC), es un componente arquitectónico clave que sirve como inteligencia central de la red 5G.
- Funciones y componentes:
- AMF (Función de gestión de acceso y movilidad): gestiona la movilidad, el acceso y los traspasos de equipos de usuario (UE).
- SMF (Función de gestión de sesiones): Controla el establecimiento, modificación y terminación de sesiones.
- UPF (función de plano de usuario): maneja los datos del usuario en el plano de datos, incluido el enrutamiento y reenvío de paquetes.
- UDM (Gestión de datos unificada): Gestiona los datos y la autenticación del suscriptor.
- AUSF (Función de servidor de autenticación): Realiza la autenticación de usuarios y la distribución de claves.
- PCF (función de control de políticas): aplica políticas de calidad de servicio (QoS) y control de acceso.
- Arquitectura basada en servicios: 5G Core adopta una arquitectura basada en servicios, que ofrece un enfoque modular y flexible para la prestación de servicios.
- Soporte de segmentación de red: permite la creación de redes virtualizadas (porciones de red) para casos de uso específicos con requisitos únicos.
- Servicios de conectividad: 5G Core proporciona servicios de conectividad de extremo a extremo, lo que garantiza una comunicación fluida entre los UE.
2. Red de acceso radioeléctrico (RAN):
- Definición: La RAN es la parte de la red que conecta los UE al 5G Core. Incluye tanto 5G New Radio (gNB) como NG-RAN (red de acceso de radio de próxima generación).
- Componentes:
- gNB (5G New Radio): gNB es el componente principal responsable de la comunicación inalámbrica y admite funciones como Massive MIMO y formación de haces.
- NG-RAN (RAN de próxima generación): NG-RAN engloba los gNB y las funciones de control asociadas a ellos.
- Funciones clave:
- Transmisión inalámbrica: El gNB maneja la transmisión y recepción de señales inalámbricas, soportando diversas bandas de frecuencia.
- Beamforming: utiliza tecnologías de antena avanzadas, como la formación de haces, para mejorar la calidad y la cobertura de la señal.
- MIMO masivo: incorpora tecnología masiva de múltiples entradas y múltiples salidas para mejorar la eficiencia y la capacidad espectral.
- Comunicaciones de baja latencia: RAN contribuye a lograr una latencia ultrabaja para aplicaciones como URLLC (comunicaciones ultrafiables de baja latencia).
- Conectividad de backhaul: la RAN está conectada al núcleo 5G y otros componentes de la red a través de enlaces de backhaul, lo que garantiza la conectividad y el intercambio de datos.
- Compartir espectro dinámico: permite la asignación dinámica y el uso compartido de recursos de espectro disponibles para optimizar el rendimiento de la red.
3. Interacciones entre 5G Core y RAN:
- Separación del plano de control y de usuario: la arquitectura 5G separa el plano de control (a cargo del 5G Core) y el plano de usuario (a cargo de la RAN), promoviendo la flexibilidad y la escalabilidad.
- Orquestación: el 5G Core organiza las funciones y servicios generales de la red, instruyendo a la RAN sobre cómo manejar las sesiones de usuario y la conectividad.
- Aplicación de políticas: el PCF en 5G Core aplica políticas relacionadas con la QoS y el control de acceso, lo que influye en el comportamiento de la RAN.
4. Casos de uso y servicios:
- Banda ancha móvil mejorada (eMBB): 5G Core y RAN trabajan juntos para ofrecer altas velocidades de datos para aplicaciones como transmisión de video y descargas de archivos grandes.
- Comunicaciones ultrafiables de baja latencia (URLLC): la RAN, junto con el núcleo 5G, admite aplicaciones URLLC que requieren baja latencia y alta confiabilidad.
- Comunicaciones masivas de tipo máquina (mMTC): la RAN facilita la conectividad para una gran cantidad de dispositivos IoT como parte de los servicios mMTC.
5. Consideraciones de seguridad:
- Funciones de seguridad: Tanto 5G Core como RAN incorporan mecanismos de seguridad sólidos para proteger los datos del usuario, evitar el acceso no autorizado y garantizar la integridad de las comunicaciones.
- Autenticación y autorización: el AUSF en el 5G Core maneja la autenticación del usuario, mientras que la RAN garantiza el acceso seguro según el estado de autenticación.
6. Estandarización global:
- UIT y 3GPP: La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) y el Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP) contribuyen a los estándares globales tanto para 5G Core como para RAN, garantizando la interoperabilidad y la compatibilidad.
7. Evolución de la red:
- Avances continuos: a medida que las redes 5G evolucionan, es posible que haya avances continuos tanto en 5G Core como en RAN para introducir nuevas funciones, mejorar el rendimiento y admitir casos de uso emergentes.
En resumen, 5G Core y RAN son componentes integrales de una red 5G, que trabajan en colaboración para ofrecer banda ancha móvil mejorada, comunicaciones ultraconfiables de baja latencia y comunicaciones masivas tipo máquina. El 5G Core proporciona la inteligencia central y la orquestación de servicios, mientras que la RAN maneja los aspectos de transmisión y conectividad inalámbrica, habilitando colectivamente las capacidades y servicios asociados con 5G.