Nel contesto delle reti mobili di quinta generazione (5G), l’Evolved Packet Core (EPC) subisce una trasformazione nel 5G Core (5GC), rappresentando un cambiamento fondamentale nell’architettura della rete core. Il 5G Core è progettato per soddisfare i diversi ed esigenti requisiti dei servizi 5G, offrendo funzionalità migliorate rispetto alle precedenti reti LTE (Long-Term Evolution). Esploriamo il ruolo e le funzioni dell’EPC all’interno del 5G Core:
Packet Core (EPC) evoluto nel core 5G:
- Evoluzione da EPC a 5G Core:
- L’evoluzione da EPC a 5G Core significa un cambiamento di paradigma nell’architettura della rete core per allinearsi alle caratteristiche e ai requisiti unici del 5G. Mentre l’EPC fungeva da rete principale per le reti LTE e 4G, il 5G Core introduce un’architettura più flessibile e modulare nota come Service-Based Architecture (SBA).
- Componenti chiave del 5G Core:
- Il 5G Core è costituito da diversi componenti chiave, ciascuno dei quali svolge funzioni specifiche per abilitare funzionalità e servizi avanzati. Componenti degni di nota includono la funzione di gestione dell’accesso e della mobilità (AMF), la funzione di gestione della sessione (SMF), la funzione del piano utente (UPF), la funzione di esposizione alla rete (NEF) e altri.
- Funzione di gestione dell’accesso e della mobilità (AMF):
- L’AMF è un elemento critico nel Core 5G responsabile della gestione dell’accesso e della mobilità degli User Equipment (UE), che include dispositivi come smartphone e dispositivi IoT. Gestisce attività quali registrazione, autenticazione e gestione della mobilità per garantire una connettività senza interruzioni mentre gli UE si spostano all’interno della rete.
- Funzione di gestione della sessione (SMF):
- L’SMF svolge un ruolo centrale nella gestione delle sessioni all’interno del 5G Core. È responsabile di stabilire, modificare e terminare le sessioni per i dati dell’utente, garantendo una comunicazione efficiente tra UE e reti esterne. SMF supporta anche la gestione dinamica della QoS (Quality of Service) per diversi servizi.
- Funzione piano utente (UPF):
- L’UPF è un componente critico che gestisce il piano dati dell’utente all’interno del 5G Core. È responsabile dell’instradamento e dell’inoltro dei pacchetti di dati dell’utente tra l’UE e le reti esterne, garantendo un trasferimento dati a bassa latenza e ad alto throughput. L’UPF supporta funzionalità come il network slicing per requisiti di servizio personalizzati.
- Funzione di esposizione in rete (NEF):
- La NEF facilita l’esposizione delle capacità e dei servizi di rete ad applicazioni e servizi di terze parti. Consente a entità esterne di richiedere informazioni e invocare servizi all’interno del 5G Core, consentendo lo sviluppo di applicazioni innovative e personalizzate.
- Gestione unificata dei dati (UDM):
- L’UDM è responsabile della gestione dei dati relativi agli abbonati all’interno del 5G Core. Include funzionalità come la gestione degli abbonamenti, le credenziali di autenticazione e le informazioni sulle policy. L’UDM garantisce un accesso sicuro e autorizzato alla rete.
- Funzione di controllo delle politiche (PCF):
- Il PCF è responsabile del controllo delle politiche all’interno del 5G Core. Definisce e applica le policy relative a QoS, gestione del traffico e allocazione delle risorse di rete in base ai requisiti del servizio e ai profili utente.
- Infrastruttura di autenticazione e autorizzazione (AAI):
- L’AAI fornisce servizi di autenticazione e autorizzazione all’interno del 5G Core. Garantisce l’accesso sicuro degli UE alla rete, convalidando la loro identità e autorizzando l’uso delle risorse di rete.
- Supporto per il suddivisione della rete:
- Una delle caratteristiche principali del 5G Core è il supporto per il network slicing. Il network slicing consente la creazione di reti virtualizzate e isolate con caratteristiche personalizzate per soddisfare i requisiti specifici di diversi servizi, applicazioni e settori.
- Interfacce:
- Il 5G Core include una serie di interfacce ben definite, come N1, N2, N3 e altre, che facilitano la comunicazione tra i suoi componenti. Queste interfacce consentono lo scambio di segnalazioni e dati degli utenti, garantendo connettività e fornitura di servizi senza soluzione di continuità.
- Architettura basata sui servizi (SBA):
- L’SBA è un concetto architettonico fondamentale nel 5G Core. Si allontana dalla tradizionale architettura incentrata sui nodi dell’EPC verso un approccio più flessibile e modulare in cui le funzioni di rete sono implementate come servizi. Ciò consente una scalabilità, una flessibilità e una capacità di adattamento più semplici all’evoluzione dei requisiti del servizio.
Vantaggi e progressi:
- Funzionalità migliorate:
- Il 5G Core introduce funzionalità avanzate come la bassa latenza ultra affidabile, la comunicazione massiccia di tipo macchina e la banda larga mobile potenziata, soddisfacendo un’ampia gamma di casi d’uso e servizi.
- Allocazione dinamica delle risorse:
- Il 5G Core supporta l’allocazione dinamica delle risorse, consentendo un utilizzo efficiente delle risorse di rete in base alla domanda in tempo reale e ai requisiti di servizio.
- Flessibilità di slicing della rete:
- Il network slicing consente agli operatori di creare reti personalizzate e virtualizzate per soddisfare le esigenze specifiche di diversi settori, garantendo flessibilità e adattabilità.
- Supporto per la comunicazione IoT e M2M:
- Il 5G Core è progettato per supportare gli enormi requisiti di connettività dell’Internet of Things (IoT) e della comunicazione Machine-to-Machine (M2M), consentendo un’ampia gamma di applicazioni e servizi.
- Interoperabilità e standardizzazione:
- Il 5G Core beneficia degli sforzi di standardizzazione globale da parte di organizzazioni come 3GPP, garantendo l’interoperabilità tra le apparecchiature di diversi fornitori e promuovendo un ecosistema 5G unificato.
In sintesi, l’Evolved Packet Core (EPC) nel 5G Core rappresenta un’evoluzione significativa nell’architettura della rete core, introducendo componenti e funzionalità avanzate per supportare i diversi ed esigenti requisiti dei servizi 5G. La transizione dall’EPC al 5G Core è in linea con la visione di consentire nuovi casi d’uso, applicazioni e settori attraverso l’implementazione della tecnologia 5G.