Nella comunicazione wireless 5G, lo stack di protocolli si riferisce alla disposizione gerarchica dei protocolli e delle funzioni di comunicazione che consentono lo scambio di informazioni tra apparecchiature utente (UE), stazioni base (gNodeB) e vari elementi di rete. Lo stack di protocolli 5G è organizzato in più livelli, ciascuno responsabile di compiti specifici, e svolge un ruolo fondamentale nel garantire il funzionamento senza interruzioni della rete 5G.
Gli aspetti chiave dello stack di protocolli nel 5G includono:
- Architettura a strati:
- Lo stack del protocollo 5G segue un’architettura a più livelli, in cui ogni livello è responsabile di funzioni specifiche. Gli strati sono organizzati in modo gerarchico e la comunicazione tra gli strati è tipicamente governata da interfacce ben definite.
- Modello di riferimento OSI:
- Lo stack di protocolli 5G viene spesso descritto nel contesto del modello di riferimento OSI (Open Systems Interconnection). Il modello OSI è costituito da sette livelli, ciascuno dei quali affronta aspetti specifici della comunicazione. Nel contesto del 5G, i livelli chiave includono il livello fisico, il livello MAC (Medium Access Control), il livello RLC (Radio Link Control), il livello PDCP (Packet Data Convergence Protocol), il livello RRC (Radio Resource Control) e altri.
- Livello fisico:
- Il livello fisico è il livello più basso nello stack del protocollo 5G e si occupa della trasmissione e della ricezione di bit di dati grezzi tramite l’interfaccia aerea. Comprende la modulazione, la codifica e gli aspetti relativi alla trasmissione in radiofrequenza.
- Livello MAC:
- Il livello MAC è responsabile della gestione dell’accesso alle risorse radio condivise. Gestisce attività quali la pianificazione, la definizione delle priorità del traffico e la segnalazione di controllo per l’allocazione delle risorse.
- Livello RLC:
- Il livello RLC fornisce una comunicazione affidabile tra UE e gNodeB. Include funzionalità come la segmentazione e il riassemblaggio dei pacchetti di dati, il rilevamento degli errori e i meccanismi di ritrasmissione.
- Livello PDCP:
- Il livello PDCP è responsabile di funzioni quali la compressione dell’intestazione, la crittografia e la protezione dell’integrità. Garantisce il trasferimento efficiente e sicuro dei dati dell’utente tra l’UE e la rete.
- Livello RRC:
- Il livello RRC è specifico della rete di accesso radio ed è responsabile del controllo delle risorse radio. Gestisce le procedure di creazione, riconfigurazione e rilascio della connessione. Il livello RRC gestisce anche le funzioni legate alla mobilità.
- Livello NGAP (protocollo applicativo di nuova generazione):
- Nel contesto del 5G, il livello NGAP fa parte della rete 5G Core (5GC) e facilita la comunicazione tra gNodeB e 5GC. Svolge un ruolo cruciale nella gestione della mobilità, nella gestione delle sessioni e in altre funzioni chiave.
- SMF (funzione di gestione delle sessioni):
- L’SMF fa parte del 5GC ed è responsabile della gestione delle sessioni per i dati degli utenti. Svolge un ruolo fondamentale nella creazione, modifica e rilascio delle sessioni utente.
- AMF (Funzione di gestione degli accessi e della mobilità):
- L’AMF è un altro elemento chiave del 5GC ed è responsabile delle funzioni relative all’accesso e alla mobilità. Svolge un ruolo nella registrazione iniziale, nell’autenticazione e nella gestione della mobilità per gli UE.
- Comunicazione end-to-end:
- Lo stack di protocolli garantisce la comunicazione end-to-end facilitando il flusso di informazioni tra il livello dell’applicazione, attraverso i vari livelli del protocollo, fino al livello fisico e viceversa.
- Supporto per il suddivisione della rete:
- Lo stack di protocolli 5G è progettato per supportare il network slicing, consentendo la creazione di reti virtuali su misura per servizi e casi d’uso specifici. Ogni sezione di rete ha la propria istanziazione dello stack di protocolli.
- Flessibilità e adattabilità:
- Lo stack di protocolli 5G è progettato per essere flessibile e adattabile a diversi requisiti di servizio, supportando la banda larga mobile avanzata (eMBB), la comunicazione massiva di tipo macchina (mMTC) e la comunicazione ultra affidabile a bassa latenza (URLLC).
In sintesi, lo stack di protocolli nel 5G è un’architettura a strati che gestisce la comunicazione tra diverse entità nella rete. Garantisce lo scambio efficiente e affidabile di informazioni, supporta vari servizi e svolge un ruolo cruciale nel abilitare le capacità della rete 5G.