Quali sono gli stack di protocolli utilizzati nel 5G?

Nel 5G esistono due stack di protocolli primari: il piano di controllo e il piano utente. Il piano di controllo gestisce le funzioni di segnalazione e controllo, tra cui NR per le comunicazioni radio, NGAP per la comunicazione core network-RAN, NAS per mobilità e sicurezza, RRC per il controllo delle risorse radio e SMF per la gestione delle sessioni.

Sul piano utente, PDCP gestisce l’ottimizzazione dei pacchetti di dati, RLC garantisce l’affidabilità, MAC gestisce l’accesso al canale radio e PHY supervisiona la trasmissione fisica. Insieme, questi stack di protocolli facilitano una comunicazione efficiente e affidabile nelle reti 5G, supportando velocità dati elevate e bassa latenza per varie applicazioni.

Entriamo nei dettagli di ciascuno:

Stack di protocolli del piano di controllo:

Il piano di controllo gestisce le funzioni di segnalazione e controllo per l’impostazione e la gestione delle connessioni nelle reti 5G. È responsabile di attività quali autenticazione, autorizzazione, gestione della mobilità e creazione di sessioni.

Lo stack di protocolli del piano di controllo è costituito da diversi protocolli chiave:

NR (New Radio): NR è il protocollo di interfaccia aerea in 5G, responsabile della comunicazione radio tra i dispositivi utente (UE) e le stazioni base (gNB). Utilizza tecniche OFDM (Multiplexing a divisione di frequenza ortogonale) e tecniche avanzate MIMO (Multiple-Input, Multiple-Output) per una trasmissione efficiente dei dati.
NGAP (Protocollo applicativo di nuova generazione): NGAP viene utilizzato per la comunicazione tra la rete principale 5G e la rete di accesso radio (RAN). Gestisce funzioni come handover, gestione della mobilità e controllo delle risorse del piano utente.
NAS (Non-Access Stratum): NAS è responsabile della gestione della mobilità, della sicurezza e della creazione di sessioni per gli UE. Si occupa di funzioni come procedure di collegamento e scollegamento, autenticazione e gestione delle chiavi.
RRC (Radio Resource Control): RRC è responsabile del controllo delle risorse radio nella RAN. Gestisce l’istituzione, la configurazione e il rilascio delle connessioni radio, garantendo un utilizzo efficiente delle risorse.
SMF (Funzione di gestione delle sessioni): SMF gestisce le sessioni utente ed è responsabile dell’applicazione delle policy, della creazione delle sessioni e del controllo della qualità del servizio (QoS).

Stack di protocolli del piano utente:

Il piano utente gestisce l’effettivo trasferimento dei dati tra i dispositivi utente e la rete. Si concentra sulla trasmissione efficiente dei pacchetti di dati senza ritardi di elaborazione significativi.

Lo stack di protocolli del piano utente include:

PDCP (Packet Data Convergence Protocol): PDCP fornisce compressione dell’intestazione, crittografia e protezione dell’integrità per i pacchetti di dati dell’utente. Aiuta a ottimizzare l’efficienza della trasmissione dei dati.
RLC (Radio Link Control): RLC è responsabile della segmentazione, del riordino e della correzione degli errori dei pacchetti di dati per garantire una trasmissione affidabile sull’interfaccia radio.
MAC (Medium Access Control): MAC gestisce la pianificazione e il multiplexing dei pacchetti di dati sul canale radio. Gestisce le risorse e garantisce un accesso efficiente allo spettro radio.
PHY (livello fisico): Il livello PHY è responsabile della trasmissione fisica dei dati tramite le onde radio. Include schemi di modulazione e codifica, nonché tecniche MIMO per migliorare la velocità e la copertura dei dati.

Questi stack di protocolli lavorano insieme per consentire una comunicazione continua nelle reti 5G, offrendo velocità dati elevate, bassa latenza e supporto per un’ampia gamma di applicazioni, tra cui IoT e comunicazioni ultra affidabili. L’uso di questi protocolli garantisce che ci sia sempre una struttura chiara con funzioni specifiche associate a ciascun livello della rete 5G.