De 5G-architectuur is een alomvattend raamwerk dat de structuur en componenten van een mobiel netwerk van de vijfde generatie (5G) definieert. Het introduceert aanzienlijke verbeteringen ten opzichte van eerdere generaties, met als doel verbeterde prestaties, verhoogde capaciteit, ultralage latentie en ondersteuning voor een breed scala aan gebruiksscenario’s. De 5G-architectuur is ontworpen om een naadloos en onderling verbonden netwerk te leveren dat kan voldoen aan de veranderende eisen van moderne communicatie. Hier is een diepgaande uitleg van de belangrijkste elementen van de 5G-architectuur:
1.Gebruikersapparatuur (UE):
- Definitie:UE vertegenwoordigt de apparaten van de eindgebruiker, zoals smartphones, tablets, laptops, IoT-apparaten en andere verbonden gadgets.
- Rol:UE’s communiceren met het 5G-netwerk en initiëren en ontvangen gegevens en diensten.
2.Radiotoegangsnetwerk (RAN):
- Componenten:
- gNB (5G nieuwe radio):gNB is het belangrijkste onderdeel dat verantwoordelijk is voor draadloze communicatie en ondersteunt functies zoals Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output) en beamforming.
- NG-RAN (radiotoegangsnetwerk van de volgende generatie):NG-RAN omvat de gNB’s en de bijbehorende controlefuncties.
- Functionaliteit:RAN faciliteert de draadloze verbinding tussen UE’s en het 5G Core Network.
3.5G-kernnetwerk:
- Componenten en functies:
- AMF (Toegangs- en Mobiliteitsbeheerfunctie):Beheert mobiliteit, toegang en overdrachten.
- SMF (sessiebeheerfunctie):Beheert het opzetten, wijzigen en beëindigen van sessies.
- UPF (Gebruikersvlakfunctie):Verwerkt gebruikersgegevens op het datavlak.
- UDM (Unified Data Management):Beheert abonneegegevens en authenticatie.
- AUSF (authenticatieserverfunctie):Verwerkt gebruikersauthenticatie.
- PCF (beleidscontrolefunctie):Dwingt beleid af voor Quality of Service (QoS) en toegangscontrole.
- Servicegebaseerde architectuur:De 5G Core maakt gebruik van een servicegebaseerde architectuur, die modulaire en flexibele dienstverlening bevordert.
- Ondersteuning voor netwerkslicing:Maakt de creatie van gevirtualiseerde netwerken (netwerkplakken) mogelijk voor specifieke gebruiksscenario’s met unieke vereisten.
4.Netwerkfuncties en entiteiten:
- MME (Entiteit voor Mobiliteitsbeheer):Beheert mobiliteits- en verbindingsstatussen voor UE’s.
- NSSF (Network Slice Selection-functie):Helpt bij het selecteren van geschikte netwerksegmenten op basis van gebruikers- en servicevereisten.
- NEF (netwerkbelichtingsfunctie):Stelt netwerkmogelijkheden bloot aan externe applicaties en services.
- AF (toepassingsfunctie):Ondersteunt applicatiespecifieke functies en interacties.
- N3IWF (niet-3GPP-interworking-functie):Vergemakkelijkt de communicatie tussen 5G- en niet-3GPP-netwerken.
- UDR (Unified Data Repository):Slaat en beheert abonneegegevens op.
5.Gebruiksscenario’s en services:
- Verbeterd mobiel breedband (eMBB):Levert hoge datasnelheden voor toepassingen zoals videostreaming en het downloaden van grote bestanden.
- Ultrabetrouwbare communicatie met lage latentie (URLLC):Ondersteunt bedrijfskritische applicaties met lage latentie en hoge betrouwbaarheid.
- Massale machinetypecommunicatie (mMTC):Maakt connectiviteit mogelijk voor een enorm aantal IoT-apparaten.
6.Dynamisch spectrum delen:
- Flexibiliteit:5G-netwerken ondersteunen het dynamisch delen van spectrum, waardoor het gebruik van beschikbare frequentiebanden wordt geoptimaliseerd op basis van de vraag en netwerkomstandigheden.
7.Cloud-native aanpak:
- Cloud-natief ontwerp:De 5G-architectuur omarmt een cloud-native aanpak, waarbij gebruik wordt gemaakt van cloudtechnologieën voor schaalbaarheid, flexibiliteit en hulpbronnenefficiëntie.
8.Mondiale standaardisatie:
- ITU en 3GPP:De International Telecommunication Union (ITU) en het 3rd Generation Partnership Project (3GPP) dragen bij aan mondiale standaarden voor 5G en zorgen voor interoperabiliteit en compatibiliteit.
9.Achterwaartse compatibiliteit:
- Coëxistentie met 4G LTE:5G-netwerken zijn ontworpen om naast 4G LTE-netwerken te bestaan en achterwaartse compatibiliteit te bieden, waardoor een soepele overgang voor gebruikers en operators wordt gegarandeerd.
10.End-to-end-connectiviteit:
- Naadloze connectiviteit:De 5G-architectuur zorgt voor end-to-end connectiviteit, van de UE via het RAN tot het kernnetwerk, waardoor een naadloze gebruikerservaring mogelijk wordt.
11.Beveiligingsoverwegingen:
- Beveiligingsfuncties:De 5G-architectuur omvat robuuste beveiligingsmechanismen om gebruikersgegevens te beschermen, ongeautoriseerde toegang te voorkomen en de integriteit van de communicatie te waarborgen.
Samenvattend is de 5G-architectuur een veelzijdig raamwerk dat de gebruikersapparatuur, het radiotoegangsnetwerk en het 5G-kernnetwerk omvat. Het introduceert geavanceerde functies, op diensten gebaseerde architectuur en dynamische mogelijkheden om diverse gebruiksscenario’s te ondersteunen, waardoor het een cruciaal element wordt in de evolutie van mobiele communicatienetwerken.