De basisarchitectuur van draadloze 5G-netwerken (vijfde generatie) is ontworpen om een breed scala aan diensten te ondersteunen, waaronder verbeterde mobiele breedband (eMBB), ultrabetrouwbare communicatie met lage latentie (URLLC) en massale machine-type communicatie (mMTC). . De architectuur wordt gekenmerkt door zijn flexibiliteit, schaalbaarheid en het vermogen om efficiënt in te spelen op verschillende gebruiksscenario’s. Hier is een diepgaande verkenning van de basisarchitectuur van 5G:
- Gebruikersapparatuur (UE):De UE, ook wel bekend als een mobiel apparaat of gebruikersapparaat, is het eindpunt van de communicatie en omvat smartphones, tablets, IoT-apparaten en meer. UE’s communiceren met het 5G-netwerk om toegang te krijgen tot diensten en gegevens uit te wisselen.
- Radiotoegangsnetwerk (RAN):
- gNodeB (gNB):De gNodeB is het basisstation in het 5G RAN, verantwoordelijk voor de communicatie met UE’s via de etherinterface. Het ondersteunt geavanceerde technologieën zoals beamforming, massieve MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) en werkt in zowel sub-6 GHz als millimetergolf (mmWave) frequentiebanden.
- Gecentraliseerde eenheid (CU) en gedistribueerde eenheid (DU):De gNB is opgesplitst in CU en DU voor een efficiëntere toewijzing van middelen en schaalbaarheid. De CU beheert functies op een hogere laag, terwijl de DU functies op een lagere laag beheert. Deze gesplitste architectuur maakt gecentraliseerde controle en gedistribueerde verwerking mogelijk.
- Transport Netwerk:
- Fronthaul:De fronthaul verbindt de DU met de CU in de gNB en is verantwoordelijk voor het verzenden van gegevens met hoge capaciteit tussen deze eenheden.
- Halverwege:De midhaul verbindt de DU met het kernnetwerk en zorgt voor het noodzakelijke transport voor communicatie tussen het radiotoegangsnetwerk en het kernnetwerk.
- Kernnetwerk:
- 5G-kern (5GC):De 5GC is een belangrijk onderdeel van de 5G-architectuur en biedt een servicegebaseerde architectuur die verschillende netwerkfuncties ondersteunt. Het is ontworpen om flexibel en schaalbaar te zijn en tegemoet te komen aan verschillende servicevereisten.
- Toegangs- en mobiliteitsmanagementfunctie (AMF):De AMF verzorgt functies met betrekking tot apparaatregistratie, mobiliteitsbeheer en authenticatie.
- Sessiebeheerfunctie (SMF):De SMF controleert en beheert bronnen op het gebruikersvlak tijdens datasessies en ondersteunt hoogwaardige services met lage latentie.
- Gebruikersvlakfunctie (UPF):De UPF is verantwoordelijk voor het doorsturen en routeren van gegevens op het gebruikersvlak en zorgt voor een efficiënte overdracht van gebruikersgegevens.
- Uniform gegevensbeheer (UDM):De UDM beheert gebruikersgerelateerde informatie, inclusief abonnementsgegevens en authenticatiegegevens.
- Netwerkbelichtingsfunctie (NEF):De NEF maakt het mogelijk dat externe applicaties toegang krijgen tot specifieke netwerkfuncties en -diensten, waardoor een meer open en programmeerbare architectuur wordt bevorderd.
- Netwerk-slicing:
- 5G introduceert het concept van network slicing, waardoor gevirtualiseerde, geïsoleerde netwerken kunnen worden gecreëerd die zijn afgestemd op specifieke gebruikssituaties. Elk netwerksegment is geoptimaliseerd voor een bepaald servicetype en biedt specifieke bronnen en aangepaste functionaliteit.
- Interwerken met bestaande netwerken:
- Geëvolueerde NodeB (eNB):Bij niet-zelfstandige (NSA)-implementaties kunnen 5G-netwerken samenwerken met bestaande 4G LTE-netwerken, waarbij eNB’s voor bepaalde functies worden gebruikt.
- Dubbele connectiviteit:Dankzij Dual Connectivity kan een UE tegelijkertijd verbinding maken met zowel 4G- als 5G-netwerken, waardoor een naadloze overgang tijdens de migratie naar 5G wordt gegarandeerd.
- Authenticatie en beveiliging:
- Authenticatie en sleutelovereenkomst (AKA):AKA wordt gebruikt voor veilige gebruikersauthenticatie en sleutelgeneratie in 5G-netwerken.
- Beveiligingsrandbeschermingsproxy (SEPP):SEPP beschermt gebruikersgegevens en zorgt voor veilige communicatie tussen de gebruikersapparatuur en het kernnetwerk.
- Regelgeving en beleidscontrole:
- Beleidscontrolefunctie (PCF):De PCF definieert en handhaaft beleid met betrekking tot servicekwaliteit, toewijzing van middelen en controle van gebruikerstoegang.
- Locatiediensten:
- Uniforme locatieservice (ULS):De ULS biedt locatiegebaseerde diensten en ondersteunt toepassingen die afhankelijk zijn van nauwkeurige locatie-informatie.
- Servicebeheer en orkestratie:
- Servicebeheer en orkestratie (SMO):SMO beheert de levenscyclus van services en zorgt voor een efficiënte orkestratie en coördinatie van netwerkbronnen.
Samenvattend is de basisarchitectuur van 5G een alomvattend en flexibel raamwerk dat is ontworpen om diverse diensten en gebruiksscenario’s te ondersteunen. Het beschikt over een opgesplitst RAN, een flexibele en schaalbare 5G Core, network slicing en ondersteuning voor interactie met bestaande netwerken, waardoor het een belangrijke factor is voor de volgende generatie draadloze communicatie.