In de context van de mobiele netwerken van de 5e generatie (5G) ondergaat de Evolved Packet Core (EPC) een transformatie naar de 5G Core (5GC), wat een fundamentele verschuiving in de kernnetwerkarchitectuur vertegenwoordigt. De 5G Core is ontworpen om te voldoen aan de uiteenlopende en veeleisende eisen van 5G-diensten en biedt verbeterde mogelijkheden vergeleken met de eerdere Long-Term Evolution (LTE)-netwerken. Laten we de rol en functies van de EPC binnen de 5G Core onderzoeken:
Geëvolueerde Packet Core (EPC) in 5G Core:
- Evolutie van EPC naar 5G Core:
- De evolutie van EPC naar 5G Core betekent een paradigmaverschuiving in de kernnetwerkarchitectuur om aan te sluiten bij de unieke kenmerken en vereisten van 5G. Terwijl de EPC diende als het kernnetwerk voor LTE- en 4G-netwerken, introduceert de 5G Core een flexibelere en modulaire architectuur die bekend staat als Service-Based Architecture (SBA).
- Belangrijkste componenten van 5G Core:
- De 5G Core bestaat uit verschillende belangrijke componenten, die elk specifieke functies vervullen om geavanceerde functies en services mogelijk te maken. Opvallende componenten zijn onder meer de Access and Mobility Management Function (AMF), Session Management Function (SMF), User Plane Function (UPF), Network Exposure Function (NEF) en andere.
- Functie Toegangs- en Mobiliteitsbeheer (AMF):
- Het AMF is een cruciaal element in de 5G Core dat verantwoordelijk is voor het beheer van de toegang en mobiliteit van gebruikersapparatuur (UE), waaronder apparaten zoals smartphones en IoT-apparaten. Het verwerkt taken zoals registratie, authenticatie en mobiliteitsbeheer om naadloze connectiviteit te garanderen terwijl UE’s zich binnen het netwerk verplaatsen.
- Sessiebeheerfunctie (SMF):
- De SMF speelt een centrale rol in sessiebeheer binnen de 5G Core. Het is verantwoordelijk voor het opzetten, wijzigen en beëindigen van sessies voor gebruikersgegevens, waardoor efficiënte communicatie tussen UE’s en externe netwerken wordt gegarandeerd. De SMF ondersteunt ook dynamisch QoS-beheer (Quality of Service) voor diverse services.
- Gebruikersvlakfunctie (UPF):
- De UPF is een cruciaal onderdeel dat het gebruikersdatavlak binnen de 5G Core afhandelt. Het is verantwoordelijk voor het routeren en doorsturen van gebruikersdatapakketten tussen de UE en externe netwerken, waardoor gegevensoverdracht met lage latentie en hoge doorvoer wordt gegarandeerd. De UPF ondersteunt functies zoals netwerk-slicing voor aangepaste servicevereisten.
- Netwerkbelichtingsfunctie (NEF):
- De NEF vergemakkelijkt de blootstelling van netwerkmogelijkheden en -diensten aan applicaties en diensten van derden. Hiermee kunnen externe entiteiten informatie opvragen en diensten binnen de 5G Core inroepen, waardoor de ontwikkeling van innovatieve en op maat gemaakte applicaties mogelijk wordt.
- Unified Data Management (UDM):
- De UDM is verantwoordelijk voor het beheer van abonneegerelateerde gegevens binnen de 5G Core. Het omvat functionaliteiten zoals abonnementsbeheer, authenticatiegegevens en beleidsinformatie. De UDM zorgt voor veilige en geautoriseerde toegang tot het netwerk.
- Beleidscontrolefunctie (PCF):
- De PCF is verantwoordelijk voor de beleidscontrole binnen de 5G Core. Het definieert en handhaaft beleid met betrekking tot QoS, verkeersbeheer en toewijzing van netwerkbronnen op basis van servicevereisten en gebruikersprofielen.
- Authenticatie- en autorisatie-infrastructuur (AAI):
- De AAI biedt authenticatie- en autorisatiediensten binnen de 5G Core. Het garandeert de veilige toegang van UE’s tot het netwerk, valideert hun identiteit en autoriseert hun gebruik van netwerkbronnen.
- Ondersteuning voor netwerkslicing:
- Een van de belangrijkste kenmerken van de 5G Core is de ondersteuning voor netwerkslicing. Network slicing maakt de creatie mogelijk van gevirtualiseerde, geïsoleerde netwerken met aangepaste kenmerken om te voldoen aan de unieke vereisten van verschillende diensten, applicaties en industrieën.
- Interfaces:
- De 5G Core bevat een reeks goed gedefinieerde interfaces, zoals N1, N2, N3 en andere, die de communicatie tussen de componenten ervan vergemakkelijken. Deze interfaces maken de uitwisseling van signalerings- en gebruikersgegevens mogelijk, waardoor een naadloze connectiviteit en dienstverlening wordt gegarandeerd.
- Servicegebaseerde architectuur (SBA):
- De SBA is een fundamenteel architectonisch concept in de 5G Core. Het beweegt zich weg van de traditionele knooppuntcentrische architectuur van EPC naar een meer flexibele en modulaire aanpak waarbij netwerkfuncties als services worden geïmplementeerd. Dit zorgt voor eenvoudigere schaalbaarheid, flexibiliteit en de mogelijkheid om zich aan te passen aan veranderende servicevereisten.
Voordelen en verbeteringen:
- Verbeterde mogelijkheden:
- De 5G Core introduceert verbeterde mogelijkheden zoals ultrabetrouwbare lage latentie, enorme machine-achtige communicatie en verbeterde mobiele breedband, geschikt voor een breed scala aan gebruiksscenario’s en diensten.
- Dynamische toewijzing van middelen:
- De 5G Core ondersteunt dynamische toewijzing van bronnen, waardoor een efficiënt gebruik van netwerkbronnen mogelijk wordt gemaakt op basis van realtime vraag en servicevereisten.
- Netwerk-slicing-flexibiliteit:
- Network slicing stelt operators in staat aangepaste, gevirtualiseerde netwerken te creëren om aan de specifieke behoeften van verschillende industrieën te voldoen, waardoor flexibiliteit en aanpassingsvermogen wordt gegarandeerd.
- Ondersteuning voor IoT- en M2M-communicatie:
- De 5G Core is ontworpen om de enorme connectiviteitsvereisten van het Internet of Things (IoT) en Machine-to-Machine (M2M) communicatie te ondersteunen, waardoor een breed scala aan toepassingen en diensten mogelijk wordt.
- Interoperabiliteit en standaardisatie:
- De 5G Core profiteert van wereldwijde standaardisatie-inspanningen van organisaties als 3GPP, waardoor de interoperabiliteit tussen de apparatuur van verschillende leveranciers wordt gewaarborgd en een verenigd 5G-ecosysteem wordt bevorderd.
Samenvattend vertegenwoordigt de Evolved Packet Core (EPC) in de 5G Core een significante evolutie in de kernnetwerkarchitectuur, waarbij geavanceerde componenten en functionaliteiten worden geïntroduceerd om de uiteenlopende en veeleisende vereisten van 5G-diensten te ondersteunen. De transitie van EPC naar 5G Core sluit aan bij de visie om nieuwe gebruiksscenario’s, toepassingen en industrieën mogelijk te maken door de inzet van 5G-technologie.