Wat zijn de protocolstacks die worden gebruikt in 5G?

In 5G zijn er twee primaire protocolstacks: het besturingsvlak en het gebruikersvlak. Het besturingsvlak beheert signalerings- en besturingsfuncties, waaronder NR voor radiocommunicatie, NGAP voor kernnetwerk-RAN-communicatie, NAS voor mobiliteit en beveiliging, RRC voor controle van radiobronnen en SMF voor sessiebeheer.

Op gebruikersvlak zorgt PDCP voor de optimalisatie van datapakketten, RLC zorgt voor betrouwbaarheid, MAC beheert de toegang tot radiokanalen en PHY houdt toezicht op de fysieke transmissie. Samen faciliteren deze protocolstacks efficiënte en betrouwbare communicatie in 5G-netwerken, waardoor hoge datasnelheden en lage latentie voor verschillende toepassingen worden ondersteund.

Laten we in de details van elk duiken:

Control Plane-protocolstapel:

Het besturingsvlak verzorgt signalerings- en besturingsfuncties voor het opzetten en beheren van verbindingen in 5G-netwerken. Het is verantwoordelijk voor taken zoals authenticatie, autorisatie, mobiliteitsbeheer en het opzetten van sessies.

De protocolstapel van het besturingsvlak bestaat uit verschillende sleutelprotocollen:

NR (New Radio): NR is het etherinterfaceprotocol in 5G, verantwoordelijk voor radiocommunicatie tussen gebruikersapparaten (UE’s) en basisstations (gNB’s). Het maakt gebruik van OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) en geavanceerde MIMO-technieken (Multiple-Input, Multiple-Output) voor efficiënte gegevensoverdracht.
NGAP (Next-Generation Application Protocol): NGAP wordt gebruikt voor communicatie tussen het 5G-kernnetwerk en het radiotoegangsnetwerk (RAN). Het verwerkt functies zoals overdrachten, mobiliteitsbeheer en controle van bronnen op het gebruikersvlak.
NAS (Non-Access Stratum): NAS is verantwoordelijk voor het beheer van de mobiliteit, beveiliging en het opzetten van sessies voor UE’s. Het behandelt functies zoals procedures voor koppelen en loskoppelen, authenticatie en sleutelbeheer.
RRC (Radio Resource Control): RRC is verantwoordelijk voor het beheer van de radiobronnen in het RAN. Het beheert het tot stand brengen, configureren en vrijgeven van radioverbindingen, waardoor een efficiënt gebruik van hulpbronnen wordt gegarandeerd.
SMF (Session Management Function): SMF beheert gebruikerssessies en is verantwoordelijk voor het afdwingen van beleid, het opzetten van sessies en Quality of Service (QoS)-controle.

Gebruikersvliegtuigprotocolstapel:

Het gebruikersvlak verzorgt de daadwerkelijke gegevensoverdracht tussen gebruikersapparaten en het netwerk. Het richt zich op het efficiënt verzenden van datapakketten zonder noemenswaardige verwerkingsvertragingen.

De protocolstapel op het gebruikersvlak omvat:

PDCP (Packet Data Convergence Protocol): PDCP biedt headercompressie, codering en integriteitsbescherming voor gebruikersdatapakketten. Het helpt de efficiëntie van de gegevensoverdracht te optimaliseren.
RLC (Radio Link Control): RLC is verantwoordelijk voor de segmentatie, herschikking en foutcorrectie van datapakketten om een betrouwbare overdracht via de radio-interface te garanderen.
MAC (Medium Access Control): MAC verzorgt de planning en multiplexing van datapakketten op het radiokanaal. Het beheert de hulpbronnen en zorgt voor efficiënte toegang tot het radiospectrum.
PHY (Physical Layer): De PHY-laag is verantwoordelijk voor de fysieke overdracht van gegevens via de ether. Het omvat modulatie- en coderingsschema’s, evenals MIMO-technieken om de datasnelheden en dekking te verbeteren.

Deze protocolstacks werken samen om naadloze communicatie in 5G-netwerken mogelijk te maken en leveren hoge datasnelheden, lage latentie en ondersteuning voor een breed scala aan toepassingen, waaronder IoT en uiterst betrouwbare communicatie. Het gebruik van deze protocollen zorgt ervoor dat er altijd een duidelijke structuur is met specifieke functies die aan elke laag van het 5G-netwerk zijn gekoppeld.