W komunikacji bezprzewodowej 5G stos protokołów odnosi się do hierarchicznego ułożenia protokołów komunikacyjnych i funkcji, które umożliwiają wymianę informacji między urządzeniami użytkownika (UE), stacjami bazowymi (gNodeB) i różnymi elementami sieci. Stos protokołów 5G jest podzielony na wiele warstw, z których każda odpowiada za określone zadania, i odgrywa zasadniczą rolę w zapewnieniu płynnego działania sieci 5G.
Kluczowe aspekty stosu protokołów w 5G obejmują:
- Architektura warstwowa:
- Stos protokołów 5G ma architekturę warstwową, a każda warstwa jest odpowiedzialna za określone funkcje. Warstwy są zorganizowane w sposób hierarchiczny, a komunikacja między warstwami jest zazwyczaj zarządzana przez dobrze zdefiniowane interfejsy.
- Model referencyjny OSI:
- Stos protokołów 5G jest często opisywany w kontekście modelu referencyjnego OSI (Open Systems Interconnection). Model OSI składa się z siedmiu warstw, z których każda dotyczy określonych aspektów komunikacji. W kontekście 5G do kluczowych warstw zalicza się warstwę fizyczną, warstwę MAC (Medium Access Control), warstwę RLC (Radio Link Control), warstwę PDCP (Packet Data Convergence Protocol), warstwę RRC (Radio Resource Control) i inne.
- Warstwa fizyczna:
- Warstwa fizyczna to najniższa warstwa stosu protokołów 5G i zajmuje się transmisją i odbiorem surowych bitów danych przez interfejs radiowy. Obejmuje modulację, kodowanie i aspekty związane z transmisją częstotliwości radiowej.
- Warstwa MAC:
- Warstwa MAC odpowiada za zarządzanie dostępem do współdzielonych zasobów radiowych. Obsługuje takie zadania, jak planowanie, ustalanie priorytetów ruchu i sygnalizacja kontrolna w celu alokacji zasobów.
- Warstwa RLC:
- Warstwa RLC zapewnia niezawodną komunikację pomiędzy UE a gNodeB. Obejmuje takie funkcje, jak segmentacja i ponowne składanie pakietów danych, wykrywanie błędów i mechanizmy retransmisji.
- Warstwa PDCP:
- Warstwa PDCP odpowiada za funkcje takie jak kompresja nagłówka, szyfrowanie i ochrona integralności. Zapewnia sprawny i bezpieczny transfer danych użytkownika pomiędzy UE a siecią.
- Warstwa RRC:
- Warstwa RRC jest specyficzna dla radiowej sieci dostępowej i odpowiada za kontrolę zasobów radiowych. Zarządza procedurami ustanawiania połączenia, rekonfiguracji i zwalniania. Warstwa RRC obsługuje także funkcje związane z mobilnością.
- Warstwa NGAP (protokół aplikacji nowej generacji):
- W kontekście 5G warstwa NGAP jest częścią sieci 5G Core (5GC) i ułatwia komunikację między gNodeB a 5GC. Odgrywa kluczową rolę w zarządzaniu mobilnością, zarządzaniu sesjami i innych kluczowych funkcjach.
- SMF (funkcja zarządzania sesją):
- SMF jest częścią 5GC i jest odpowiedzialny za zarządzanie sesjami danych użytkowników. Odgrywa kluczową rolę w ustanawianiu, modyfikowaniu i udostępnianiu sesji użytkownika.
- AMF (funkcja zarządzania dostępem i mobilnością):
- AMF to kolejny kluczowy element 5GC odpowiedzialny za funkcje związane z dostępem i mobilnością. Odgrywa rolę we wstępnej rejestracji, uwierzytelnianiu i zarządzaniu mobilnością dla UE.
- Kompleksowa komunikacja:
- Stos protokołów zapewnia kompleksową komunikację, ułatwiając przepływ informacji pomiędzy warstwą aplikacji, przez różne warstwy protokołów, aż do warstwy fizycznej i odwrotnie.
- Obsługa dzielenia sieci:
- Stos protokołów 5G ma za zadanie wspierać dzielenie sieci, umożliwiając tworzenie sieci wirtualnych dostosowanych do konkretnych usług i przypadków użycia. Każdy segment sieci ma własną instancję stosu protokołów.
- Elastyczność i zdolność adaptacji:
- Stos protokołów 5G został zaprojektowany tak, aby był elastyczny i można go było dostosować do różnorodnych wymagań usługowych, obsługując ulepszoną mobilną łączność szerokopasmową (eMBB), komunikację masową maszynową (mMTC) i wyjątkowo niezawodną komunikację o niskim opóźnieniu (URLLC).
Podsumowując, stos protokołów w 5G to architektura warstwowa, która zarządza komunikacją pomiędzy różnymi podmiotami w sieci. Zapewnia sprawną i niezawodną wymianę informacji, obsługuje różne usługi i odgrywa kluczową rolę w udostępnianiu możliwości sieci 5G.