Płaszczyzna użytkownika w systemach komunikacji bezprzewodowej 5G (piątej generacji) odnosi się do części architektury sieci odpowiedzialnej za obsługę rzeczywistej transmisji danych użytkownika pomiędzy sprzętem użytkownika (UE) a zewnętrznymi sieciami lub usługami danych. Odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu wydajnego i wysokoprzepustowego przesyłu danych, dostarczając treści i usługi wymagane przez użytkowników końcowych. Przyjrzyjmy się szczegółowo komponentom, funkcjom i cechom samolotu użytkownika w 5G:
- Definicja płaszczyzny użytkownika:
- Płaszczyzna użytkownika to jedna z dwóch głównych płaszczyzn w sieci 5G, obok płaszczyzny kontrolnej. Podczas gdy płaszczyzna sterowania jest odpowiedzialna za zarządzanie sygnalizacją, komunikatami sterującymi i funkcjami zarządzania siecią, płaszczyzna użytkownika obsługuje transmisję danych użytkownika.
- Ścieżka transmisji danych:
- Płaszczyzna użytkownika ułatwia przesyłanie pakietów danych pomiędzy sprzętem użytkownika (UE) a sieciami lub usługami zewnętrznymi. Obejmuje całą ścieżkę, jaką dane użytkownika pokonują z UE przez radiową sieć dostępową (RAN), sieć rdzeniową i potencjalnie do zewnętrznych sieci danych lub Internetu.
- Komponenty płaszczyzny użytkownika:
- Płaszczyzna użytkownika obejmuje kilka kluczowych elementów, z których każdy przyczynia się do płynnej i wydajnej transmisji danych użytkownika:
- Sprzęt użytkownika (UE):Urządzenie używane przez użytkownika końcowego, takie jak smartfon, tablet lub urządzenie IoT.
- Sieć dostępu radiowego (RAN):Element sieciowy odpowiedzialny za komunikację radiową pomiędzy UE a stacją bazową (gNB – gNodeB) w 5G.
- Sieć rdzeniowa (CN):Sieć rdzeniowa składa się z różnych elementów, takich jak AMF (funkcja zarządzania dostępem i mobilnością), SMF (funkcja zarządzania sesją), UPF (funkcja płaszczyzny użytkownika) i inne.
- Zewnętrzne sieci danych:Mogą one obejmować Internet, sieci prywatne lub inne usługi zewnętrzne, z którymi komunikuje się UE.
- Płaszczyzna użytkownika obejmuje kilka kluczowych elementów, z których każdy przyczynia się do płynnej i wydajnej transmisji danych użytkownika:
- Funkcja płaszczyzny użytkownika (UPF):
- Funkcja płaszczyzny użytkownika (UPF) jest krytycznym elementem sieci rdzeniowej odpowiedzialnym za obsługę danych płaszczyzny użytkownika. Wykonuje takie funkcje, jak routing pakietów, przekazywanie i stosowanie zasad w celu zapewnienia wydajnego przesyłania danych.
- Przekazywanie i routing pakietów:
- Płaszczyzna użytkownika zarządza przesyłaniem i trasowaniem pakietów danych użytkownika w oparciu o ich miejsce docelowe. Zapewnia transmisję danych najbardziej efektywną ścieżką w sieci.
- Zarządzanie jakością usług (QoS):
- Zarządzanie QoS na płaszczyźnie użytkownika polega na zapewnieniu, że dane użytkownika są dostarczane o pożądanej jakości, spełniając określone wymagania, takie jak małe opóźnienia, wysoka przepustowość i niezawodność.
- Sesja PDU:
- W sieci 5G dane użytkownika są przesyłane w ramach sesji PDU (Packet Data Unit). Sesja PDU reprezentuje logiczne połączenie między UE a zewnętrznymi sieciami danych i jest zarządzana przez UPF.
- Obsługa różnych typów ruchu:
- Płaszczyzna użytkownika została zaprojektowana do obsługi różnych typów ruchu, w tym ulepszonego mobilnego łącza szerokopasmowego (eMBB), komunikacji typu Massive Machine Type Communication (mMTC) i ultraniezawodnej komunikacji o niskim opóźnieniu (URLLC), każdy z odmiennymi cechami i wymaganiami.
- Przesyłanie strumieniowe z adaptacyjną przepływnością (ABR):
- Przesyłanie strumieniowe ABR to technika stosowana na płaszczyźnie użytkownika w celu adaptacyjnego dostosowywania szybkości transmisji treści przesyłanych strumieniowo w oparciu o warunki sieciowe, zapewniając płynne i nieprzerwane korzystanie z aplikacji multimedialnych.
- Kompresja i optymalizacja danych:
- Płaszczyzna użytkownika może obejmować techniki kompresji i optymalizacji danych w celu zwiększenia wydajności przesyłania danych, szczególnie w przypadku aplikacji z dużymi ładunkami danych.
- Kompresja nagłówka:
- Można zastosować mechanizmy kompresji nagłówków, aby zminimalizować obciążenie związane z nagłówkami pakietów, optymalizując wykorzystanie zasobów sieciowych i poprawiając ogólną przepustowość.
- Wsparcie dla przetwarzania brzegowego:
- Płaszczyzna użytkownika jest ściśle powiązana z koncepcją przetwarzania brzegowego w 5G. Przetwarzanie brzegowe polega na przetwarzaniu danych bliżej punktu ich wygenerowania, redukując opóźnienia i poprawiając ogólną responsywność aplikacji.
- Środki bezpieczeństwa:
- Płaszczyzna użytkownika obejmuje środki bezpieczeństwa, takie jak szyfrowanie, aby chronić dane użytkownika przed nieautoryzowanym dostępem lub przechwyceniem podczas przesyłania przez sieć.
- Integracja z siecią transportową:
- Płaszczyzna użytkownika łączy się z siecią transportową, aby ułatwić fizyczną transmisję pakietów danych pomiędzy elementami sieci, zapewniając terminowe i niezawodne dostarczanie danych użytkownika.
- Równoważenie obciążenia i optymalizacja zasobów:
- Techniki równoważenia obciążenia mogą być stosowane w płaszczyźnie użytkownika w celu efektywnej dystrybucji ruchu sieciowego, optymalizacji wykorzystania zasobów sieciowych i zapobiegania zatorom.
Podsumowując, płaszczyzna użytkownika w 5G jest krytycznym komponentem, który obsługuje faktyczną transmisję danych użytkownika pomiędzy UE a sieciami zewnętrznymi. Dzięki wydajnemu routingowi, zarządzaniu QoS, obsłudze różnych typów ruchu i integracji z przetwarzaniem brzegowym, płaszczyzna użytkownika przyczynia się do zapewniania wysokiej wydajności i responsywności użytkownika w różnych scenariuszach aplikacji.