W uproszczeniu architektura 5G składa się z trzech głównych komponentów: sprzętu użytkownika (UE), sieci dostępu radiowego (RAN) i sieci rdzeniowej 5G. Elementy te współpracują ze sobą, aby zapewnić ulepszoną mobilną łączność szerokopasmową, wyjątkowo niezawodną komunikację o niskim opóźnieniu i komunikację masową typu maszynowego. Oto uproszczony podział:
1. Sprzęt użytkownika (UE):
- Definicja: UE to urządzenie użytkownika końcowego, takie jak smartfony, tablety lub inne podłączone urządzenia.
- Funkcja: Współpracuje z siecią 5G w celu wysyłania i odbierania danych oraz usług.
- Przykłady: Smartfony, urządzenia IoT, laptopy.
2. Sieć dostępu radiowego (RAN):
- Komponenty: RAN obejmuje gNB (nowe radio 5G) i NG-RAN (sieć dostępu radiowego nowej generacji).
- Funkcja: RAN ułatwia bezprzewodową komunikację pomiędzy UE a siecią rdzeniową 5G.
- gNB: gNB jest odpowiedzialny za bezprzewodową transmisję i odbiór, obsługując takie funkcje, jak Massive MIMO i kształtowanie wiązki.
- NG-RAN: Zawiera gNB i powiązane funkcje sterujące.
3. Sieć rdzeniowa 5G:
- Komponenty: Rdzeń 5G zawiera różne funkcje i elementy sieciowe.
- Funkcje:
- AMF (Funkcja zarządzania dostępem i mobilnością): Zarządza mobilnością, dostępem i przekazaniami.
- SMF (Funkcja zarządzania sesją): Kontroluje ustanawianie, modyfikowanie i kończenie sesji.
- UPF (Funkcja płaszczyzny użytkownika): Obsługuje dane użytkownika w płaszczyźnie danych.
- UDM (Unified Data Management): Zarządza danymi abonenta i uwierzytelnianiem.
- AUSF (Funkcja serwera uwierzytelniania): Obsługuje uwierzytelnianie użytkownika.
- PCF (Funkcja kontroli zasad): Egzekwuje zasady QoS i kontroli dostępu.
- Interakcje: Te funkcje współpracują ze sobą, aby zapewnić łączność, zarządzać sesjami i zapewnić bezpieczeństwo.
4. Kluczowe kwestie:
- Podział sieci: 5G obsługuje dzielenie sieci, umożliwiając tworzenie zwirtualizowanych sieci do różnorodnych zastosowań.
- Architektura oparta na usługach: Przyjmuje architekturę opartą na usługach, promującą elastyczność i skalowalność.
- Podejście natywne w chmurze: Architektura 5G obejmuje podejście natywne w chmurze, zapewniające elastyczność i efektywne wykorzystanie zasobów.
- Łączność typu end-to-end: Architektura umożliwia kompleksową łączność i usługi w sieci.
5. Przypadków użycia:
- Ulepszona mobilna łączność szerokopasmowa (eMBB): Zapewnia wysoką szybkość transmisji danych dla aplikacji takich jak strumieniowe przesyłanie wideo i pobieranie dużych plików.
- Ultra-niezawodna komunikacja o niskim opóźnieniu (URLLC): Obsługuje aplikacje o znaczeniu krytycznym z niskim opóźnieniem i wysoką niezawodnością.
- Massive Machine-Type Communications (mMTC): Umożliwia łączność ogromnej liczbie urządzeń IoT.
6. Ewolucja od poprzednich pokoleń:
- Budowanie na 4G LTE: 5G opiera się na 4G LTE, wprowadzając nowe funkcje i możliwości.
- Kompatybilność wsteczna: Sieci 5G zaprojektowano tak, aby współistniały z sieciami 4G LTE i zapewniały kompatybilność wsteczną.
7. Dynamiczna adaptacja:
- Modulacja adaptacyjna: System dynamicznie dostosowuje schematy modulacji i inne parametry w oparciu o warunki w czasie rzeczywistym.
- Dynamiczne udostępnianie widma: Umożliwia elastyczne wykorzystanie dostępnych zasobów widma.
8. Globalna standaryzacja:
- ITU i 3GPP: Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) i Projekt Partnerstwa Trzeciej Generacji (3GPP) przyczyniają się do tworzenia światowych standardów dla 5G.
9. Łączność od końca do końca:
- Od UE do rdzenia: Architektura 5G zapewnia bezproblemową łączność od urządzenia użytkownika poprzez radiową sieć dostępową do sieci szkieletowej.
Podsumowując, uproszczona architektura 5G składa się ze sprzętu użytkownika, sieci dostępu radiowego (obejmującej gNB i NG-RAN) oraz sieci rdzeniowej 5G (z różnymi funkcjami). Razem te komponenty umożliwiają różnorodne zastosowania i zapewniają ulepszoną mobilną łączność szerokopasmową, wyjątkowo niezawodną komunikację o niskim opóźnieniu i masową komunikację maszynową w dynamicznie adaptacyjnej i globalnie standaryzowanej strukturze.