No contexto das redes móveis de 5ª Geração (5G), o Evolved Packet Core (EPC) sofre uma transformação no 5G Core (5GC), representando uma mudança fundamental na arquitetura da rede central. O 5G Core foi projetado para atender aos diversos e exigentes requisitos dos serviços 5G, oferecendo recursos aprimorados em comparação com as redes anteriores de Long-Term Evolution (LTE). Vamos explorar o papel e as funções do EPC no núcleo 5G:
Evolved Packet Core (EPC) em 5G Core:
- Evolução de EPC para 5G Core:
- A evolução do EPC para o 5G Core significa uma mudança de paradigma na arquitetura da rede principal para se alinhar às características e requisitos exclusivos do 5G. Enquanto o EPC serviu como rede principal para redes LTE e 4G, o 5G Core introduz uma arquitetura mais flexível e modular conhecida como Arquitetura Baseada em Serviços (SBA).
- Principais componentes do núcleo 5G:
- O 5G Core consiste em vários componentes principais, cada um servindo funções específicas para permitir recursos e serviços avançados. Componentes notáveis incluem a Função de Gerenciamento de Acesso e Mobilidade (AMF), Função de Gerenciamento de Sessão (SMF), Função de Plano de Usuário (UPF), Função de Exposição de Rede (NEF) e outros.
- Função de gerenciamento de acesso e mobilidade (AMF):
- O AMF é um elemento crítico no Núcleo 5G responsável por gerenciar o acesso e a mobilidade dos Equipamentos do Usuário (UE), que inclui dispositivos como smartphones e dispositivos IoT. Ele lida com tarefas como registro, autenticação e gerenciamento de mobilidade para garantir conectividade perfeita à medida que os UEs se movem dentro da rede.
- Função de gerenciamento de sessão (SMF):
- O SMF desempenha um papel central no gerenciamento de sessões dentro do 5G Core. É responsável por estabelecer, modificar e encerrar sessões de dados do usuário, garantindo uma comunicação eficiente entre UEs e redes externas. O SMF também oferece suporte ao gerenciamento dinâmico de QoS (Qualidade de Serviço) para diversos serviços.
- Função do plano do usuário (UPF):
- O UPF é um componente crítico que gerencia o plano de dados do usuário dentro do 5G Core. É responsável por rotear e encaminhar pacotes de dados do usuário entre o UE e redes externas, garantindo transferência de dados de baixa latência e alto rendimento. O UPF oferece suporte a recursos como fatiamento de rede para requisitos de serviço personalizados.
- Função de exposição de rede (NEF):
- O NEF facilita a exposição dos recursos e serviços da rede a aplicativos e serviços de terceiros. Permite que entidades externas solicitem informações e invoquem serviços dentro do Core 5G, possibilitando o desenvolvimento de aplicações inovadoras e personalizadas.
- Gerenciamento unificado de dados (UDM):
- O UDM é responsável por gerenciar os dados relacionados ao assinante no 5G Core. Inclui funcionalidades como gerenciamento de assinaturas, credenciais de autenticação e informações de políticas. O UDM garante acesso seguro e autorizado à rede.
- Função de controle de políticas (PCF):
- O PCF é responsável pelo controle da política dentro do 5G Core. Ele define e aplica políticas relacionadas a QoS, gerenciamento de tráfego e alocação de recursos de rede com base em requisitos de serviço e perfis de usuário.
- Infraestrutura de autenticação e autorização (AAI):
- A AAI fornece serviços de autenticação e autorização dentro do 5G Core. Garante o acesso seguro dos UEs à rede, validando a sua identidade e autorizando a utilização dos recursos da rede.
- Suporte para fatiamento de rede:
- Um dos principais recursos do 5G Core é o suporte para fatiamento de rede. O fatiamento de rede permite a criação de redes virtualizadas e isoladas com características personalizadas para atender aos requisitos exclusivos de diferentes serviços, aplicativos e setores.
- Interfaces:
- O 5G Core inclui um conjunto de interfaces bem definidas, como N1, N2, N3, entre outras, facilitando a comunicação entre seus componentes. Essas interfaces permitem a troca de sinalização e dados do usuário, garantindo conectividade e entrega de serviços perfeitas.
- Arquitetura Baseada em Serviços (SBA):
- O SBA é um conceito arquitetônico fundamental no núcleo 5G. Ele se afasta da arquitetura tradicional centrada em nós do EPC para uma abordagem mais flexível e modular, onde as funções de rede são implementadas como serviços. Isso permite maior escalabilidade, flexibilidade e capacidade de adaptação à evolução dos requisitos de serviço.
Benefícios e Avanços:
- Capacidades aprimoradas:
- O 5G Core apresenta recursos aprimorados, como baixa latência ultraconfiável, comunicação massiva do tipo máquina e banda larga móvel aprimorada, atendendo a uma ampla variedade de casos de uso e serviços.
- Alocação dinâmica de recursos:
- O 5G Core oferece suporte à alocação dinâmica de recursos, permitindo a utilização eficiente dos recursos da rede com base na demanda em tempo real e nos requisitos de serviço.
- Flexibilidade de fatiamento de rede:
- O fatiamento de rede permite que as operadoras criem redes virtualizadas e personalizadas para atender às necessidades específicas de diferentes setores, garantindo flexibilidade e adaptabilidade.
- Suporte para IoT e comunicação M2M:
- O núcleo 5G foi projetado para suportar os enormes requisitos de conectividade da Internet das Coisas (IoT) e da comunicação máquina a máquina (M2M), permitindo uma ampla gama de aplicações e serviços.
- Interoperabilidade e padronização:
- O 5G Core se beneficia dos esforços globais de padronização de organizações como a 3GPP, garantindo a interoperabilidade entre equipamentos de diferentes fornecedores e promovendo um ecossistema 5G unificado.
Em resumo, o Evolved Packet Core (EPC) no 5G Core representa uma evolução significativa na arquitetura da rede central, introduzindo componentes e funcionalidades avançadas para suportar os diversos e exigentes requisitos dos serviços 5G. A transição do EPC para o 5G Core está alinhada com a visão de possibilitar novos casos de uso, aplicações e indústrias por meio da implantação da tecnologia 5G.