O núcleo 5G e a rede de acesso por rádio (RAN) são dois componentes fundamentais de uma rede móvel de 5ª geração (5G). Estes elementos funcionam em conjunto para permitir as capacidades e serviços avançados associados ao 5G. Aqui está uma explicação detalhada do 5G Core e do RAN:
1. Rede principal 5G:
- Definição: O Núcleo 5G, também conhecido como Núcleo de Próxima Geração (NGC), é um componente arquitetônico essencial que serve como inteligência central da rede 5G.
- Funções e componentes:
- AMF (Função de gerenciamento de acesso e mobilidade): gerencia a mobilidade, o acesso e a transferência de equipamentos do usuário (UE).
- SMF (Função de gerenciamento de sessão): controla o estabelecimento, modificação e encerramento da sessão.
- UPF (User Plane Function): trata os dados do usuário no plano de dados, incluindo roteamento e encaminhamento de pacotes.
- UDM (gerenciamento unificado de dados): gerencia os dados e a autenticação do assinante.
- AUSF (Função de Servidor de Autenticação): Realiza autenticação de usuário e distribuição de chaves.
- PCF (Função de Controle de Política): aplica políticas de qualidade de serviço (QoS) e controle de acesso.
- Arquitetura baseada em serviços: O 5G Core adota uma arquitetura baseada em serviços, oferecendo uma abordagem modular e flexível para a prestação de serviços.
- Suporte para fatiamento de rede: permite a criação de redes virtualizadas (fatias de rede) para casos de uso específicos com requisitos exclusivos.
- Serviços de conectividade: O 5G Core fornece serviços de conectividade ponta a ponta, garantindo uma comunicação perfeita entre UEs.
2. Rede de acesso por rádio (RAN):
- Definição: A RAN é a parte da rede que conecta os UEs ao núcleo 5G. Inclui o Novo Rádio 5G (gNB) e a NG-RAN (Rede de Acesso de Rádio de Próxima Geração).
- Componentes:
- gNB (5G New Radio): gNB é o principal componente responsável pela comunicação sem fio, suportando recursos como Massive MIMO e beamforming.
- NG-RAN (RAN de próxima geração): NG-RAN abrange os gNBs e as funções de controle associadas a eles.
- Funções principais:
- Transmissão sem fio: O gNB lida com a transmissão e recepção de sinais sem fio, suportando diversas bandas de frequência.
- Beamforming: utiliza tecnologias avançadas de antena, como beamforming, para melhorar a qualidade e a cobertura do sinal.
- Massive MIMO: incorpora tecnologia Massive Multiple Input Multiple Output para melhorar a eficiência e capacidade espectral.
- Comunicações de baixa latência: a RAN contribui para alcançar latência ultrabaixa para aplicações como URLLC (comunicações ultraconfiáveis de baixa latência).
- Conectividade de backhaul: A RAN é conectada ao núcleo 5G e a outros componentes da rede por meio de links de backhaul, garantindo conectividade e troca de dados.
- Compartilhamento Dinâmico de Espectro: permite a alocação dinâmica e o compartilhamento de recursos de espectro disponíveis para otimizar o desempenho da rede.
3. Interações entre 5G Core e RAN:
- Separação do plano de controle e do usuário: A arquitetura 5G separa o plano de controle (controlado pelo núcleo 5G) e o plano do usuário (controlado pela RAN), promovendo flexibilidade e escalabilidade.
- Orquestração: o núcleo 5G orquestra as funções e serviços gerais da rede, instruindo a RAN sobre como lidar com sessões de usuário e conectividade.
- Aplicação de políticas: o PCF no núcleo 5G impõe políticas relacionadas à QoS e controle de acesso, influenciando o comportamento da RAN.
4. Casos de uso e serviços:
- Banda larga móvel aprimorada (eMBB): o núcleo 5G e a RAN trabalham juntos para fornecer altas taxas de dados para aplicativos como streaming de vídeo e downloads de arquivos grandes.
- Comunicações ultraconfiáveis de baixa latência (URLLC): A RAN, em conjunto com o núcleo 5G, suporta aplicações URLLC que exigem baixa latência e alta confiabilidade.
- Comunicações massivas do tipo máquina (mMTC): A RAN facilita a conectividade para um grande número de dispositivos IoT como parte dos serviços mMTC.
5. Considerações de segurança:
- Funções de segurança: Tanto o 5G Core quanto o RAN incorporam mecanismos de segurança robustos para proteger os dados do usuário, impedir o acesso não autorizado e garantir a integridade das comunicações.
- Autenticação e autorização: o AUSF no núcleo 5G lida com a autenticação do usuário, enquanto a RAN garante acesso seguro com base no status de autenticação.
6. Padronização global:
- UIT e 3GPP: A União Internacional de Telecomunicações (UIT) e o Projeto de Parceria de 3ª Geração (3GPP) contribuem para padrões globais tanto para o núcleo 5G quanto para RAN, garantindo interoperabilidade e compatibilidade.
7. Evolução da rede:
- Avanços contínuos: à medida que as redes 5G evoluem, pode haver avanços contínuos tanto no núcleo 5G quanto na RAN para introduzir novos recursos, melhorar o desempenho e oferecer suporte a casos de uso emergentes.
Em resumo, o 5G Core e a RAN são componentes integrantes de uma rede 5G, trabalhando em colaboração para fornecer banda larga móvel aprimorada, comunicações ultraconfiáveis de baixa latência e comunicações massivas do tipo máquina. O 5G Core fornece inteligência central e orquestração de serviços, enquanto a RAN cuida da conectividade sem fio e dos aspectos de transmissão, habilitando coletivamente os recursos e serviços associados ao 5G.