A arquitetura básica das redes sem fio 5G (quinta geração) foi projetada para suportar uma ampla gama de serviços, incluindo banda larga móvel aprimorada (eMBB), comunicação ultraconfiável de baixa latência (URLLC) e comunicação massiva do tipo máquina (mMTC). . A arquitetura é caracterizada por sua flexibilidade, escalabilidade e capacidade de atender com eficiência a vários casos de uso. Aqui está uma exploração aprofundada da arquitetura básica do 5G:
- Equipamento do usuário (UE): O UE, também conhecido como dispositivo móvel ou dispositivo do usuário, é o ponto final da comunicação e inclui smartphones, tablets, dispositivos IoT e muito mais. Os UEs comunicam-se com a rede 5G para aceder a serviços e trocar dados.
- Rede de acesso por rádio (RAN):
- gNodeB (gNB): O gNodeB é a estação base na RAN 5G, responsável pela comunicação com os UEs pela interface aérea. Ele suporta tecnologias avançadas, como formação de feixe, MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) massivo e opera em bandas de frequência sub-6 GHz e ondas milimétricas (mmWave).
- Unidade Centralizada (CU) e Unidade Distribuída (DU): O gNB é dividido em CU e DU para alocação de recursos e escalabilidade mais eficientes. A CU lida com funções de camada superior, enquanto a DU gerencia funções de camada inferior. Essa arquitetura dividida permite controle centralizado e processamento distribuído.
- Rede de transporte:
- Fronthaul: O fronthaul conecta a DU à CU no gNB e é responsável pela transmissão de dados de alta capacidade entre essas unidades.
- Midhaul: O midhaul conecta o DU à rede principal e fornece o transporte necessário para a comunicação entre a rede de acesso de rádio e a rede principal.
- Rede principal:
- 5G Core (5GC): O 5GC é um componente chave da arquitetura 5G, fornecendo uma arquitetura baseada em serviços que suporta diversas funções de rede. Ele foi projetado para ser flexível e escalável, acomodando diferentes requisitos de serviço.
- Função de gerenciamento de acesso e mobilidade (AMF): A AMF lida com funções relacionadas ao registro de dispositivos, gerenciamento de mobilidade e autenticação.
- Função de gerenciamento de sessão (SMF): O SMF controla e gerencia recursos do plano do usuário durante sessões de dados, oferecendo suporte a serviços de alta qualidade e baixa latência.
- Função do plano do usuário (UPF): A UPF é responsável pelo encaminhamento e roteamento de dados no plano do usuário, garantindo a transferência eficiente dos dados do usuário.
- Gerenciamento Unificado de Dados (UDM): O UDM gerencia informações relacionadas ao usuário, incluindo dados de assinatura e credenciais de autenticação.
- Função de exposição de rede (NEF): A NEF permite que aplicativos externos acessem funções e serviços de rede específicos, promovendo uma arquitetura mais aberta e programável.
- Divisão de rede:
- 5G introduz o conceito de fatiamento de rede, permitindo a criação de redes virtualizadas e isoladas, adaptadas a casos de uso específicos. Cada fatia de rede é otimizada para um tipo de serviço específico, oferecendo recursos dedicados e funcionalidades personalizadas.
- Interoperação com redes existentes:
- Nó B evoluído (eNB): em implantações não autônomas (NSA), as redes 5G podem interagir com redes 4G LTE existentes, utilizando eNBs para determinadas funções.
- Conectividade Dupla: A Conectividade Dupla permite que um UE se conecte simultaneamente a redes 4G e 5G, garantindo uma transição perfeita durante a migração para 5G.
- Autenticação e segurança:
- Acordo de autenticação e chave (AKA): o AKA é usado para autenticação segura de usuários e geração de chaves em redes 5G.
- Security Edge Protection Proxy (SEPP): O SEPP protege os dados do usuário e fornece comunicação segura entre o equipamento do usuário e a rede principal.
- Controle regulatório e político:
- Função de Controle de Políticas (PCF): A PCF define e aplica políticas relacionadas à qualidade do serviço, alocação de recursos e controle de acesso do usuário.
- Serviços de localização:
- Serviço de localização unificada (ULS): O ULS fornece serviços baseados em localização, dando suporte a aplicativos que dependem de informações de localização precisas.
- Gerenciamento e orquestração de serviços:
- Gerenciamento e orquestração de serviços (SMO): o SMO gerencia o ciclo de vida dos serviços, garantindo orquestração e coordenação eficientes dos recursos da rede.
Em resumo, a arquitetura básica do 5G é uma estrutura abrangente e flexível projetada para suportar diversos serviços e casos de uso. Ele apresenta uma RAN desagregada, um núcleo 5G flexível e escalonável, fatiamento de rede e suporte para interfuncionamento com redes existentes, tornando-o um facilitador essencial para a próxima geração de comunicação sem fio.