Verdienen Sie Geld mit Ihren Tech-Blogs, Gadgets und Tipps

Kuinka 3GPP-yhteistyöprojekti kuvaa 5G-arkkitehtuuria

Huomautus: Seuraava artikkeli auttaa sinua: Miten 3GPP-yhteistyöprojekti kuvaa 5G-arkkitehtuuria

3GPP, 5G-verkko, on dynaaminen, toisiinsa yhdistetty ja joustava kehys useista edistyneistä teknologioista, jotka tukevat erilaisia ​​sovelluksia. 5G hyödyntää innovatiivisempaa arkkitehtuuria, jossa RAN (Radio Access Network) -verkkoja ei enää rajoita tukiaseman tai monimutkaisen infrastruktuurin läheisyys. 5G reitittää signaalin siirtoreitin erillisen, joustavan virtuaalisen RAN:n kautta uusilla liitännöillä, jotka tarjoavat lisää tiedonsiirtopisteitä.

5G 3GPP -arkkitehtuuri

3GPP Yhteistyöprojekti keskittyy tietoliikenneteknologioihin, kuten RAN:iin, ydinliikenneverkkoihin ja palvelutoimintoihin. 3GPP Tarjoaa täydelliset tekniset tiedot 5G Verkkoarkkitehtuuri, joka on palvelukeskeisempi kuin aikaisemmat sukupolvet.

Palvelut tarjotaan yhteisen viitekehyksen kautta keskeisille verkkokomponenteille, jotka on valtuutettu käyttämään kyseisiä palveluita. Modulaarisuus, uudelleenkäytettävyys ja verkkotoimintojen itsehallinta ovat olennaisia ​​lisävaatimuksia, jotka otetaan huomioon suunnittelussa ja toteutuksessa 5G verkot ja 3GPP hän korostaa.

5G spektri ja taajuus

New Radio -rajapinnassa (NR) on tällä hetkellä saatavilla useita taajuuskaistoja, joita 5G voi käyttää ja jotka ovat operaattoreille avoimia. Osaa tästä radiospektristä, jonka taajuudet ovat välillä 30–300 GHz, kutsutaan millimetriaaloksi, koska sen aallonpituudet ovat 1–10 millimetriä. 5G-verkoille on tällä hetkellä varattu 24–100 GHz:n taajuuksia useissa maissa.

Pienitehoiset UHF-taajuudet 300 MHz ja 3 GHz välillä voivat millimetriaallon lisäksi muuttua toiminnallisesti niin, että 5G-verkot voivat käyttää niitä, koska korkeammille taajuuksille on ominaista suurempi kaistanleveys ja tietysti lyhyempi kantama, eli monimuotoisuus, off Käytettävien taajuuksien määrä voidaan räätälöidä yksilöllisten sovellusten mukaan. Millimetriaaltojen taajuudet ovat ihanteellisia tiheästi asutuille alueille, mutta ne ovat hyödyttömiä ja tehottomia tietoliikenteen kannalta.

Monikäyttöiset reunalaskelmat

MEC Multi-Access Edge Computing on olennainen osa 5G:tä arkkitehtuuri. MEC on pilvilaskennan läpimurto, joka tuo sovellukset keskuspalvelinkeskuksista verkon reunalle, lähemmäksi loppukäyttäjiä ja heidän laitteitaan. MEC on silta käyttäjän ja sisällönjakelupalvelimen välillä.

Tämä tekniikka ei rajoitu siihen 5G, mutta sillä on varmasti ratkaiseva rooli sen suorituskyvyssä. MEC-Ominaisuuksia ovat pieni latenssi, suuri kaistanleveys ja välitön pääsy RAN-tietoihin, jotka mahdollistavat sen 5G Arkkitehtuuri eroaa edellisistä sukupolvista. Tämä RAN:ien ja ydinverkkojen lähentyminen edellyttää operaattoreiden ottavan käyttöön uusia lähestymistapoja verkon testaukseen ja validointiin.

5G Verkot perustuvat 3GPP 5G Tekniset tiedot tarjoavat ihanteellisen ympäristön MEC-käyttöön. Tärkeimmät 5G-komponentit määrittelevät tehokkaita ominaisuuksia reunalaskentaan, mikä mahdollistaa MEC:n ja 5G yhdessä eteenpäin. Sen lisäksi, että MEC-arkkitehtuuri pystyy vähentämään latenssia ja lisäämään kaistanleveyttä, se mahdollistaa laskentatehon jakautumisen, mahdollisuuden liittää suuri määrä laitteita 5G-verkkoon sekä laajan valikoiman IoT-antureita tuen ja hallinnan.

Verkon ja 5G-suorituskyvyn virtualisointi

Verkkotoimintojen virtualisointi (NFV) Verkkotoimintojen virtualisointi erottaa ohjelmistot laitteistosta korvaamalla erilaiset verkkotoiminnot, kuten palomuurit, kuormantasaajat ja reitittimet, virtualisoiduilla instansseilla, jotka toimivat ohjelmistona. Tämä eliminoi tarpeen investoida kalliimpiin laitteistoihin ja voi lyhentää asennusaikaa. Lähestymistapa, joka tekee tuloista nopeampaa kuin asiakaspalvelu.

NFV mahdollistaa 5G Infrastruktuuri laitteiden virtualisoinnin avulla 5G Verkko, mukaan lukien verkon viipalointitekniikka, joka mahdollistaa useiden virtuaalisten verkkojen käytön samanaikaisesti. NFV voi vastata muihin 5G-haasteisiin sovellusten ja asiakasryhmien laskentatehon, tallennustilan ja virtualisoitujen resurssien avulla.

5G RAN -arkkitehtuuri

Verkon Suorituskyvyn virtualisointi voidaan laajentaa RAN:iin verkon erottelun ja liiton suosittelemien teknologioiden, kuten O-RAN:n, käytön avulla. Yllä oleva lähestymistapa lisää joustavuutta ja mahdollistaa operaattoreiden käyttöönoton 5G sivustot nopeasti. Se tarjoaa avoimiin alustoihin ja rajapintoihin perustuvan suunnittelu- ja kehitysmekanismin, joka helpottaa uusien ominaisuuksien ja teknologioiden käyttöönottoa. Liiton tarkoitus

O-RAN ALLIANCE on tarkoitettu yksinkertaistamaan sellaisten verkkojen rakentamista, joiden laitteet ovat eri laitevalmistajien toimittamia. Tyypillisesti, 5G Verkot hyödyntävät yhden valmistajan laitteistovaatimuksia, mutta joskus tilanne vaatii eri valmistajien tuotteiden käyttöä; Tällaisissa tapauksissa on varmistettava, että laitteet ovat vuorovaikutuksessa keskenään helpommin ja nopeammin.

Lisäksi verkon erottelu mahdollistaa verkkokomponenttien virtualisoinnin ja tarjoaa tavan laajentaa ja parantaa käyttökokemusta kapasiteettia lisäämällä. RAN-komponenttien virtualisoinnin edut ovat kustannustehokkaampi ratkaisu kuin IoT-palvelujen toteuttamiseen tarvittavan tietyn laitteiston ostaminen.

eCPRI

Verkostojen erottelulla ja toimintojen jakamisella on monia taloudellisia etuja, etenkin kun otetaan käyttöön uusia suhteita, kuten eCPRI. Testit suoritti 5G Operaattorit osoittavat, että RF-linkit eivät ole enää kustannustehokkaita, koska RF-kustannukset nousevat nopeasti; Tästä syystä eCPRI-rajapinnat keksittiin kustannustehokkaammaksi ratkaisuksi, koska ne käyttävät vähemmän rajapintoja. ECPI pyrkii tarjoamaan vakiorajapinnan 5G:lle. Esimerkiksi Front Haul O-RAN -liitäntä käyttää hajautettua yksikköä. CPRI, toisin kuin eCPRI, on suunniteltu 4G:lle ja se on suunniteltu auttamaan laitteistovalmistajia.

Verkon segmentointi

Ehkä verkon segmentointi on avaintekijä, joka tekee tämän mahdolliseksi 5G Toteuta arkkitehtuuri parhaalla mahdollisella tavalla ja täydellisesti. Tekniikasta, jolla useimmat 5G-verkot nykyään toteutetaan, on tullut yksi 5G-verkkojen tukipilareista, koska se mahdollistaa päästä päähän -virtuaaliverkot, jotka tarjoavat verkko- ja tallennusominaisuuksia.

Tämä tekniikka lisää NFV-verkkoalueelle lisäulottuvuuden tarjoamalla mahdollisuuden käyttää useita loogisia verkkoja samanaikaisesti jaetussa fyysisessä verkkoinfrastruktuurissa. Operaattorit voivat paremmin hallita tärkeitä parametreja 5G-verkot jakamalla verkkoresurssit useille käyttäjille tai vuokralaisille, esim B. Suorituskyky ja viive.

Yllä oleva lähestymistapa tekee tehokkaammaksi vastata erilaisiin verkkoon pääsypyyntöihin. Verkon segmentointi on hyödyllinen sovelluksissa, kuten IoT:ssä, jossa käyttäjiä on paljon, mutta yleinen kaistanleveystarve on pieni. Joka 5G Verkkoarkkitehtuurilla on omat vaatimuksensa, joten verkon segmentoinnista on tullut olennainen malli suunnittelussa 5G Verkkoarkkitehtuuri.

Kustannukset, resurssien hallinta ja verkon konfiguroinnin joustavuus voidaan optimoida tällä mukauttamisasteella. Lisäksi testiverkon nopeampi segmentointi mahdollistaa uuden 5G-sovelluspalvelun ja mahdollistaa toimitusajan arvioinnin asiakaspalvelulle.

kuva 1

Palkin muotoilu

Toinen tärkeä ja arvokas teknologia menestyksen kannalta 5G on säteen muotoilua. Perinteiset tukiasemat lähettävät signaaleja useisiin suuntiin kohdekäyttäjien tai -laitteiden sijainnista riippumatta.

Käyttämällä multi-input, multi-output (MIMO) -ryhmiä, jotka sisältävät kymmeniä pieniä antenneja yhdessä muodossa, signaalinkäsittelyalgoritmit voivat määrittää kunkin käyttäjän tehokkaimman siirtotien erottaen samalla erilliset paketit. Se voidaan lähettää useisiin suuntiin ja sitten pujottaa ennalta määrätyssä järjestyksessä loppukäyttäjän saavuttamiseksi (kuva 2).

Koska siirrettäessä 5G datapaketitMillimetrin kaistanleveys on kasvussa. Kohtaamme erilaisia ​​​​ongelmia, joista tärkeimmät ovat lähetyshäviöt ulkona, pienemmistä antenneista johtuva suhteeton lähetys ja vastaanotto, diffraktiohäviöt ja seinän läpitunkemattomuus.

Pienemmät antennit mahdollistavat kuitenkin suurempien ryhmien sijoittamisen fyysiseen tilaan. Koska jokainen näistä pienemmistä antenneista saattaa muuttaa säteen suuntaa useita kertoja millisekunnissa, on mahdollista muodostaa suuria keiloja haasteiden voittamiseksi. 5G Kaistanleveys. Kun antennien tiheys samassa fyysisessä tilassa on suurempi, MIMO-tekniikalla voidaan saavuttaa kapeampia keiloja, mikä tarjoaa ratkaisun korkeaan suorituskykyyn ja tehokkaampaan käyttäjän seurantaan.

Keski 5G-arkkitehtuuri

5G Ydinverkkoarkkitehtuuri on ydin 5G spesifikaatioita, mikä voi lisätä kysyntää 5G Läpäisykyky. 5G-keskusarkkitehtuuri, jonka määrittelee 3GPPkäyttää pilvipohjaista palveluarkkitehtuuria (SBA), joka kattaa kaiken 5G Toiminnot ja vuorovaikutukset, mukaan lukien todennus, suojaus, istunnon hallinta ja päätepisteiden liikenteen yhdistäminen.

Ydinverkko keskittyy enemmän NFV:hen virtualisoituihin ohjelmistotoimintoihin integroituna suunnittelukomponenttina, joka voidaan ottaa käyttöön MEC-infrastruktuurin avulla, mikä on tärkein elementti toiminnan periaatteissa. 5G arkkitehtuuri. Kuva 2 esittää tämän arkkitehtuurin.

Kuva 2

Erot 5G:n ja 4G:n arkkitehtuurissa

Muutokset alla olevissa kerroksissa ovat kaikkialla läsnä ja nämä erot muodostavat ne 5Goffer suurempi suorituskyky kuin 4G. Näitä muutoksia ovat mm. mm. mm. aallon käyttö, massiivinen MIMO, verkon segmentointi ja sen perustana olevat avainkomponentit. 5G Ekosysteemi – esimerkiksi jäsen.

4G:ssä käytetyllä Evolved Packet Corella on täysin erilainen toiminto 5GTämän ansiosta 5G-verkot voivat optimaalisesti tukea virtualisointia ja natiivipilviohjelmistojen suunnittelua.

Muut erottuvat muutokset 5G Aiemman sukupolven verkoissa UPF on käyttäjätason funktion nimi, jota käytetään erottamaan pakettiyhdyskäytävän ohjaus, käyttäjätason toiminnot ja AMF:n pääsy- ja liikkuvuuden hallintatoiminto nimeltä Mobility Management Function. Kokouksenhallintatoiminnot on mahdollista erottaa liitettävyyteen ja liikkuvuuteen liittyvistä johtamistoiminnoista.

5G-arkkitehtuurivaihtoehdot

Yksi tärkeimmistä kohdista, jota jotkut operaattorit käyttävät umpeen 4G:n ja 4G:n välisen kuilun 5G on vaiheittainen strateginen suunnitelma asteittaiselle siirtymiselle 4G:stä 5G:hen. Yksi tämän alueen tärkeimmistä strategisista suunnitelmista on 5G Non-Stand Alone 5G (NSA 5G) -arkkitehtuuri, joka valmistui vuoden 2017 lopussa.

Tämä standardi käyttää olemassa olevia LTE RAN -verkkoja ja infrastruktuuriverkkoja ankkureina ja lisää 5G-operaattorikomponentin. 5G-erillinen tila, lähinnä 5G Käyttöönotto tyhjästä uudella ydinarkkitehtuurilla ja kaiken täysi käyttöönotto 5G-laitteisto, ominaisuudet ja toiminnallisuus.

Huolimatta riippuvuudestaan ​​nykyiseen arkkitehtuuriin, standalone-tila lisää kaistanleveyttä ja maksimoi samalla millimetriaaltojen taajuudet. Kun standalone-tila väistyy vähitellen 5G-matkapuhelinverkkoarkkitehtuurille, loppukäyttäjät voivat nyt helposti käyttää verkkopalveluita. Kuva 3 esittää yllä olevaa arkkitehtuuria.

Kuva 3

5G maantieteellinen arkkitehtuuri

Yksi verkostoitumisen suurimmista haasteista 5G Verkostot globaalissa mittakaavassa ovat maantieteellisen sijainnin kysymys. Teknologisesti kehittyneet alueet, kuten Pohjois-Amerikka, Itä-Aasia ja osa Eurooppaa, aloittivat käyttöönottoprosessin rajallisessa mittakaavassa alkuaikoina, kun taas toiset olivat vain tarkkailijoita. Kansainvälinen askel on otettava 5G-integraatiossa eri maantieteellisillä alueilla.

Yksi tärkeimmistä alueista, joilla on vakavia yhteysongelmia 5G verkot oli Eurooppa yhdessä. Tästä prosessista tuli äärimmäinen haaste Euroopalle.

Lopuksi Euroopan komissio hyväksyi 5G:n käyttöönoton Euroopassa 5G for Europe -ohjelman puitteissa nopeuttaakseen käyttöönottoprosessia ja laatia etenemissuunnitelman käyttöönottoa varten kaikissa EU-maissa.

Eurooppa on nousemassa. Kehittyneempien laitteiden, kuten uusien antennien, tehokkaampien laitteistojen ja älykkäämpien infrastruktuuriohjelmistojen, kehittämisen ja tuotannon odotetaan lisäävän elektroniikkateollisuutta maailmanlaajuisesti. Muut maat, kuten Kiina, Japani, Yhdysvallat, Intia ja alan johtavat maat ovat erittäin kaupallistettuja ja tuottavat korkeaa tuottoa. 5G. He työskentelevät.

Viime kädessä kaikki nämä toimet tähtäävät verkostojen nopeampaan rakentamiseen. Mielenkiintoinen esimerkki on, että yksi Intian suurimmista televiestinnän tarjoajista on päivittänyt koko verkkonsa 5G-yhteensopivaksi. China Mobile on ottanut käyttöön yli 56 000 000 5G-laitetta Tukiasemia eri puolilla Kiinaa, RCA Wireless -verkkosivusto raportoi marraskuussa 1400.

Turvallisuus 5G-arkkitehtuurissa

5G Toteutuksella on valtavia toiminnallisia etuja superkeskisten resurssien laajan käytön, virtualisoinnin, verkon segmentoinnin ja muiden uusien teknologioiden ansiosta. Näiden teknologioiden yleinen käyttö aiheuttaa kuitenkin uusia turvallisuusriskejä ja luo tuntemattomia hyökkäysvektoreita. 5G perustuu aiempien sukupolvien mobiiliteknologian turvamekanismeihin, mutta siinä on suuri ero.

5G-palvelujen käyttöönotossa ja toimittamisessa on mukana yhä useampi toimijoita, joista jokainen voi pohjustaa tietä uudelle kyberhyökkäykselle. Esineiden Internetiä, antureita, käyttäjiä ja päätelaitteita lisätään verkkoon eksponentiaalisesti, mikä vaikeuttaa tämän liikenteen nopean käsittelyn.

Parannettu 5G Kuvaamat suojausominaisuudet 3GPP Standardit sisältävät liityntäpisteiden todentamisen eriyttämisen, laajennettavat todennusprotokollat ​​suojattuja tapahtumia varten, joustavat suojauskäytännöt toiminnallisempien tapausten käsittelemiseksi ja suojatun käyttöliittymän tietyille tilaajille.

Yksityinen verkossa. Kuten 5G Käyttöönoton jatkuessa ja kriittisten käyttöönottosolmujen virtualisoituessa yhä enemmän, operaattoreiden on jatkuvasti arvioitava tietoturvan suorituskykyä. Epäilemättä, 5G Verkko kasvaa ja alle kahdessa vuodessa siihen siirtyy laaja käyttäjäkunta ympäri maailmaa 5G.

Ne muuttuvat. Kriittisillä aloilla, kuten kuljetuksessa, teollisuudessa ja maataloudessa tapahtuvat muutokset ovat niin merkittäviä ja vaikuttavia, että monet asiantuntijat ovat kutsuneet 5G:tä seuraavaksi teolliseksi vallankumoukseksi, ja nämä uraauurtavat ja innovatiiviset muutokset ovat monikerroksisen 5G-arkkitehtuurin (MEC) ytimessä. , MIMO), NFV ja tehokkaampi, pilvipohjainen palveluarkkitehtuuri, joka tarjoaa uusia sovelluksia.