Cykl życia sieci IMT i 5G: architektura, projektowanie, wdrażanie i eksploatacja - Plan Szkolenia

Dzień 1

1. Wprowadzenie i przegląd ekosystemu

• Wieloaspektowe spojrzenie na standard 5G: biznes, standaryzacja, implementacja, transport, RAN, rdzeń, DevOps.

• Wyjaśnienie powiązanych pojęć: 5G, IMT-2020, NG-RAN, NR, 5GC, 5GS.

• Ciągłość generacyjna sieci mobilnych: płynna ewolucja od 4.5G do 5G w ramach wydań 15–17 3GPP.

2. Wizja IMT-2020

• UE jako motor zmian i źródło nowych wymagań: rozszerzenie definicji UE o IoT/mMTC (czujniki), urządzenia RedCap (kamery) i UAV (drony).

• Ograniczenia 4G/LTE, brak elastyczności EPC i wyzwania sieci transportowej.

• Zaawansowane wymagania eMBB, URLLC i mMTC: przypadki użycia i ich wpływ na RAN i rdzeń.

• Ogólne wymagania systemowe definiujące sieć 5G.

• Przekrojowe możliwości: Network Slicing, 5QI, CUPS, Multi-access Edge Computing (MEC) oraz prywatność wbudowana w projekt.

3. Fizyczne podstawy komunikacji UE z NG-RAN

• Podstawowe pojęcia radiowe: komórka, pasmo, szerokość kanału.

• Podstawy dostępu UE do sieci: stos protokołów radiowych, MIB/SIB, mechanizm wyboru komórki i warstwa fizyczna.

• Inicjowanie połączenia: RACH (Msg 1-4), Paging, RRC.

4. Architektura NG-RAN

• Logiczny podział gNB na CU i DU.

• Opcje podziału funkcjonalnego i ich implikacje.

• O-RAN jako alternatywny/referencyjny framework i standard interoperacyjności RAN.

• Oddzielenie płaszczyzny sterowania od płaszczyzny użytkownika.

• Protokół RRC i jego rola w koordynowaniu działań UE w NG-RAN oraz tunelowaniu NAS.

5. Mechanizmy i procedury NG-RAN

• PDCP i nośniki radiowe.

• Pomiary: konfiguracja, raportowanie i wykorzystanie w innych procedurach.

• Rekonfiguracja RRC jako kluczowa procedura dla wszystkich operacji NG-RAN.

• Agregacja nośnych i kombinacja pasm.

• Rola AMF w koordynacji NG-RAN, protokół NGAP.

• Procedury przełączenia (handover).

Dzień 2

1. Podstawy sieci transportowej

• Złożoność inżynierii transportowej i obalenie mitu „to tylko kable”: IP/MPLS jako technologia rdzeniowa.

• Podział na Fronthaul, Midhaul i Backhaul: wymagania, oczekiwania i zastosowania (w tym eCPRI).

• Mapowanie 5QI z domeny 5GS na QoS routerów IP.

• Dystrybucja i synchronizacja czasu oraz fazy dla transmisji radiowej z wykorzystaniem PTP (IEEE 1588).

2. Wnętrze architektury SBA jako fundament 5GC

• Klasyczny stos IT: HTTP/2, JSON, OAuth2.

• Mechanizmy komunikacji funkcji sieci rdzenia: Request-Response vs. Subscribe-Notify.

• Kluczowe NF z perspektywy obsługi dostępu i terminacji ruchu z NG-RAN: NRF, AMF, SMF, UPF.

• NRF jako kluczowy koordynator: rejestracja usług, odkrywanie usług.

• (Przegląd koncepcyjny) Architektura bezstanowa i przechowywanie stanu dla dowolnej NF przy użyciu UDSF.

• (Przegląd koncepcyjny) Równoważenie obciążenia i mechanizmy proxy za pośrednictwem SCP.

3. Ścieżka danych i separacja płaszczyzny użytkownika

• Przepływ danych od UE do 5GC: korelacja interfejsów NG-RAN (N2, N3) z NF (AMF, SMF, UPF).

• AMF jako brama wejściowa dla płaszczyzny sterowania (terminacja i demultipleksacja sygnalizacji NAS i NGAP).

• UPF jako rdzeń płaszczyzny użytkownika: implementacja routingu danych użytkownika i enkapsulacja tuneli GTP-U.

• Przebieg zestawiania sesji PDU: kompleksowy przepływ połączeń obejmujący alokację przepływów QoS.

• Interfejs N4 (protokół PFCP), alokacja TEID oraz reguły (PDR, FAR) łączące ruch radiowy z zewnętrznymi sieciami danych (DN).

4. Zarządzanie subskrypcjami, tożsamością i politykami usług

• Bazy danych: UDR dla danych ustrukturyzowanych i UDM dla logiki przetwarzania subskrybentów.

• Proces uwierzytelniania 5G-AKA z udziałem AUSF, wymiany kluczy NAS i mechanizmu SUCI.

• PCF jako menedżer i dystrybutor polityk: polityki sesji, mobilności i SLA.

• Powiązanie sesji PDU z instancjami PCF za pośrednictwem BSF — kluczowa funkcja dla IMS/VoNR.

5. Network Slicing

• Wprowadzenie do Network Slicingu, konfiguracja identyfikatora parametru S-NSSAI.

• Mechanizmy wyboru instancji AMF i SMF na podstawie profilu usługi za pośrednictwem NSSF.

• Wprowadzenie do MEC, Uplink Classifier (UL CL) / punktu rozgałęzienia w UPF.

6. Zewnętrzne udostępnianie 5GC i API

• SEPP do zabezpieczania ruchu roamingowego.

• Dostęp nie-3GPP: ruch abonencki pochodzący spoza NG-RAN za pośrednictwem N3IWF.

• Udostępnianie i integracja z zewnętrznymi funkcjami aplikacji (AF) za pośrednictwem NEF.

7. Analiza wybranych scenariuszy end-to-end

• Rejestracja początkowa i zestawienie sesji PDU: zapytania do NRF, poświadczenia AUSF, pobieranie subskrypcji z UDM i polityk z PCF.

• Żądanie przełączenia ścieżki i procedura relokacji UPF dla aktywnych sesji podczas przełączenia między gNB.

• Mechanizm Uplink Classifier (UL CL) na poziomie UPF i SMF w scenariuszach MEC oraz routing Local Breakout (LBO).

• Paging i żądanie usługi wyzwalane przez sieć, budzące UE z inicjatywy UPF w odpowiedzi na ruch w dół.

Dzień 3

1. Architektura przejściowa

• Przegląd architektur EPC i E-UTRAN.

• Opcje wdrożenia 5G (Standalone SA i Non-Standalone EN-DC).

2. Współistnienie 5GS i EPS

• Mechanizmy EPS Fallback i Redirect.

• Implementacje hybrydowe (PGW-C+SMF i PGW-U+UPF).

• Interfejs N26 dla procedur przełączenia między systemami pomiędzy MME i AMF.

• Analiza EN-DC jako dominującego wariantu MR-DC (Multi-RAT Dual Connectivity).

• DSS (Dynamic Spectrum Sharing) jako mechanizm współdzielenia widma.

3. Telemetria, liczniki i korelacja danych

• Monitorowanie zjawisk za pomocą liczników i agregowanie ich w KPI.

• Podejścia do oceny poprawności procedur: współczynnik sukcesu, współczynnik niepowodzeń, wartości bezwzględne vs. procentowe.

• Korelacja zdarzeń: śledzenie złożonych procedur bez dedykowanych liczników.

• Normalizacja danych i szersza perspektywa rzędów wielkości.

4. Diagnostyka anomalii i analiza logów

• Identyfikowanie problemów sugerujących błędy oprogramowania lub konfiguracji (np. „uśpiona komórka”).

• Odchylenia statystyczne i mapowanie wartości przyczyn z protokołów 3GPP w celu identyfikacji pierwotnych przyczyn awarii.

5. Chaos Engineering i rozwiązywanie problemów

• Podstawy zarządzania implementacją 5GC o otwartym kodzie źródłowym w środowisku deweloperskim/chmurowym.

• Testowanie paradygmatu natywnej chmury: wymiana elementów mikroserwisów rdzenia bez przerywania działania.

• Celowe wstrzykiwanie awarii i obserwacja zachowania w trybie failover.

• Symulowanie degradacji NG-RAN i korelowanie logów po stronie AMF.