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

Charakterystyka

Sieci IMT i 5G stanowią kolejną generację komunikacji mobilnej, opartą na międzynarodowych standardach 3GPP i ITU. To szkolenie zapewnia kompleksowe, niezależne od dostawcy omówienie pełnego cyklu życia sieci 5G – od architektury i projektowania, przez wdrażanie, eksploatację i bezpieczeństwo – wyposażając specjalistów w praktyczną wiedzę potrzebną do planowania, budowania i utrzymywania nowoczesnej infrastruktury 5G.

To szkolenie na żywo z udziałem instruktora (online) jest skierowane do specjalistów telekomunikacyjnych na poziomie średnio zaawansowanym, którzy chcą zrozumieć kompleksowy cykl życia sieci 5G i zastosować tę wiedzę w swoich rolach związanych z planowaniem, inżynierią, eksploatacją i bezpieczeństwem.

Po ukończeniu szkolenia uczestnicy będą potrafili:

• Wyjaśnić wymagania IMT-2020 i ewolucję 3GPP do 5G.
• Porównać architektury NSA i SA oraz opisać projekt rdzenia 5G oparty na usługach.
• Zidentyfikować funkcje sieci RAN i rdzenia oraz ich kluczowe interfejsy.
• Projektować sieci transportowe dla fronthaul, midhaul i backhaul.
• Ocenić architekturę Open RAN i interoperacyjność wielu dostawców.
• Stosować zasady wirtualizacji i natywnej chmury we wdrożeniach 5G.
• Planować i wymiarować sieci 5G pod kątem zasięgu i pojemności.
• Eksploatować i monitorować sieci 5G z wykorzystaniem nowoczesnych praktyk obserwowalności.
• Zarządzać incydentami, zmianami i ciągłością operacyjną.
• Wdrażać środki bezpieczeństwa 5G i zasady bezpieczeństwa wbudowanego w projekt.
• Stosować slicing sieci, MEC i automatyzację w środowiskach 5G.
• Oceniać dostawców i technologie przy użyciu ustrukturyzowanych ram decyzyjnych.

Format szkolenia

• Interaktywny wykład i dyskusja.
• Dużo ćwiczeń i praktyki.
• Praktyczna implementacja w środowisku laboratorium na żywo.

Wymagania

• Zrozumienie podstaw sieci mobilnych
• Znajomość architektury i protokołów LTE/4G
• Podstawowa wiedza z zakresu sieci IP i routingu
• Doświadczenie w eksploatacji lub inżynierii telekomunikacyjnej

Grupa docelowa

• Inżynierowie projektowania sieci
• Specjaliści inżynierii transportowej
• Specjaliści inżynierii rdzenia
• Inżynierowie RAN
• Pracownicy eksploatacji sieci
• Zespoły utrzymania
• Specjaliści planowania technologicznego
• Architekci sieci
• Specjaliści ds. bezpieczeństwa telekomunikacyjnego
• Specjaliści zarządzania widmem

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).

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.

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.