Was ist eine 5G-Service-basierte Architektur?
Die 5G-Kernnetzarchitektur ist als Cloud-native konzipiert und nutzt NFV (Network Function Virtualization) und SDN (Software Defined Networking). NFV wird verwendet, um die logische Funktion eines Netzwerkelements von der zugehörigen Hardware zu entkoppeln und diese Funktion in Software als VNF (Virtualized Network Function) zu implementieren. Die VNF kann auf handelsüblichen Computerplattformen für allgemeine Zwecke ausgeführt werden.
Die VNF kann auf handelsüblichen Computerplattformen für allgemeine Zwecke ausgeführt werden. Das Hauptmerkmal von SDN ist eine klare Trennung zwischen Steuerungs- und Benutzerebenenfunktionen. SDN unterstützt die Zentralisierung der Steuerungsebenenfunktionalität und gleichzeitig die Verteilung von Benutzerebenenfunktionen, die sich zur Unterstützung von Kommunikationen mit geringer Latenzzeit nahe am Netzwerkrand befinden können.
Was ist 5G Network Slicing?
NFV und SDN stellen einem Betreiber eine flexible zugrunde liegende Ressource zur Verfügung. Durch die Kombination der von einer Reihe von VNFs angebotenen Dienste kann ein Betreiber komplette virtuelle logische Netzwerke aufbauen, die auf gemeinsam genutzter zugrunde liegender physischer Hardware ausgeführt werden können. Jedes virtuelle logische Netzwerk wird als Netzwerk-Slice.
Ein Netzwerk-Slice kann optimiert werden, um die Anforderungen eines bestimmten Anwendungsfalls zu erfüllen. Beispielsweise könnte ein Netzbetreiber verschiedene Netzwerk-Slices für die einzelnen Haupt- 5G-Anwendungsfälle , d. h. eMBB-, mMTC- und URLLC-Slices, die für hohe Datenraten, hohe Verbindungsdichten bzw. niedrige Latenzen optimiert sind.
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Das 5G-Kernnetz
Das 5G-Kernnetz basiert im Design der SBA (Service Based Architecture) auf NFV- und SDN-Prinzipien. Traditionell wurden Mobilfunknetze mithilfe einer Punkt-zu-Punkt-Architektur entwickelt, die Referenzpunkte zwischen jedem Paar kommunizierender NFs (Netzwerkfunktionen) definiert, typischerweise mit einem pro Schnittstelle definierten Protokoll. In diesem Szenario muss eine einzelne Netzwerkfunktion, die mit einer Reihe anderer Netzwerkfunktionen kommunizieren muss, mehrere Schnittstellen und Protokolltypen unterstützen.
Im Gegensatz zur Referenzpunktarchitektur verfügen NFs in der SBA über eine einzige Schnittstelle, über die sie anderen NFs Dienste anbieten. Diese Schnittstelle wird als SBI (Service Base Interface) bezeichnet. Eine NF kann über die SBI einen oder mehrere NFS (Network Function Services) anbieten.
Eine NF kann über die SBI einen oder mehrere NFS (Network Function Services) anbieten. Diese Dienste werden anderen NFs über eine genau definierte API (Application Programming Interface) angeboten. Neu initiierte NFs registrieren sich beim 5G NRF ( Network Repository Function ) und geben ihre Identität, ihr Serviceprofil und ihre Adresse an. Eine NF kann das NRF abfragen, um herauszufinden, welche NFs von Interesse innerhalb der SBA verfügbar sind, welche NFS sie anbieten, auf welchen Servern sie gehostet werden und welche Netzwerksegmente sie unterstützen.
Ein NFS kann eine Reihe einzelner Operationen anbieten, die alle in der API für das SBI definiert sind. Jede Operation wird nach dem Schema Nnfname_ServiceName_ServiceOperation benannt, das jeweils die servicebasierte Schnittstelle, den Netzwerkfunktionsdienst und die Serviceoperation identifiziert. Eine NF, die einen Service anbietet, ist der Serviceproduzent, eine NF, die den Service nutzt, ist der Servicekonsument.
Die Verwendung servicebasierter Schnittstellen fördert die Wiederverwendung von Signalisierungsverfahren innerhalb des Systems. Beispielsweise kann ein von einer NF angebotener Dienst von einer Reihe anderer NFs verwendet werden, die dasselbe Signalisierungsverfahren verwenden, das von der API für diesen Dienst definiert wurde.
Netzwerkfunktionen innerhalb der 5GC-Steuerungsebene verwenden für ihre Interaktionen servicebasierte Schnittstellen. In Release 15 verwenden jedoch nicht alle Netzwerkkomponenten den SBI-Ansatz; dies gilt für das Funkzugangsnetz und die Funktionen in der Benutzerebene.
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Über den Autor
Jeff Cartwright ist ein Telekommunikationstrainer, dessen Fachwissen sich auf eine breite Palette von Festnetz- und Mobilfunktechnologien erstreckt. Er ist spezialisiert auf Transportsysteme, Signalsysteme einschließlich SS7 und intelligente Netzwerke sowie VoIP- und IMS-Protokolle. Bevor er zu Wray Castle kam, arbeitete Jeff als Luftfahrtingenieur für die Royal Air Force und war für die Wartung anspruchsvoller elektronischer Systeme der ersten und zweiten Ebene verantwortlich.