IMT och 5G-nätverkstillstånd: Arkitektur, design, utrollning och drift Träningskurs

Dag 1

1. Introduktion och översikt över ekosystemet

• Övergripande perspektiv på 5G-standarden: affärsverksamhet, standardisering, implementation, transport, RAN, Core, DevOps.

• Upplösning av relaterade begrepp: 5G, IMT-2020, NG-RAN, NR, 5GC, 5GS.

• Generationssammanhang för mobilnätverk: smidig utveckling från 4.5G till 5G inom 3GPP Releases 15–17.

2. IMT-2020-visionen

• UE som drivkraft för förändring och källa till nya krav: utökad definition av UE till att inkludera IoT/mMTC (sensorer), RedCap-enheter (kameror) och UAV (droner).

• Begränsningar med 4G/LTE, brist på flexibilitet i EPC och utmaningar för transportnätverk.

• Framtidens krav för eMBB, URLLC och mMTC: användningsfall och deras inverkan på RAN och Core.

• Allmänna systemkrav som definierar 5G-nätverket.

• Övergripande färdigheter: Network Slicing, 5QI, CUPS, Multi-access Edge Computing (MEC) och inbyggd integritet.

3. Fysiska grunder för UE-kommunikation med NG-RAN

• Grundläggande radio-begrepp: Cell, Band, Kanalbredd.

• Grundläggande för UE-nätverksåtkomst: radio-protokollstack, MIB/SIB, cellvals mekanism och fysikalager.

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

4. NG-RAN-arkitektur

• Logisk uppdelning av gNB i CU och DU.

• Alternativ för funktionsuppdelning och deras konsekvenser.

• O-RAN som alternativt/referensramverk och standard för RAN-interoperabilitet.

• Separation av Control Plane och User Plane.

• RRC-protokollet och dess roll vid samordning av UE-operationer i NG-RAN samt NAS-tunneling.

5. NG-RAN-mekanismer och procedurer

• PDCP och Radio Bearers.

• Mätningar: konfiguration, rapportering och utnyttjande i andra procedurer.

• RRC Reconfiguration som nyckelprocedur för alla NG-RAN-operationer.

• Carrier Aggregation och Band Combination.

• AMF:s roll i NG-RAN-samordning, NGAP-protokoll.

• Handover-procedurer.

Dag 2

1. Transportnätverkets grundlag

• Komplexiteten i transportteknik och avmytande av myten "bara kablar": IP/MPLS som kärnteknik.

• Indelning i Fronthaul, Midhaul och Backhaul: krav, förväntningar och tillämpningar (inklusive eCPRI).

• Mappning av 5QI från 5GS-domänen till IP-router QoS.

• Distribution och synkronisering av tid och fas för radiosändning med PTP (IEEE 1588).

2. Insidan av SBA-arkitekturen som grundpelare för 5GC

• Klassisk IT-stack: HTTP/2, JSON, OAuth2.

• Kommunikationsmekanismer för Core Network Function: Request-Response mot Subscribe-Notify.

• Viktiga NF:n ur perspektiv för åtkomst hantering och trafikslut från NG-RAN: NRF, AMF, SMF, UPF.

• NRF som nyckelkoordinator: Service Registration, Service Discovery.

• (Konceptuell översikt) Stateless-arkitektur och lagring av state för valfri NF med UDSF.

• (Konceptuell översikt) Lastbalansering och proxy-mekanismer via SCP.

3. Datapath och separation av User Plane

• Dataflöde från UE till 5GC: korrelation av NG-RAN-gränssnitt (N2, N3) med NF:n (AMF, SMF, UPF).

• AMF som ingångsport för Control Plane (slutledning och demultiplexning av NAS och NGAP-signalering).

• UPF som kärnan för User Plane: implementering av användardataroutning och GTP-U tunnelfyllning.

• PDU Session Establishment-kallflöde: End-to-End Call Flow inklusive QoS Flow-allokering.

• N4-gränssnittet (PFCP-protokoll), TEID-allokering och regler (PDR, FAR) som kopplar radiotraffic till externa Data Networks (DN).

4. Abonnemangshantering, identitet och servicepolicy

• Databaser: UDR för strukturerade data och UDM för abonnemangsprocesslogik.

• 5G-AKA-autentiseringsprocessen med AUSF, NAS-nyckelbyte och SUCI-mekanismen.

• PCF som policyhanterare och distributor: session, mobilitet och SLA-policy.

• Koppling av PDU-sessioner till PCF-instanser via BSF – en nyckelfunktion för IMS/VoNR.

5. Network Slicing

• Introduktion till Network Slicing, S-NSSAI-parametrisering av identifierare.

• AMF och SMF instansvals mekanismer baserade på serviceprofil via NSSF.

• Introduktion till MEC, Uplink Classifier (UL CL) / Branching Point i UPF.

6. Extern 5GC-exponering och API:er

• SEPP för säkerhet för roamingtrafik.

• Non-3GPP-åtkomst: abonnemangstrafik som kommer från utanför NG-RAN via N3IWF.

• Exponering och integration med externa Application Functions (AF) via NEF.

7. Analys av utvalda End-to-End-scenarier

• Initial Registration och PDU Session Establishment: fråga till NRF, AUSF-kredensialer, hämta abonnemang från UDM och policy från PCF.

• Path Switch Request och UPF-flyttningsprocedur för aktiva sessioner vid Inter-gNB-handover.

• Uplink Classifier (UL CL)-mekanismen på UPF- och SMF-nivå för MEC-scenarier och Local Breakout (LBO)-routning.

• Paging och Network Triggered Service Request som vaknar upp UE på UPF-initiativ som svar på nedgående trafik.

Dag 3

1. Övergångsarkitektur

• Översikt över EPC- och E-UTRAN-arkitekturer.

• 5G-utrollningsalternativ (Standalone SA och Non-Standalone EN-DC).

2. Samverkan mellan 5GS och EPS

• EPS Fallback och Redirect-mekanismer.

• Hybrida implementationer (PGW-C+SMF och PGW-U+UPF).

• N26-gränssnitt för Inter-System Handover-procedurer mellan MME och AMF.

• Analys av EN-DC som dominerande variant av MR-DC (Multi-RAT Dual Connectivity).

• DSS (Dynamic Spectrum Sharing) som mekanism för frekvensdelning.

3. Telemetri, räknare och datakorrelation

• Övervakning av fenomen via räknare och aggregering till KPI:er.

• Metoder för att utvärdera procedurkorrekthet: Success Ratio, Failure Ratio, absoluta mot procentuella värden.

• Händelskorrelation: spårning av komplexa procedurer som saknar dedikerade räknare.

• Datanormalisering och bredare perspektiv på storleksordningar.

4. Anomalidiagnostik och logganalys

• Identifiering av problem som tyder på programvaru- eller konfigurationsfel (t.ex. "Sleeping Cell").

• Statistiska avvikelse och mappning av Cause Values från 3GPP-protokoll för att identifiera grundorsaker till fel.

5. Chaos Engineering och felsökning

• Grundläggande för hantering av en open-source 5GC-implementation i en dev/moln-miljö.

• Testa Cloud-Native-paradigmet: byte av kärnmikroserviceelement utan avbrott i drift.

• Medveten felinjection och observation av failover-beteende.

• Simulering av NG-RAN-degradation och korrelation av loggar på AMF-sidan.