IMT en 5G-netwerklevenscyclus: architectuur, ontwerp, implementatie en exploitatie Training Cursus

Day 1

1. Inleiding en overzicht van het ecosysteem

• Meervoudige perspectieven op de 5G-standaard: zakelijk, normalisering, implementatie, transport, RAN, Core, DevOps.

• Verduidelijking van gerelateerde concepten: 5G, IMT-2020, NG-RAN, NR, 5GC, 5GS.

• Generatiecontinuïteit van mobiele netwerken: soepele evolutie van 4.5G naar 5G binnen 3GPP Releases 15–17.

2. IMT-2020 Visie

• De UE als drijvende kracht achter veranderingen en bron van nieuwe eisen: uitbreiding van de definitie van UE om IoT/mMTC (sensoren), RedCap-apparaten (camera's) en UAV's (drones) om te vatten.

• Beperkingen van 4G/LTE, gebrek aan EPC-flexibiliteit en uitdagingen in het transpondnetwerk.

• Vernieuwende eisen van eMBB, URLLC en mMTC: toepassingen en hun impact op RAN en Core.

• Algemene systeem-eisen die het 5G-netwerk definiëren.

• Kruisende capaciteiten: Network Slicing, 5QI, CUPS, Multi-access Edge Computing (MEC) en Privacy by Design.

3. Fysische basis van communicatie tussen UE en NG-RAN

• Grondleggende radioconcepten: Cel, Band, Kan breedte.

• Fundamenten van netwerktopname door de UE: radio-protocolstack, MIB/SIB, celselectiemechanisme en Physical Layer.

• Initiatie van verbinding: RACH (Msg 1-4), Paging, RRC.

4. NG-RAN Architectuur

• Logische splitsing van de gNB in CU en DU.

• Opties voor Functionele Splitsing en hun implicaties.

• O-RAN als alternatief/referentiekader en standaard voor RAN-interoperabiliteit.

• Scheiding van Control Plane en User Plane.

• Het RRC-protocol en de rol ervan bij het coördineren van UE-bewerkingen in NG-RAN en NAS-tunneling.

5. NG-RAN Mechanismen en Procedures

• PDCP en Radio Bearers.

• Metingen: configuratie, rapportage en gebruik in andere procedures.

• RRC Reconfiguration als cruciale procedure voor alle NG-RAN-bewerkingen.

• Carrier Aggregation en Band Combinatie.

• De rol van de AMF bij de coördinatie van NG-RAN, NGAP-protocol.

• Handover-procedures.

Day 2

1. Fundamenten van het Transpondnetwerk

• Complexiteit van transport-engineering en het doorbreken van de mythe dat het 'enkel om kabels gaat': IP/MPLS als kerntechnologie.

• Scheiding in Fronthaul, Midhaul en Backhaul: eisen, verwachtingen en toepassingen (met inbegrip van eCPRI).

• Mapping van 5QI vanuit het 5GS-domein naar IP-router QoS.

• Distributie en synchronisatie van tijd en fase voor radio-uitzending met behulp van PTP (IEEE 1588).

2. Binnenzijde van de SBA-architectuur als fundament van de 5GC

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

• Communicatiemechanismen voor Core Network Functions: Request-Response vs. Subscribe-Notify.

• Belangrijke NF's vanuit het perspectief van toegangshandling en traffic-terminatie vanuit NG-RAN: NRF, AMF, SMF, UPF.

• De NRF als cruciale coördinator: Service Registration, Service Discovery.

• (Conceptueel Overzicht) Stateless-architectuur en opslaan van state voor een willekeurige NF met behulp van UDSF.

• (Conceptueel Overzicht) Load balancing en proxy-mechanismen via SCP.

3. Data-pad en scheiding van de User Plane

• Datavloei van UE naar 5GC: correlatie van NG-RAN-interfaces (N2, N3) met NF's (AMF, SMF, UPF).

• AMF als ingangsgateway voor de Control Plane (terminatie en demultiplexing van NAS- en NGAP-signalering).

• UPF als kern van de User Plane: implementatie van user data routing en GTP-U tunnel-encapsulation.

• PDU Session Establishment call flow: End-to-End Call Flow met inbegrip van QoS Flow toewijzing.

• N4-interface (PFCP-protocol), TEID-toewijzing en regels (PDR, FAR) die radio-traffic linken naar externe Data Networks (DN).

4. Beheer van abonnementen, identiteit en servicebeleid

• Databases: UDR voor gestructureerde data en UDM voor logische verwerking van abonnees.

• 5G-AKA-authenticatieproces waarbij AUSF, NAS sleutelinwisseling en het SUCI-mechanisme betrokken zijn.

• PCF als beleidbeheerder en -distributeur: sessie-, mobiliteits- en SLA-beleid.

• Koppelen van PDU-sessies aan PCF-instanties via BSF — een cruciaal kenmerk voor IMS/VoNR.

5. Network Slicing

• Inleiding tot Network Slicing, instellen van S-NSSAI parameter identifier.

• Selectiemechanismen voor AMF- en SMF-instanties op basis van serviceprofiel via NSSF.

• Inleiding tot MEC, Uplink Classifier (UL CL) / Branching Point in UPF.

6. Externe 5GC-exposure en API's

• SEPP voor het beveiligen van roamingverkeer.

• Non-3GPP-access: abonneeverkeer dat oorsprong heeft buiten NG-RAN via N3IWF.

• Exposure en integratie met externe Application Functions (AF) via NEF.

7. Analyse van geselecteerde end-to-end scenario's

• Initiale Registratie en PDU Session Establishment: query van NRF, AUSF-credentials, ophalen van abonnementen vanuit UDM en beleid vanuit PCF.

• Path Switch Request en UPF-relocatieprocedure voor actieve sessies tijdens Inter-gNB handover.

• Uplink Classifier (UL CL) mechanisme op UPF- en SMF-niveau voor MEC-scenario's en Local Breakout (LBO) routing.

• Paging en Network Triggered Service Request die de UE wekt op initiatief van de UPF in reactie op downlink-verkeer.

Day 3

1. Overgangsrarchieen

• Overzicht van de EPC- en E-UTRAN-architecturen.

• 5G implementatie-opties (Standalone SA en Non-Standalone EN-DC).

2. Coëxistentie van 5GS en EPS

• EPS Fallback en Redirect mechanismen.

• Hybride implementaties (PGW-C+SMF en PGW-U+UPF).

• N26-interface voor Inter-System Handover procedures tussen MME en AMF.

• Analyse van EN-DC als de dominante variant van MR-DC (Multi-RAT Dual Connectivity).

• DSS (Dynamic Spectrum Sharing) als mechanisme voor spectrumdeling.

3. Telemetrie, Tellers en data-correlatie

• Monitoren van fenomenen via Tellers en het samenstellen hiervan tot KPI's.

• Aanpakken voor het evalueren van procedurecorrectheid: Success Ratio, Failure Ratio, absolute vs. percentage-waarden.

• Event correlatie: bijhouden van complexe procedures zonder gewijzigde tellers.

• Normalisatie van data en een breder perspectief op orden van grootte.

4. Diagnostiek van anomalieën en loganalyse

• Identificeren van problemen die software- of configuratiefouten suggereren (bijv. "Sleeping Cell").

• Statistische afwijkingen en mapping van Cause Values uit 3GPP-protocollen om de onderliggende oorzaak van falen te identificeren.

5. Chaos Engineering en Troubleshooting

• Fundamenten voor het beheren van een open source 5GC-implementatie in een dev/cloud-omgeving.

• Testen van het Cloud-Native paradigma: vervangen van kern microservice-elementen zonder onderbreking van de exploitatie.

• Intentieel injecteren van fouten en waarnemen van failover-gedrag.

• Simuleren van NG-RAN-degradatie en correlatie van logs aan de AMF-kant.