IMT og 5G-nettverkslevetyklus: Arkitektur, design, utrolling og drift Treningskurs

Dag 1

1. Innledning og oversikt over økosystemet

• Multifasette perspektiver på 5G-standarden: forretningsdrift, standardisering, implementering, transport, RAN, Core, DevOps.

• Forklaring av relaterte konsepter: 5G, IMT-2020, NG-RAN, NR, 5GC, 5GS.

• Generasjonskontinuitet i mobilnett: glatt utvikling fra 4.5G til 5G innenfor 3GPP Releases 15–17.

2. IMT-2020-synet

• UE som driver for endring og kilde til nye krav: utvidet definisjon av UE for å omfatte IoT/mMTC (sensorer), RedCap-enheter (kameraer) og UAV (droner).

• Begrensninger ved 4G/LTE, mangel på fleksibilitet i EPC og utfordringer i transportnettverket.

• Fremtidskrav for eMBB, URLLC og mMTC: bruksområder og deres påvirkning på RAN og Core.

• Generelle systemkrav som definerer 5G-nettverket.

• Kryssende evner: Network Slicing, 5QI, CUPS, Multi-access Edge Computing (MEC) og Privacy by Design.

3. Fysiske grunnlag for UE-kommunikasjon med NG-RAN

• Grunnleggende radiokonsepter: Celle, Bånd, Kanalbredde.

• Grunnlag for UE-nettverksadgang: radioprotokollstak, MIB/SIB, Cellevalgsmekanisme og fysisk lag.

• Innleding av tilkobling: RACH (Msg 1-4), Paging, RRC.

4. NG-RAN-arkitektur

• Logisk oppdeling av gNB i CU og DU.

• Muligheter for funksjonsoppslitning og deres implikasjoner.

• O-RAN som alternativ/referanseramme og standard for RAN-interoperabilitet.

• Separasjon av styringsplan og brukerplan.

• RRC-protokollen og dens rolle i å koordinere UE-operasjoner i NG-RAN og NAS-tunneling.

5. NG-RAN-mekanismer og prosedyrer

• PDCP og radiobærere.

• Målinger: konfigurasjon, rapportering og utnyttelse i andre prosedyrer.

• RRC-omkonfigurasjon som en nøkkelsak i alle NG-RAN-operasjoner.

• Aggregering av bånd og kombinasjon av frekvensbånd.

• AMFs rolle i NG-RAN-koordinering, NGAP-protokoll.

• Handover-prosedyrer.

Dag 2

1. Grunnlag i transportnettverk

• Kompleksitet i transportingeniør og avmaskning av myten om «bare kabler»: IP/MPLS som kernteknologi.

• Inndeling i Fronthaul, Midhaul og Backhaul: krav, forventninger og anvendelser (inkludert eCPRI).

• Kartlegging av 5QI fra 5GS-domenet til QoS på IP-rutere.

• Distribusjon og synkronisering av tid og fase for radiosending ved hjelp av PTP (IEEE 1588).

2. Innenfor SBA-arkitekturen som fundament for 5GC

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

• Kommunikasjonsmekanismer for kjernenettverksfunksjoner: Request-Response vs. Subscribe-Notify.

• Viktige NF fra perspektivet av håndtering av tilgang og terminering av trafikk fra NG-RAN: NRF, AMF, SMF, UPF.

• NRF som sentral koordinerende aktør: tjenesteregistrering, tjenestedekke (Service Discovery).

• (Konseptuell oversikt) Stateless-arkitektur og lagring av state for enhver NF ved hjelp av UDSF.

• (Konseptuell oversikt) Lastbalansering og proxy-mekanismer via SCP.

3. Datavei og separasjon av brukerplan

• Dataflyt fra UE til 5GC: korrelasjon av NG-RAN-grensesnitt (N2, N3) med NF (AMF, SMF, UPF).

• AMF som inngangsport for styringsplan (terminering og demultipleksing av NAS og NGAP-signalering).

• UPF som kjernen i brukerplan: implementering av brukerdataruting og GTP-U tunnel-inkapsling.

• Kallfløy for PDU Session Establishment: End-to-End Call Flow inkludert tilordning av QoS Flow.

• N4-grensesnitt (PFCP-protokoll), tilordning av TEID og regler (PDR, FAR) som kobler radiotrafikk til eksterne datanettverk (DN).

4. Abonnementsadministrasjon, identitet og tjenestepolicyer

• Databaser: UDR for strukturerte data og UDM for abonnementsbehandlingslogikk.

• 5G-AKA-autentiseringsprosessen som involverer AUSF, NAS-nøkkelutveksling og SUCI-mekanismen.

• PCF som policyhåndterer og distributør: sessjons-, mobilitets- og SLA-policyer.

• Binding av PDU-sesjoner til PCF-instanser via BSF – en nøkkel funksjon for IMS/VoNR.

5. Nettverksinnskiving

• Introduksjon til nettverksinnskiving, oppsett av S-NSSAI-parameteridentifikator.

• Valgmekanismer for AMF og SMF-instanser basert på tjenesteprofil via NSSF.

• Introduksjon til MEC, Uplink Classifier (UL CL) / grenpunkt i UPF.

6. Ekstern eksponering av 5GC og APIer

• SEPP for sikring av roamingtrafikk.

• Ikke-3GPP-tilgang: abonnementstrafikk som oppstår utenfor NG-RAN via N3IWF.

• Eksponering og integrasjon med eksterne applikasjonsfunksjoner (AF) via NEF.

7. Analyse av utvalgte End-to-End-scenarier

• Innledende registrering og PDU Session Establishment: spørring av NRF, AUSF-kredensialer, henting av abonnement fra UDM og policyer fra PCF.

• Path Switch Request og UPF-relokasjonsprosedyre for aktive sesjoner under Inter-gNB handover.

• Mekanisme for Uplink Classifier (UL CL) på UPF- og SMF-nivå for MEC-scenarier og Local Breakout (LBO)-ruting.

• Paging og nettverksutløst serviceforespørsel som vekker opp UE ved initiativ fra UPF som respons på nedboks-trafikk.

Dag 3

1. Overgangsteknikk og arkitektur

• Oversikt over EPC og E-UTRAN-arkitekturer.

• 5G-utrollingsmuligheter (Standalone SA og Non-Standalone EN-DC).

2. Samvirke mellom 5GS og EPS

• Mekanismer for EPS Fallback og Redirect.

• Hybridimplementasjoner (PGW-C+SMF og PGW-U+UPF).

• N26-grensesnitt for Inter-System Handover-prosedyrer mellom MME og AMF.

• Analyse av EN-DC som dominerende variant av MR-DC (Multi-RAT Dual Connectivity).

• DSS (Dynamic Spectrum Sharing) som en spektrumdeltmekanisme.

3. Telemetri, tellere og datakorrelasjon

• Overvåking av fenomener via tellere og aggregering av disse til KPIer.

• Metoder for å vurdere korrekthet i prosedyrer: suksessratio, feilratio, absolutte vs. prosentverdier.

• Hendelseskorrlerasjon: sporing av komplekse prosedyrer som mangler dedikerte tellere.

• Datanormalisering og bredere perspektiv på ordensstørrelser.

4. Diagnostikk av anomaler og logganalyse

• Identifisering av problemer som antyder feil i programvare eller konfigurasjon (f.eks. «Sleeping Cell»).

• Statistiske avvikelser og kartlegging av Cause Values fra 3GPP-protokoller for å identifisere rotårsaker til feil.

5. Chaos Engineering og feilsøking

• Grunnleggende håndtering av en open source 5GC-implementering i en dev/cloud-miljø.

• Testing av Cloud-Native-paradigmet: utskifting av kjernemikrotjenesteelementer uten avbrudd i drift.

• Bevisst feilinjeksjon og observasjon av failover-opptreden.

• Simulering av NG-RAN-degradasjon og korrelasjon av logger på AMF-siden.