5G: gli stadi di sviluppo e il percorso del 5G Core

Pre-sales and Technical Marketing Manager

La tecnologia 5G Core è alla base dei numerosi use case 5G finora sviluppati in contesti che vanno dal manufacturing alla sanità e che sfruttano le caratteristiche di bassissima latenza e di alto throughput delle nuove reti. Italtel è impegnata nello sviluppo di questa tecnologie e ha costruito una sua soluzione End-to-End turn-key

L’era del 5G è ormai cominciata, ma siamo ancora all’inizio. Tutto è partito a fine 2018, quando il 3GPP ha consolidato le specifiche relative alla parte radio dando la possibilità di poter costruire quelle che in letteratura sono note come 5G Non- Standalone Architecture (NSA). In buona sostanza è stato possibile potenziare la capacità della radio affiancando agli esistenti e-NB (ovvero la radio 4G già in campo) gli en-gNB, ovvero la 5G New Radio, quest’ultima in grado di poter essere connessa ad una Mobile Core 4G (EPC).

Questo escamotage ha permesso di poter cominciare da subito a godere degli iniziali benefici della nuova generazione mobile, grazie ad un incremento del throughput di banda dovuto alla sola radio, di circa un 30% superiore rispetto a quella 4G già esistente (e-NB).

In architettura NSA varie sono le modalità per combinare le radio 4G e 5G, ma tutte costruite con un denominatore comune, ovvero avendo l’e-NB come unico responsabile nello scambio della segnalazione di utente con la Mobile Core 4G. Da qui le varianti sono diverse: la 5G NR è totalmente asservita all’e-NB indirizzando la segnalazione e i dati sempre all’e-NB; alternativamente la 5G NR invia la propria parte dati direttamente alla rete ma usando sempre l’e-NB per il controllo della segnalazione, oppure la 5G NR è totalmente responsabile del flusso dati e l’e-NB è responsabile della sola segnalazione.

Chiaramente il percorso 5G non si esaurisce qui anche perché i requisiti che sono alla base di questa generazione mobile non possono prescindere da una evoluzione sia della Mobile Core e sia di tutto l’ecosistema a suo supporto. I deployment massivi delle architetture 5G che includono anche la 5G Core sono imminenti, aprendo così una nuova fase verso un modello full-5G che consente di poter fruire di una serie di servizi innovativi che con le generazioni mobili precedenti erano ovviamente preclusi.

Cosa cambia rispetto al 4G

La 5G Core introduce due nuove principali novità rispetto al 4G: la forte segregazione delle funzionalità e la modalità con cui queste comunicano tra di loro. L’EPC del 4G ha come componenti base quattro principali funzioni: MME, SGW, PGW ed HSS. A queste poi si sommano le componenti di Policy&Charging. La 5GC, invece, incrementa ampiamente il numero di Network Function, ed oggi la specifica di riferimento ne conta quasi una trentina (Ref. 3GPP TS 23.501 V16.4.0). Questa forte frammentazione delle funzioni di 5G Core consente dapprima una migliore scalabilità delle stesse e poi una maggiore focalizzazione sul solo set di contenuti che esse possono offrire, anche grazie ad un sempre più diffuso utilizzo di un modello basato su microservizi. Quest’ultimo approccio porta ad avere una maggiore interazione tra le stesse componenti utilizzando APIs REST, in logica Consumer-Producer.

La separazione tra piani della rete

La 5G Core poi evolve topologicamente un modello che già si era cominciato a definire per la 4G Core (EPC) ovvero operando una separazione tra il piano di controllo e quello di segnalazione (Control User Plane Separation). Questo schema abilita ad un processo di distribuzione della rete, consentendo di dislocare al bordo i punti di scambio del flusso dati tra utente e rete, tenendo invece al centro le relative funzioni di controllo. Queste architetture permettono di abilitare un ampio insieme di use case denominati uRLLC (ultra Reliable Low Latency Communication) ove è assolutamente necessario garantire una bassissima latenza nell’interazione utente-applicazione.

Lo sviluppo della rete con la distribuzione delle componenti di user-plane al bordo della stessa, sarà una delle sfide più importanti che i Communication Service Providers dovranno affrontare. Costituire la rete seguendo questo nuovo paradigma sarà tecnologicamente impegnativo e richiederà adeguati investimenti. È questo il motivo per il quale molti operatori stanno stringendo accordi con alcuni Public Cloud Service Providers (per esempio AWS, Google, Azure, etc.), nell’ottica di poter sfruttare la loro capillare diffusione sul territorio che permetterebbe di realizzare più velocemente quel requisito di distribuzione della rete 5G, essenziale per il giusto utilizzo dell’intero ecosistema.

La vision di Italtel sul 5G Core

Italtel crede profondamente al valore aggiunto che l’intero ecosistema 5G può sviluppare nel mercato ed in modo particolare per il segmento Enterprise. Per questo motivo, abbiamo costruito una soluzione End-to-End turn-key che può includere i diversi stadi di rete, dalla radio completamente softwarizzato alla 5G Core, dalle reti di trasporto tra le parti ai data center. Senza tralasciare i sistemi di Orchestrazione ed Automazione all’intero set di servizi professionali per la realizzazione del progetto e per l’affiancamento e l’integrazione con l’installato esistente, oltre ad ampio catalogo di applicazioni per aggredire diversi ambiti di mercato.

In ambito 5G Core, Italtel ha disegnato l’evoluzione di molti dei propri prodotti verso diverse funzioni di rete 5G. In primis i-TDS, il nostro HSS/HLR disponibile a catalogo sia per architetture di rete mobile già esistenti che per le reti voce, che evolverà verso il 5G includendo tutte le funzionalità necessarie al layer di Subscriber Data Management 5G (UDM/AUSF-UDR), in modalità Cloud Native.

La funzionalità di bordo SEPP (Security Edge Protection Proxy) per l’interconnessione tra core 5G in scenari di roaming sarà una nuova componente funzionale di NetMach-S. Anche l’SCP (Service Communication Proxy), elemento necessario a consentire lo scambio della segnalazione all’interno di 5G Core complesse e fortemente distribuite, è uno dei nuovi contenuti funzionali 5G all’interno di i-RPS.

La seguente figura illustra le funzionalità 5G che Italtel ha a portafolio, complementando l’offerta del nostro partner di riferimento (CISCO) così da poter offrire una 5G Core completa. Alternativamente le stesse funzionalità possono essere anche integrate in deployment 5G con vendors diversi.

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Saverio Caracozzi
Saverio Caracozzi
Pre-sales and Technical Marketing Manager I'm keen of innovative solutions and focused on innovation, enlarging more and more my expertise and continuously feeding my knowledge to meet new customer’s needs. I'm very intrigued by all technologies and their market success. Currently I'm fully devoted to the forthcoming advent of 5G networks spanning from Radio Access to the new core, still under definition by the standard bodies. In the last years I have experienced a great deal in the design of complex networks moving to the convergence of fixed and mobile. Finally approaching to 5G, I’m focusing on the role of Multi-Access Edge Computing to enable effectively broadband services, IoT, automotive and so on. I'm used to achieving the result, proceeding in an orderly manner even under stress.
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