5G: NR, ядро 5GC и VoNR

Как одна и та же сеть 5G одновременно раздаёт гигабитный мобильный интернет (eMBB), управляет промышленными роботами с задержкой в миллисекунду (URLLC) и обслуживает миллионы датчиков (mMTC), и почему в ядре 5GC привычные интерфейсы Diameter и GTP-C уступили место сервисной архитектуре (SBA) поверх HTTP/2 и JSON? В завершающем, четырнадцатом курсе трека «Телеком» пошагово, сообщение за сообщенем разбирается система пятого поколения 5GS (NG-RAN + 5GC) по спецификациям 3GPP Release 15–19 (TS 23.501, TS 23.502, TS 23.503, TS 24.501, TS 38.300, TS 38.401, TS 38.413, TS 29.244, TS 29.500, TS 29.510, TS 33.501). Введение и варианты развёртывания: зачем понадобился 5G, треугольник услуг IMT-2020, эволюция релизов 3GPP 15–19, неавтономная архитектура NSA (Option 3/3x, двойное подключение EN-DC и доработки EPC) и автономная SA (Option 2). Радиоинтерфейс 5G NR и NG-RAN: диапазоны FR1 и миллиметровый FR2, гибкая нумерология (шаг поднесущих SCS 15/30/60/120 кГц), структура кадра и слота, части полосы BWP, блок синхронизации SSB и перебор лучей (beam sweeping), massive MIMO и формирование луча (beamforming), паттерны TDD, стек SDAP/PDCP/RLC/MAC/PHY, третье состояние RRC_INACTIVE, узлы gNB и ng-eNB, разделение CU/DU с интерфейсом F1, интерфейсы Xn и NG, обзор O-RAN. Сервисное ядро 5GC: концепция SBA, модель producer/consumer, шина SBI (HTTP/2, REST, JSON, OpenAPI), регистрация и поиск в NRF с токенами OAuth2, сервисный прокси SCP, функции AMF, SMF, UPF, AUSF, UDM, UDR, PCF, NEF, AF, NSSF, SMSF и CHF, опорные точки N1–N15, продукты Huawei 5GC (UNC, UDG, UDM, UPCF) и маппинг узлов EPC ↔ 5GC. Протоколы и идентификаторы: NAS-5GS (5GMM и 5GSM), NGAP, правила PFCP на N4 (PDR, FAR, QER, URR, BAR), GTP-U с меткой QFI в заголовке расширения, постоянный SUPI и шифрованный SUCI (ECIES с открытым ключом домашней сети), 5G-GUTI, PEI, DNN и идентификатор слайса S-NSSAI (SST и SD). Процедуры: 6 фаз регистрации (5G-AKA и EAP-AKA', NAS Security Mode и иерархия ключей, Nudm_UECM/SDM, политики PCF), установление, модификация и освобождение PDU-сессий, режимы непрерывности SSC 1/2/3, потоки QoS Flow (QFI, таблица 5QI, отображение SDAP), правила выбора маршрута URSP в телефоне, Ethernet PDU и 5G LAN, механизмы URLLC, состояния RM/CM, пейджинг и хэндоверы через Xn и N2. Сетевые слайсы (Network Slicing и NSSF, NSSAA), граничные вычисления MEC (UL CL и branching point), аналитика NWDAF, API экспозиции NEF, бесшовное взаимодействие с 4G EPC через N26 и комбинированные узлы. Конвергентная тарификация CHF (Nchf), голос VoNR поверх IMS, откат EPS fallback в LTE, SMS over NAS, безопасность SEPP (N32, TLS и PRINS) и роуминг 5G (Home Routed и LBO), эксплуатация Huawei UNC/UDG/UDM/UPCF, расчёт KPI и ёмкости ядра, 13 лабораторных работ (Open5GS + UERANSIM, srsRAN Project в режиме ZMQ и free5GC), 5 практикумов, 31 расследование реальных отказов и итоговый проект.