สถาปัตยกรรมเครือข่าย 5G คืออะไร?

คำถามแรกที่คุณอาจถามคือ: แท้จริงแล้วคืออะไร 5G? คำถามที่สองอาจเป็น: มีการออกแบบทางสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกันอย่างไรเพื่อส่งมอบความเร็ว เวลาแฝงต่ำ ความจุ และประโยชน์อื่นๆ อีกมากมาย

ในบทความนี้ เราจะมาตอบคำถามเกี่ยวกับสถาปัตยกรรม 5G เราจะดูความสามารถบางอย่างที่เกิดขึ้นจากสถาปัตยกรรมเครือข่าย 5G และวิธีที่แอปพลิเคชันที่เชื่อมต่อจะได้รับประโยชน์จากสถาปัตยกรรมดังกล่าว คุณสามารถค้นหาแหล่งข้อมูลเพิ่มเติมได้จากลิงก์ในบทความนี้และในแหล่งข้อมูลที่เกี่ยวข้องในส่วนท้าย สำหรับการแนะนำ 5G ขั้นพื้นฐานที่ดี โปรดดูบทความ 5G คืออะไร ตอนที่ 1 ภาพรวม 5G ของเรามีต่อในส่วนที่ 2 ใครจะนำ 5G มาใช้ เทคโนโลยี, และเมื่อ?

สิ่งหนึ่งที่แน่นอน: โลกที่เชื่อมต่อกันของเรากำลังเปลี่ยนแปลง 5G ซึ่งมีสถาปัตยกรรมเครือข่ายยุคหน้า มีศักยภาพในการสนับสนุนแอปพลิเคชันใหม่หลายพันรายการทั้งในกลุ่มผู้บริโภคและภาคอุตสาหกรรม ความเป็นไปได้สำหรับ 5G นั้นแทบจะไร้ขีด จำกัด เมื่อความเร็วและปริมาณงานสูงกว่าเครือข่ายปัจจุบันอย่างมาก

ความสามารถขั้นสูงเหล่านี้จะช่วยให้แอปพลิเคชันในตลาดแนวดิ่งเช่นการผลิตการดูแลสุขภาพและการขนส่งซึ่ง 5G จะมีบทบาทสำคัญในทุกอย่างตั้งแต่ระบบอัตโนมัติการผลิตขั้นสูงไปจนถึงยานยนต์ที่เป็นอิสระ ในการพัฒนากรณีการใช้งานทางธุรกิจและแอปพลิเคชันที่ทำกำไรได้สำหรับ 5G อย่างน้อยก็ต้องมีความเข้าใจทั่วไปเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมเครือข่าย 5G ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของแอปพลิเคชันใหม่ทั้งหมด

5G ได้รับความสนใจอย่างมากและมากกว่าการโฆษณาเล็กน้อย แม้ว่าศักยภาพจะมหาศาล แต่สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าอุตสาหกรรมนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการนำไปใช้ กระบวนการปรับใช้เครือข่าย 5G เริ่มต้นเมื่อหลายปีก่อนและเกี่ยวข้องกับการสร้างโครงสร้างพื้นฐานใหม่ซึ่งส่วนใหญ่ได้รับทุนจากผู้ให้บริการเครือข่ายไร้สายรายใหญ่

การปรับใช้ 5G เต็มรูปแบบต้องใช้เวลา โดยเปิดตัวในเมืองใหญ่ๆ ก่อนจึงจะสามารถเข้าถึงพื้นที่ที่มีประชากรน้อยได้ Digi สนับสนุนลูกค้าของเราในการเตรียมความพร้อมสำหรับ 5G ด้วยการสื่อสารเกี่ยวกับการวางแผนการย้ายถิ่นและผลิตภัณฑ์รุ่นต่อไป แม้ว่า Digi จะไม่ได้มีส่วนร่วมโดยตรงในการพัฒนาแกนวิทยุ (NR) ใหม่ 5G และเครือข่ายการเข้าถึงวิทยุ 5G (RAN) แต่อุปกรณ์ Digi จะเป็นส่วนสำคัญของวิสัยทัศน์ 5G และการใช้งานในแอปพลิเคชัน 5G จำนวนมากมาย

สถาปัตยกรรมเครือข่าย 5G

แล้ว 5G คืออะไรกันแน่ และสถาปัตยกรรมเทคโนโลยีเครือข่าย 5G แตกต่างจาก “G” รุ่นก่อนอย่างไร?

มาตรฐาน 3GPP ที่อยู่เบื้องหลังสถาปัตยกรรมเครือข่าย 5G ได้รับการแนะนำโดย 3rd Generation Partnership Project (3GPP) ซึ่งเป็นองค์กรที่พัฒนามาตรฐานสากลสำหรับการสื่อสารเคลื่อนที่ทั้งหมด สหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) และพันธมิตรกำหนดข้อกำหนดและไทม์ไลน์สำหรับระบบการสื่อสารเคลื่อนที่ โดยกำหนดคนรุ่นใหม่ประมาณทุกทศวรรษ 3GPP พัฒนาข้อกำหนดสำหรับข้อกำหนดเหล่านั้นในชุดการเผยแพร่

“ G” ใน 5G ย่อมาจาก“ generation” สถาปัตยกรรมเทคโนโลยี 5G นำเสนอความก้าวหน้าที่สำคัญนอกเหนือไปจากเทคโนโลยี 4G LTE (วิวัฒนาการระยะยาว) ซึ่งมาพร้อมกับ 3G และ 2G ดังที่เราอธิบายไว้ในแหล่งข้อมูลที่เกี่ยวข้อง The Journey to 5G มีช่วงเวลาที่สร้างเครือข่ายหลายรุ่นพร้อมกันอยู่เสมอ เช่นเดียวกับรุ่นก่อน 5G ต้องอยู่ร่วมกับเครือข่ายก่อนหน้านี้ด้วยเหตุผลสำคัญสองประการ:

1. การพัฒนาและปรับใช้เทคโนโลยีเครือข่ายใหม่ต้องใช้เวลา การลงทุน และความร่วมมือจำนวนมากจากหน่วยงานและผู้ให้บริการรายใหญ่
2. ผู้ที่ใช้งานในช่วงแรกมักต้องการที่จะรับมือกับเทคโนโลยีใหม่ ๆ โดยเร็วที่สุดในขณะที่ผู้ที่ลงทุนครั้งใหญ่ในการปรับใช้ขนาดใหญ่ด้วยเทคโนโลยีเครือข่ายที่มีอยู่เช่น 2G, 3G และ 4G LTE ต้องการใช้ประโยชน์จากการลงทุนเหล่านั้น นานที่สุดและแน่นอนจนกว่าเครือข่ายใหม่จะทำงานได้อย่างสมบูรณ์ (โปรดทราบว่าเครือข่าย 2G และ 3G กำลังถูกปิดเพื่อให้มีที่ว่างสำหรับการใช้งาน 5G ดูบล็อกโพสต์การอัปเดตการปิดระบบเครือข่าย 2G, 3G, 4G ของเรา)

สถาปัตยกรรมเครือข่ายของเทคโนโลยีมือถือ 5g ปรับปรุงอย่างมากจากสถาปัตยกรรมในอดีต เครือข่ายขนาดใหญ่ที่มีเซลล์หนาแน่นทำให้ประสิทธิภาพการทำงานก้าวกระโดดอย่างมาก นอกจากนี้ สถาปัตยกรรมของเครือข่าย 5G ยังให้การรักษาความปลอดภัยที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับเครือข่าย 4G LTE ในปัจจุบัน

โดยสรุปเทคโนโลยี 5G มีข้อดีสามประการ:

• ความเร็วในการรับส่งข้อมูลเร็วขึ้น สูงสุดถึงความเร็วหลายกิกะบิต/วินาที
• ความจุที่มากขึ้นเติมเชื้อเพลิงให้กับอุปกรณ์ IoT จำนวนมหาศาลต่อตารางกิโลเมตร
• เวลาแฝงที่ต่ำกว่า ลดลงเหลือเพียงมิลลิวินาทีหลักเดียว ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในแอปพลิเคชัน เช่น รถยนต์ที่เชื่อมต่อในแอปพลิเคชัน ITS และยานพาหนะอัตโนมัติ ซึ่งจำเป็นต้องมีการตอบสนองในทันที

หมายความว่าวันนี้ 5G พร้อมใช้งานอย่างเต็มที่แล้วหรือยัง? และหมายความว่าสถาปัตยกรรม 5G เหมาะกับทุกการใช้งานหรือไม่? อ่านต่อเพื่อดูว่าเทคโนโลยีใหม่รองรับแอปพลิเคชันหลักอย่างไรและแอปพลิเคชันใดที่เหมาะกับ 4G LTE มากกว่ากัน

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบและวางแผน 5G

การพิจารณาการออกแบบสำหรับสถาปัตยกรรมเครือข่าย 5G ที่รองรับแอปพลิเคชันที่มีความต้องการสูงนั้นซับซ้อน ตัวอย่างเช่น ไม่มีแนวทางเดียวที่เหมาะกับทุกแนวทาง ช่วงของแอปพลิเคชันต้องการข้อมูลเพื่อระยะทางในการเดินทาง ปริมาณข้อมูลขนาดใหญ่ หรือการรวมกันบางส่วน ดังนั้นสถาปัตยกรรม 5G จึงต้องรองรับคลื่นความถี่ต่ำ กลาง และสูง - จากแหล่งที่มาที่ได้รับอนุญาต แชร์และเป็นส่วนตัว - เพื่อส่งมอบวิสัยทัศน์ 5G อย่างเต็มรูปแบบ

ด้วยเหตุนี้ 5G จึงได้รับการออกแบบมาให้ทำงานบนความถี่วิทยุตั้งแต่ 1 GHz จนถึงความถี่ที่สูงมาก เรียกว่า "คลื่นมิลลิเมตร" (หรือ mmWave) ยิ่งความถี่ต่ำเท่าใด สัญญาณก็จะยิ่งเดินทางได้ไกลขึ้นเท่านั้น ยิ่งความถี่สูงเท่าไหร่ก็ยิ่งสามารถส่งข้อมูลได้มากขึ้นเท่านั้น

แกนความถี่ของเครือข่าย 5G มีสามย่านความถี่:

• คลื่นความถี่สูง 5G (mmWave) ให้ความถี่สูงสุด 5G ช่วงเหล่านี้มีตั้งแต่ 24 GHz ถึง 100 GHz โดยประมาณ เนื่องจากความถี่สูงไม่สามารถเคลื่อนผ่านสิ่งกีดขวางได้โดยธรรมชาติ 5G ย่านความถี่สูงจึงเป็นช่วงที่สั้นโดยธรรมชาติ ยิ่งไปกว่านั้นความครอบคลุมของ mmWave มี จำกัด และต้องการโครงสร้างพื้นฐานเซลลูลาร์มากขึ้น
• 5G mid-band ทำงานในช่วง 2-6 GHz และให้ชั้นความจุสำหรับพื้นที่ในเมืองและชานเมือง แถบความถี่นี้มีอัตราสูงสุดเป็นร้อย Mbps
• ย่านความถี่ต่ำ 5G ทำงานต่ำกว่า 2 GHz และให้การครอบคลุมที่กว้าง แถบนี้ใช้คลื่นความถี่ที่พร้อมใช้งานและใช้งานอยู่ในปัจจุบันสำหรับ 4G LTE โดยพื้นฐานแล้วจะให้สถาปัตยกรรม LTE 5g สำหรับอุปกรณ์ 5G ที่พร้อมใช้งานในขณะนี้ ประสิทธิภาพของ 5G ย่านความถี่ต่ำจึงใกล้เคียงกับ 4G LTE และรองรับการใช้งานสำหรับอุปกรณ์ 5G ในตลาดปัจจุบัน

นอกเหนือจากความพร้อมใช้งานของคลื่นความถี่และข้อกำหนดของแอปพลิเคชันสำหรับการพิจารณาระยะทางเทียบกับแบนด์วิดท์แล้ว ผู้ให้บริการต้องพิจารณาข้อกำหนดด้านพลังงานของ 5G เนื่องจากการออกแบบสถานีฐาน 5G ทั่วไปนั้นต้องการพลังงานมากกว่าสองเท่าของจำนวนสถานีฐาน 4G

ข้อควรพิจารณาในการวางแผนและปรับใช้แอปพลิเคชัน 5G

ผู้รวมระบบและผู้ที่พัฒนาและปรับใช้แอปพลิเคชัน 5G สำหรับประเภทธุรกิจที่เราได้พูดคุยกัน จะพบว่าการพิจารณาการแลกเปลี่ยนเป็นสิ่งสำคัญ (วิดีโอของเรา ปัจจัย 5 ประการในการเตรียมการสำหรับ 5G เป็นแหล่งข้อมูลที่ยอดเยี่ยม)

ตัวอย่างเช่นต่อไปนี้เป็นตัวอย่างข้อควรพิจารณาที่สำคัญบางประการ:

• แอปพลิเคชันของคุณจะถูกนำไปใช้งานที่ไหน? แอปพลิเคชันที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับ mmWave จะไม่ทำงานตามที่คาดไว้ภายในอาคารและเมื่อต้องการขยายช่วง กรณีการใช้งานที่เหมาะสม ได้แก่ การสื่อสารโทรคมนาคมเซลลูลาร์ 5G ในย่านความถี่ 24 ถึง 39 GHz เรดาร์ของตำรวจในย่าน Ka-band (33.4 ถึง 36.0-GHz) เครื่องสแกนในการรักษาความปลอดภัยในสนามบินเรดาร์ระยะสั้นในยานพาหนะทางทหารและอาวุธอัตโนมัติบนเรือ เรือเพื่อตรวจจับและกำจัดขีปนาวุธ
• จะต้องมีปริมาณงานประเภทใด สำหรับยานพาหนะที่เป็นอิสระและแอพพลิเคชั่นระบบขนส่งอัจฉริยะ (ITS) อุปกรณ์และการเชื่อมต่อต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อความเร็ว การสื่อสารแบบเรียลไทม์ซึ่งวัดได้ในหน่วยล้านวินาทีมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับยานพาหนะและอุปกรณ์ในการ "ตัดสินใจ" ในการเลี้ยวการเร่งความเร็วและการเบรกและความหน่วงแฝงต่ำสุดที่เป็นไปได้ถือเป็นภารกิจที่สำคัญสำหรับแอปพลิเคชันเหล่านี้
• ในทางตรงกันข้าม แอปพลิเคชันวิดีโอและ VR ต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับปริมาณงาน แอปพลิเคชั่นวิดีโอ เช่น การถ่ายภาพทางการแพทย์ สามารถใช้ประโยชน์จากข้อมูลจำนวนมหาศาลที่เครือข่าย 5G สามารถรองรับได้

เพื่อให้ 5G นำเสนอวิสัยทัศน์ที่สมบูรณ์ได้ โครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายจำเป็นต้องพัฒนาเช่นกัน ไดอะแกรมต่อไปนี้แสดงการย้ายข้อมูลเมื่อเวลาผ่านไป รวมถึงแผนผลิตภัณฑ์ 5G ของ Digi

การใช้เทคโนโลยี 5G ครั้งแรกจะไม่ใช่เฉพาะ 5G เท่านั้น แต่จะปรากฏในแอปพลิเคชันที่มีการแชร์การเชื่อมต่อกับ 4G LTE ที่มีอยู่ในโหมดที่ไม่ใช่แบบสแตนด์อโลน (NSA) เมื่อใช้งานในโหมดนี้ อุปกรณ์จะเชื่อมต่อกับเครือข่าย 4G LTE ก่อน และหากมี 5G อุปกรณ์จะสามารถใช้แบนด์วิดท์เพิ่มเติมได้ ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อในโหมด 5G NSA อาจได้รับความเร็วดาวน์ลิงก์ 200 Mbps ผ่าน 4G LTE และอีก 600 Mbps บน 5G พร้อมกันด้วยความเร็วรวม 800 Mbps

ในขณะที่โครงสร้างพื้นฐานเครือข่าย 5G ออนไลน์มากขึ้นเรื่อยๆ ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า จะมีการพัฒนาเพื่อเปิดใช้งานโหมดสแตนด์อะโลน (SA) แบบ 5G เท่านั้น สิ่งนี้จะทำให้เวลาแฝงต่ำและความสามารถในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ IoT จำนวนมากซึ่งเป็นข้อได้เปรียบหลักของ 5G

เครือข่ายหลัก

ในส่วนนี้เราจะให้ภาพรวมสถาปัตยกรรมหลัก 5G และอธิบายส่วนประกอบหลักของ 5G นอกจากนี้เรายังจะแสดงให้เห็นว่าสถาปัตยกรรม 5G เปรียบเทียบกับสถาปัตยกรรม 4G ในปัจจุบันอย่างไร

เครือข่ายหลัก 5G ซึ่งเปิดใช้งานฟังก์ชันขั้นสูงของเครือข่าย 5G เป็นหนึ่งในสามองค์ประกอบหลักของระบบ 5G หรือที่เรียกว่า 5GS (แหล่งที่มา) อีกสององค์ประกอบคือเครือข่ายการเข้าถึง 5G (5G-AN) และอุปกรณ์สำหรับผู้ใช้ (UE) แกน 5G ใช้สถาปัตยกรรมตามบริการบนคลาวด์ (SBA) เพื่อรองรับการตรวจสอบความปลอดภัยการจัดการเซสชันและการรวมการรับส่งข้อมูลจากอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อซึ่งทั้งหมดนี้ต้องใช้การเชื่อมต่อโครงข่ายที่ซับซ้อนของฟังก์ชันเครือข่ายดังแสดงในแผนภาพหลัก 5G

ส่วนประกอบของสถาปัตยกรรมหลัก 5G ประกอบด้วย:

• ฟังก์ชันระนาบผู้ใช้ (UPF)
• เครือข่ายข้อมูล (DN) เช่น บริการของผู้ให้บริการ การเข้าถึงอินเทอร์เน็ต หรือบริการของบุคคลที่สาม
• ฟังก์ชั่นการเข้าถึงหลักและการจัดการอุปกรณ์เคลื่อนที่ (AMF)
• ฟังก์ชันเซิร์ฟเวอร์การตรวจสอบความถูกต้อง (AUSF)
• ฟังก์ชันการจัดการเซสชัน (SMF)
• ฟังก์ชันการเลือกเครือข่าย Slice (NSSF)
• ฟังก์ชั่นการเปิดรับเครือข่าย (NEF)
• ฟังก์ชันที่เก็บ NF (NRF)
• ฟังก์ชันการควบคุมนโยบาย (PCF)
• การจัดการข้อมูลแบบรวมศูนย์ (UDM)
• ฟังก์ชั่นการใช้งาน (AF)

แผนภาพสถาปัตยกรรมเครือข่าย 5G ด้านล่างแสดงให้เห็นว่าส่วนประกอบเหล่านี้เกี่ยวข้องกันอย่างไร

แผนภาพสถาปัตยกรรม 4G

เมื่อ 4G พัฒนาจากรุ่นก่อน 3G มีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในสถาปัตยกรรมเครือข่าย แผนภาพสถาปัตยกรรมเครือข่าย 4G ต่อไปนี้แสดงองค์ประกอบหลักของเครือข่ายหลัก 4G:

ที่มา: 3GPP

ในสถาปัตยกรรมเครือข่าย 4G อุปกรณ์ผู้ใช้ (UE) เช่น สมาร์ทโฟนหรืออุปกรณ์มือถือ จะเชื่อมต่อผ่าน LTE Radio Access Network (E-UTRAN) กับ Evolved Packet Core (EPC) จากนั้นต่อไปยังเครือข่ายภายนอก เช่น อินเทอร์เน็ต Evolved NodeB (eNodeB) แยกการรับส่งข้อมูลผู้ใช้ (ระนาบผู้ใช้) ออกจากการรับส่งข้อมูลการจัดการของเครือข่าย (ระนาบควบคุม) และฟีดทั้งสองแยกกันเข้าสู่ EPC

แผนภาพสถาปัตยกรรม 5G

5G ได้รับการออกแบบมาตั้งแต่ต้น และฟังก์ชั่นเครือข่ายแยกตามบริการ นั่นคือเหตุผลที่สถาปัตยกรรมนี้เรียกว่า 5G core Service-Based Architecture (SBA) ไดอะแกรมทอพอโลยีเครือข่าย 5G ต่อไปนี้แสดงองค์ประกอบหลักของเครือข่ายหลัก 5G:

ที่มา: Techplayon

นี่คือวิธีการทำงาน:

• อุปกรณ์ผู้ใช้ (UE) เช่น สมาร์ทโฟน 5G หรืออุปกรณ์มือถือ 5G เชื่อมต่อผ่านเครือข่ายการเข้าถึงวิทยุใหม่ 5G ไปยังคอร์ 5G และต่อไปยังเครือข่ายข้อมูล (DN) เช่น อินเทอร์เน็ต
• Access and Mobility Management Function (AMF) ทำหน้าที่เป็นจุดเข้าใช้งานเดียวสำหรับการเชื่อมต่อ UE
• ตามบริการที่ UE ร้องขอ AMF จะเลือก Session Management Function (SMF) ที่เกี่ยวข้องเพื่อจัดการเซสชันผู้ใช้
• User Plane Function (UPF) ขนส่งการรับส่งข้อมูล IP (ระนาบผู้ใช้) ระหว่าง User Equipment (UE) และเครือข่ายภายนอก
• ฟังก์ชันเซิร์ฟเวอร์การตรวจสอบความถูกต้อง (AUSF) อนุญาตให้ AMF พิสูจน์ตัวตน UE และเข้าถึงบริการของแกน 5G
• ฟังก์ชันอื่นๆ เช่น ฟังก์ชันการจัดการเซสชัน (SMF) ฟังก์ชันควบคุมนโยบาย (PCF) ฟังก์ชันแอปพลิเคชัน (AF) และฟังก์ชันการจัดการข้อมูลแบบรวมศูนย์ (UDM) จัดเตรียมกรอบงานการควบคุมนโยบาย นำการตัดสินใจด้านนโยบายไปใช้ และเข้าถึงข้อมูลการสมัครรับข้อมูล เพื่อควบคุม พฤติกรรมเครือข่าย

อย่างที่คุณเห็น สถาปัตยกรรมเครือข่าย 5G นั้นซับซ้อนกว่าที่อยู่เบื้องหลัง แต่ความซับซ้อนนี้จำเป็นต่อการให้บริการที่ดีขึ้น ซึ่งสามารถปรับให้เข้ากับกรณีการใช้งาน 5G ที่หลากหลาย

ความแตกต่างระหว่างสถาปัตยกรรมเครือข่าย 4G และ 5G

ในส่วนนี้ เราจะพูดถึงความแตกต่างระหว่างสถาปัตยกรรม 4G และ 5G ในสถาปัตยกรรมเครือข่าย 4G LTE โดยทั่วไปแล้ว LTE RAN และ eNodeB จะอยู่ใกล้กัน โดยมักจะอยู่ที่ฐานหรือใกล้กับเสาส่งสัญญาณมือถือที่ทำงานบนฮาร์ดแวร์เฉพาะ ในทางกลับกัน EPC แบบเสาหินมักจะถูกรวมศูนย์และอยู่ห่างจาก eNodeB สถาปัตยกรรมนี้ทำให้การสื่อสารแบบ end-to-end ความเร็วสูงและมีความหน่วงต่ำเป็นเรื่องที่ยาก

เนื่องจากหน่วยงานมาตรฐานอย่าง 3GPP และผู้จำหน่ายโครงสร้างพื้นฐานอย่าง Nokia และ Ericsson ได้ออกแบบแกนหลัก 5G New Radio (5G-NR) พวกเขาจึงแยก EPC แบบเสาหินออกจากกัน และใช้งานแต่ละฟังก์ชันเพื่อให้สามารถทำงานแยกจากกันอย่างอิสระจากกัน ฮาร์ดแวร์เซิร์ฟเวอร์ชั้นวาง ซึ่งช่วยให้แกน 5G กลายเป็นโหนด 5G แบบกระจายอำนาจและมีความยืดหยุ่นสูง ตัวอย่างเช่น ขณะนี้ฟังก์ชันหลัก 5G สามารถใช้ร่วมกับแอปพลิเคชันในศูนย์ข้อมูลขอบได้ ทำให้เส้นทางการสื่อสารสั้นลง และปรับปรุงความเร็วและเวลาในการตอบสนองแบบ end-to-end

ที่มา: Techmania

ประโยชน์อีกประการของส่วนประกอบหลัก 5G ที่เล็กกว่าและเฉพาะทางมากกว่าเหล่านี้ที่ทำงานบนฮาร์ดแวร์ทั่วไปก็คือ ขณะนี้เครือข่ายสามารถปรับแต่งได้ผ่านการแบ่งส่วนเครือข่าย การแบ่งส่วนเครือข่ายช่วยให้คุณมี "ส่วน" เชิงตรรกะของฟังก์ชันการทำงานที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับกรณีการใช้งานเฉพาะ โดยทั้งหมดทำงานบนแกนหลักเดียวภายในโครงสร้างพื้นฐานเครือข่าย 5G

ผู้ให้บริการเครือข่าย 5G อาจเสนอชิ้นหนึ่งที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันแบนด์วิดท์สูง อีกส่วนหนึ่งที่ปรับให้เหมาะสมกว่าสำหรับเวลาแฝงที่ต่ำ และส่วนที่สามที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับอุปกรณ์ IoT จำนวนมาก ขึ้นอยู่กับการเพิ่มประสิทธิภาพนี้ ฟังก์ชันหลัก 5G บางส่วนอาจไม่พร้อมใช้งานเลย ตัวอย่างเช่นหากคุณให้บริการเฉพาะอุปกรณ์ IoT คุณไม่จำเป็นต้องใช้ฟังก์ชันเสียงที่จำเป็นสำหรับโทรศัพท์มือถือ และเนื่องจากไม่ใช่ว่าทุกชิ้นจะต้องมีความสามารถเหมือนกันทุกประการ พลังการประมวลผลที่มีอยู่จึงถูกใช้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ที่มา: SDX Central

วิวัฒนาการของ 5G

การสื่อสารไร้สายทุกรุ่นหรือ "G" ใช้เวลาประมาณหนึ่งทศวรรษกว่าจะเติบโตเต็มที่ การเปลี่ยนจากรุ่นหนึ่งไปสู่รุ่นถัดไปนั้นส่วนใหญ่ขับเคลื่อนโดยความต้องการของผู้ปฏิบัติงานในการนำคลื่นความถี่ที่มีอยู่มาใช้ซ้ำหรือนำกลับมาใช้ใหม่ในปริมาณที่จำกัด รุ่นใหม่แต่ละรุ่นมีประสิทธิภาพด้านสเปกตรัมมากขึ้นซึ่งทำให้สามารถส่งข้อมูลได้เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นผ่านเครือข่าย

การสื่อสารไร้สายรุ่นแรกหรือ 1G เริ่มต้นในทศวรรษที่ 1980 ด้วยเทคโนโลยีอนาล็อก ตามมาอย่างรวดเร็วด้วย 2G ซึ่งเป็นเครือข่ายรุ่นแรกที่ใช้เทคโนโลยีดิจิทัล การเติบโตของ 1G และ 2G ในตอนแรกได้รับแรงหนุนจากตลาดโทรศัพท์มือถือ 2G ยังมีการสื่อสารข้อมูล แต่ด้วยความเร็วที่ต่ำมาก

3G รุ่นต่อไปเริ่มเพิ่มขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 2000 การเติบโตของ 3G ได้รับแรงหนุนจากโทรศัพท์มือถืออีกครั้ง แต่เป็นเทคโนโลยีแรกที่ให้ความเร็วข้อมูลในช่วง 1 เมกะบิตต่อวินาที (Mbps) เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันใหม่ ๆ ที่หลากหลายทั้งบนสมาร์ทโฟนและสำหรับ Internet of Things (IoT) ที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ ระบบนิเวศ. เทคโนโลยีไร้สาย 4G LTE รุ่นปัจจุบันของเราเริ่มเพิ่มขึ้นในปี 2010

สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่า 4G LTE (Long Term Evolution) มีอายุการใช้งานยาวนาน เป็นเทคโนโลยีที่ประสบความสำเร็จและเป็นผู้ใหญ่และคาดว่าจะมีการใช้งานอย่างกว้างขวางไปอีกอย่างน้อยทศวรรษ

สถาปัตยกรรม 5G กับคลาวด์และขอบ

เรามาพูดถึงการประมวลผลแบบขอบภายในสถาปัตยกรรมเครือข่าย 5G

อีกแนวคิดหนึ่งที่ทำให้สถาปัตยกรรมเครือข่าย 5G แตกต่างจากรุ่นก่อน 4G คือ Edge Compute หรือ Mobile Edge Compute ในสถานการณ์สมมตินี้ คุณสามารถมีศูนย์ข้อมูลขนาดเล็กอยู่ที่ขอบของเครือข่าย ใกล้กับเสาเซลล์ นั่นสำคัญมากสำหรับเวลาแฝงที่ต่ำมากและสำหรับแอปพลิเคชันแบนด์วิธสูงที่มีเนื้อหาเดียวกัน

สำหรับตัวอย่างแบนด์วิดท์สูงให้นึกถึงบริการสตรีมวิดีโอ เนื้อหามาจากเซิร์ฟเวอร์ซึ่งนั่งอยู่ที่ไหนสักแห่งในระบบคลาวด์ หากผู้คนเชื่อมต่อกับหอส่งสัญญาณและสมมติว่ามีคน 100 คนกำลังสตรีมรายการทีวียอดนิยมการมีเนื้อหานั้นใกล้เคียงกับผู้บริโภคมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้นั้นจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยตั้งอยู่บนหอคอยเซลล์

ผู้ใช้สตรีมเนื้อหานี้จากสื่อจัดเก็บข้อมูลที่อยู่บนขอบ แทนที่จะต้องสตรีมและถ่ายโอนข้อมูลนี้ และแบ็คฮอลสำหรับ 100 คนจากตำแหน่งศูนย์กลางบนคลาวด์ แทนที่จะใช้โครงสร้าง 5G คุณสามารถนำเนื้อหาไปยังหอคอยได้เพียงครั้งเดียวแล้วแจกจ่ายให้กับสมาชิก 100 คนของคุณ

หลักการเดียวกันนี้ใช้กับแอปพลิเคชันที่ต้องการการสื่อสารสองทางซึ่งต้องการเวลาแฝงต่ำ หากผู้ใช้มีแอปพลิเคชันที่ทำงานที่ขอบเวลาตอบสนองจะเร็วกว่ามากเนื่องจากข้อมูลไม่จำเป็นต้องผ่านเครือข่าย

ในโครงสร้างเครือข่าย 5G เครือข่ายเอดจ์เหล่านี้ยังสามารถใช้บริการที่มีให้บนเอดจ์ได้ด้วย เนื่องจากเป็นไปได้ที่จะจำลองฟังก์ชันหลัก 5G เหล่านี้คุณจึงสามารถให้ฟังก์ชันเหล่านี้ทำงานบนเซิร์ฟเวอร์มาตรฐานหรือฮาร์ดแวร์ของศูนย์ข้อมูลและให้ไฟเบอร์ทำงานไปยังวิทยุที่ส่งสัญญาณออกไป ดังนั้นวิทยุจึงมีความเชี่ยวชาญ แต่อย่างอื่นก็ค่อนข้างได้มาตรฐาน

วันนี้ 4G LTE ยังคงเติบโต ให้ความเร็วที่ยอดเยี่ยมและแบนด์วิดธ์เพียงพอเพื่อรองรับแอปพลิเคชัน IoT ส่วนใหญ่ในปัจจุบัน เครือข่าย 4G LTE และ 5G จะอยู่ร่วมกันในทศวรรษหน้า เนื่องจากแอปพลิเคชันต่างๆ เริ่มโยกย้าย จากนั้นเครือข่าย 5G และแอปพลิเคชันจะเข้ามาแทนที่ 4G LTE ในที่สุด

อุปกรณ์ที่ใช้ 5G

5G จะมีการพัฒนาไปตามกาลเวลา และอุปกรณ์ 5G ก็จะตามมาด้วย ผลิตภัณฑ์ในช่วงแรกๆ จะ "พร้อมสำหรับ 5G" ซึ่งหมายความว่าผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีพลังในการประมวลผลและพอร์ต Gigabit Ethernet ที่จำเป็นเพื่อรองรับโมเด็ม 5G แบนด์วิธที่สูงขึ้น และเครื่องขยายสัญญาณ 5G ที่กำลังจะเกิดขึ้นเร็วๆ นี้

ผลิตภัณฑ์ 5G ในภายหลังจะมีโมเด็ม 5G บูรณาการโดยตรง และมีโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์ที่เร็วกว่า อินเทอร์เฟซ 2.5 หรือ 10 กิกะบิตอีเธอร์เน็ต และ Wi-Fi วิทยุ 6/6E การเปลี่ยนแปลงผลิตภัณฑ์เหล่านี้จะทำให้ต้นทุนของผลิตภัณฑ์ 5G เพิ่มขึ้น แต่จำเป็นต้องจัดการกับความเร็วเพิ่มเติมและเวลาแฝงที่ลดลงที่เครือข่าย 5G จะนำเสนอ