Ciclo de vida de las redes IMT y 5G: Arquitectura, diseño, despliegue y operaciones

Día 1

1. Introducción y Visión General del Ecosistema

• Perspectivas múltiples sobre el estándar 5G: negocios, estandarización, implementación, transporte, RAN, Núcleo, DevOps.

• Desmitificando conceptos relacionados: 5G, IMT-2020, NG-RAN, NR, 5GC, 5GS.

• Continuidad generacional de las redes móviles: evolución fluida de 4.5G a 5G dentro de las versiones 15–17 de 3GPP.

2. Visión IMT-2020

• El UE como impulsor del cambio y fuente de nuevos requisitos: ampliación de la definición de UE para incluir IoT/mMTC (sensores), dispositivos RedCap (cámaras) y UAV (drones).

• Limitaciones de 4G/LTE, falta de flexibilidad de EPC y desafíos de la red de transporte.

• Requisitos de vanguardia de eMBB, URLLC y mMTC: casos de uso y su impacto en RAN y Núcleo.

• Requisitos generales del sistema que definen la red 5G.

• Capacidades transversales: Rebanado de Red, 5QI, CUPS, Computación en el Borde Multiacceso (MEC) y Privacidad por Diseño.

3. Fundamentos Físicos de la Comunicación del UE con NG-RAN

• Conceptos radiofónicos fundamentales: Celda, Banda, Ancho de Canal.

• Fundamentos del acceso de red del UE: pila de protocolos radio, MIB/SIB, mecanismo de Selección de Celda y Capa Física.

• Iniciación de conexión: RACH (Msg 1-4), Paginación, RRC.

4. Arquitectura NG-RAN

• División lógica del gNB en CU y DU.

• Opciones de división funcional y sus implicaciones.

• O-RAN como marco alternativo/de referencia y estándar para la interoperabilidad de RAN.

• Separación del Plano de Control y el Plano de Usuario.

• El protocolo RRC y su papel en la coordinación de las operaciones del UE en NG-RAN y el túnel NAS.

5. Mecanismos y Procedimientos de NG-RAN

• PDCP y Portadoras de Radio.

• Mediciones: configuración, reporte y utilización en otros procedimientos.

• Reconfiguración RRC como procedimiento clave para todas las operaciones de NG-RAN.

• Agregación de Portadoras y Combinación de Bandas.

• El papel del AMF en la coordinación de NG-RAN, protocolo NGAP.

• Procedimientos de Handover (cambio de celda).

Día 2

1. Fundamentos de la Red de Transporte

• Complejidad de la ingeniería de transporte y desmitificando el mito de "solo cables": IP/MPLS como tecnología central.

• División en Fronthaul, Midhaul y Backhaul: requisitos, expectativas y aplicaciones (incluyendo eCPRI).

• Mapeo del 5QI desde el dominio 5GS a QoS del enrutador IP.

• Distribución y sincronización de tiempo y fase para la transmisión radio mediante PTP (IEEE 1588).

2. Internas de la Arquitectura SBA como base del 5GC

• Pila de TI clásica: HTTP/2, JSON, OAuth2.

• Mecanismos de comunicación de las funciones de la red de núcleo: Solicitud-Respuesta vs. Suscripción-Notificación.

• NFs clave desde la perspectiva del manejo de acceso y terminación de tráfico desde NG-RAN: NRF, AMF, SMF, UPF.

• NRF como coordinador clave: Registro de Servicios, Descubrimiento de Servicios.

• (Visión General Conceptual) Arquitectura sin estado y almacenamiento de estado para cualquier NF utilizando UDSF.

• (Visión General Conceptual) Balanceo de carga y mecanismos de proxy a través de SCP.

3. Ruta de Datos y Separación del Plano de Usuario

• Flujo de datos desde el UE al 5GC: correlación de interfaces NG-RAN (N2, N3) con NFs (AMF, SMF, UPF).

• AMF como puerta de entrada para el Plano de Control (terminación y desmultiplexado de señalización NAS y NGAP).

• UPF como núcleo del Plano de Usuario: implementación de enrutamiento de datos de usuario y encapsulación de túnel GTP-U.

• Flujo de llamadas para el Establecimiento de Sesión PDU: Flujo de llamada de extremo a extremo incluyendo la asignación de Flujo QoS.

• Interfaz N4 (protocolo PFCP), asignación de TEID y reglas (PDR, FAR) que vinculan el tráfico radio con las Redes de Datos externas (DN).

4. Gestión de Suscripciones, Identidad y Políticas de Servicio

• Bases de datos: UDR para datos estructurados y UDM para la lógica de procesamiento de suscriptores.

• Proceso de autenticación 5G-AKA que involucra AUSF, intercambio de claves NAS y el mecanismo SUCI.

• PCF como administrador y distribuidor de políticas: políticas de sesión, movilidad y SLA.

• Vinculación de sesiones PDU con instancias PCF vía BSF — una característica clave para IMS/VoNR.

5. Rebanado de Red (Network Slicing)

• Introducción al Rebanado de Red, configuración del parámetro identificador S-NSSAI.

• Mecanismos de selección de instancias AMF y SMF basados en el perfil de servicio a través de NSSF.

• Introducción a MEC, Clasificador de Subida (UL CL) / Punto de Bifurcación en UPF.

6. Exposición Externa del 5GC y APIs

• SEPP para asegurar el tráfico de roaming.

• Acceso No-3GPP: tráfico de suscriptores originado fuera de NG-RAN vía N3IWF.

• Exposición e integración con Funciones de Aplicación externas (AF) a través de NEF.

7. Análisis de Escenarios de Extremo a Extremo Seleccionados

• Registro Inicial y Establecimiento de Sesión PDU: consultas a NRF, credenciales AUSF, obtención de suscripciones de UDM y políticas de PCF.

• Solicitud de Cambio de Ruta y procedimiento de reubicación de UPF para sesiones activas durante el handover Inter-gNB.

• Mecanismo del Clasificador de Subida (UL CL) a nivel de UPF y SMF para escenarios de MEC y enrutamiento de ruptura local (LBO).

• Paginación y Solicitud de Servicio Desencadenada por la Red para despertar el UE por iniciativa de UPF en respuesta al tráfico de enlace descendente.

Día 3

1. Arquitectura de Transición

• Resumen de las arquitecturas EPC y E-UTRAN.

• Opciones de despliegue de 5G (Independiente SA y No Independiente EN-DC).

2. Coexistencia de 5GS y EPS

• Mecanismos de EPS Fallback y Redirección.

• Implementaciones híbridas (PGW-C+SMF y PGW-U+UPF).

• Interfaz N26 para procedimientos de Handover Inter-Sistema entre MME y AMF.

• Análisis de EN-DC como la variante dominante de MR-DC (Conectividad Dual Multi-RAT).

• DSS (Compartición Dinámica del Espectro) como mecanismo de compartición de espectro.

3. Telemetría, Contadores y Correlación de Datos

• Monitoreo de fenómenos mediante Contadores y su agregación en KPIs.

• Enfoques para evaluar la corrección de los procedimientos: Ratio de Éxito, Ratio de Fallo, valores absolutos vs. porcentuales.

• Correlación de eventos: seguimiento de procedimientos complejos que carecen de contadores dedicados.

• Normalización de datos y perspectiva más amplia sobre órdenes de magnitud.

4. Diagnóstico de Anomalías y Análisis de Registros

• Identificación de problemas que sugieren errores de software o configuración (p. ej., "Celda Dormida").

• Desviaciones estadísticas y mapeo de Valores de Causa desde los protocolos 3GPP para identificar las causas raíz de los fallos.

5. Ingeniería del Caos y Solución de Problemas

• Fundamentos para la gestión de una implementación 5GC de código abierto en un entorno de desarrollo/nube.

• Prueba del paradigma Cloud-Native: reemplazo de elementos de microservicios del núcleo sin interrumpir las operaciones.

• Inyección intencional de fallos y observación del comportamiento de conmutación por error (failover).

• Simulación de degradación de NG-RAN y correlación de registros en el lado del AMF.