Nhóm 1 tổng quan về kiến trúc 5g

Nhóm 01 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THƠNG Mơn học: BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI Nhóm mơn học: 01 BÁO CÁO TIỂU LUẬN NHÓM Đề tài: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC 5G Giảng viên:TS Hồng Trọng Minh Nhóm sinh viên thực hiện: Phạm Đức Hiệp – B18DCVT143 Nguyễn Bá Long – B18DCVT255 Lê Minh Duẩn – B18DCVT055 Lê Công Tiến – B18DCVT359 Hà Nội, 2021 Nhóm 01 Mục lục Mục lục Lời mở đầu .3 I GIỚI THIỆU 1.1 Sự tiến hóa cơng nghệ khơng dây 1.1.1 Mạng di động tương tự 1G .5 1.1.2 2G: Mạng kỹ thuật số .5 1.1.3 3G: Mạng liệu IP tốc độ cao 1.1.4 4G: Sự phát triển băng thông rộng di động 1.2 So sánh công nghệ trước 5G 1.3 Ưu điểm 5G II Kiến trúc 5G 11 2.1 Kiến trúc 5G 11 2.2 Khung kiến trúc 5G NGMN 15 2.3 Kiến trúc 5G 3GPP 19 2.3.1 Phổ tần số tần số 5G 19 2.3.2 MEC: 20 2.3.3 Kiến trúc 5G RAN: 20 2.3.4 eCPRI .23 2.3.5 Network Slicing .24 2.3.6 Beamforming 25 2.4 Kiến trúc lõi 5G 26 2.4.1 Nguyên tắc: 26 2.4.2 Roaming: 27 2.4.3 Sơ đồ kiến trúc: .27 2.4.4 Kiến trúc hệ thống dựa dịch vụ .28 2.4.5 Biểu diễn điểm tham chiếu .31 2.4.6 Chức mặt phẳng người dùng (UPF) 32 2.5 Cơ sở hạ tầng mạng 5G 32 2.6 Bảo mật kiến trúc mạng 5G 34 2.7 Các tính lợi ích 5G 38 Nhóm 01 2.8 Ứng dụng 5G 39 5G giúp Tải tập tin lớn, nhanh 39 5G giúp Cuộc gọi video rõ ràng 39 Phát triển 5G giúp cho 4G tải nhanh 39 5G hỗ trợ Dịch ngơn ngữ tức 40 5G hỗ trợ cứu nguy 40 Giúp tránh va chạm đường 41 Quản lí liệu thành phố 41 Hỗ trợ phẫu thuật từ xa .41 III Kết Luận .42 Tham khảo: 43 Nhóm 01 Lời mở đầu Khả giao tiếp với người di chuyển phát triển đáng kể Trong vài thập kỷ qua, công nghệ không dây di động phát triển từ 0G lên 1G, 2G, 3G, 4G 5G 1G analog sử dụng cho gọi thoại 2G công nghệ kỹ thuật số hỗ trợ nhắn tin văn 3G mạng liệu IP tốc độ cao cung cấp tốc độ truyền liệu cao hơn, tăng dung lượng hỗ trợ đa phương tiện 4G đề cập đến phát triển băng thông rộng di động triển khai mục tiêu chất lượng dịch vụ (QoS), hiệu hiệu suất Trong công nghệ 5G, nhiều nghiên cứu thực phát triển WWWW, DAWN, v.v Sự phát triển hệ khơng dây từ 0G đến 5G Nhóm 01 I GIỚI THIỆU 1.1 Sự tiến hóa cơng nghệ không dây Sự phát triển gần công nghệ không dây làm cho việc giao tiếp trở nên quen thuộc dễ tiếp cận tất người Hệ thống truyền thông không dây truyền sóng từ nguồn cố định để bao phủ khu vực trải rộng phổ sóng Đây tín hiệu chia theo cách thức hoạt động chúng thành hai loại: Tín hiệu tương tự Tín hiệu kỹ thuật số Tín hiệu tương tự tín hiệu liên tục chứa đại lượng thay đổi theo thời gian (chẳng hạn điện áp, áp suất, v.v.) Tín hiệu tương tự sử dụng để đo thay đổi số tượng vật lý âm thanh, ánh sáng, độ ẩm, áp suất nhiệt độ Tín hiệu kỹ thuật số biểu diễn liệu dạng chuỗi chữ số nhị phân Nói cách khác, tín hiệu số biểu diễn thông tin dải rời rạc mức tương tự Tín hiệu kỹ thuật số sử dụng tất thiết bị điện tử kỹ thuật số, đặc biệt thiết bị truyền liệu tính tốn Tín hiệu tương tự phụ thuộc vào đặc tính sóng q trình truyền âm thanh, bị ảnh hưởng yếu tố khác Trong tín hiệu kỹ thuật số phụ thuộc vào việc sử dụng sóng để truyền liệu tín hiệu nói chung khơng bị ảnh hưởng Ví dụ tín hiệu tương tự giọng nói người, điện thoại tương tự, nhiệt kế, v.v Ví dụ tín hiệu kỹ thuật số điện thoại kỹ thuật số, bút kỹ thuật số, máy tính, v.v Đơn giản, khác biệt tín hiệu tương tự tín hiệu kỹ thuật số giải thích cách xem xét điểm sau: Lúc đầu, tín hiệu tương tự khó phân tích, tín hiệu kỹ thuật số dễ phân tích Tín hiệu tương tự cần thời gian để lưu trữ có nhớ vơ hạn tín hiệu kỹ thuật số lưu trữ dễ dàng Tín hiệu tương tự tạo nhiều nhiễu tín hiệu kỹ thuật số khơng tạo nhiễu Nhóm 01 Tín hiệu tương tự có biểu diễn liên tục tín hiệu tín hiệu số có biểu diễn khơng liên tục tín hiệu Trong giới chúng ta, Tín hiệu Tương tự không sử dụng loại hình giao tiếp qua mạng điện thoại Lần này, phụ thuộc hoàn toàn giới hạn tín hiệu kỹ thuật số truyền tần số sóng từ 300 MHz đến 100 GHz Cho đến nay, giải thích cách thức hoạt động mạng truyền thơng nói chung, nói hệ công nghệ không dây di động mà thấy suốt 40 năm qua Nhu cầu thơng tin di động địi hỏi phải tích hợp cơng nghệ khơng dây vào mạng có mạng diện rộng (WAN), mạng cục (LAN), v.v Nhu cầu công nghệ thông tin di động đòi hỏi tiên tiến, khả tương thích, khả thích ứng dịch vụ di động cung cấp hệ di động khác Trong viết này, thảo luận phát triển công nghệ hệ di động từ 0G đến 1G, 2G, 3G, 4G 5G 1.1.1 Mạng di động tương tự 1G 1G hệ công nghệ di động không dây Viễn thông di động giới thiệu với công nghệ 1G vào năm 1980 1G công nghệ analog hỗ trợ gọi thoại Tính mạng di động tương tự 1G - Đặc tính 1G: Giao tiếp khơng dây - Băng thông: Viễn thông tương tự (30KHz) - Tần số: 150MHz / 900MHz - Dung lượng (tốc độ liệu): 2kbps - Công nghệ: Analog cellular Điện thoại di động sử dụng cơng nghệ 1G có: - Chất lượng giọng nói - Thời lượng pin - Điện thoại di động lớn 1.1.2 2G: Mạng kỹ thuật số 2G hệ thứ công nghệ di động không dây Mạng di động 2G đời Phần Lan vào năm 1991 tiêu chuẩn GSM Vào ngày 27 tháng năm 1991, gọi điện thoại GSM giới giới thiệu nhà điều hành Radiolinja GSM từ liên lạc tương tự sang kỹ thuật số Nhóm 01 Mạng di động không dây 2G công nghệ viễn thông kỹ thuật số cho phép mã hóa gọi văn bản, với dịch vụ liệu SMS, MMS tin nhắn hình ảnh Các tính điện thoại di động 2G - Đặc tính 2G: Viễn thông kỹ thuật số - Tần số: 1.8GHz (900MHz) - Dung lượng (tốc độ liệu): 64kbps - Băng thông: 900MHz (25MHz) - Công nghệ: Di động kỹ thuật số, GSM 2,5G 2,75G Mạng 2.5G công nghệ chuyển mạch gói hệ thứ hai thứ ba 2,5G hiệu công nghệ 2G dẫn đến mạng 2,75G Khả 2.5G thường kết hợp với Dịch vụ vơ tuyến gói chung (GPRS) Tính 2.5G - Công nghệ di động 2G với GPRS - Thư điện tử - Điện thoại có camera - Duyệt web 1.1.3 3G: Mạng liệu IP tốc độ cao 3G đề cập đến đặc tả ITU cho hệ thứ công nghệ viễn thông di động không dây Viễn thông di động 3G giới thiệu lần vào tháng năm 2001 dạng tiền phát hành công nghệ W-CDMA vào ngày tháng 10 năm 2001, mạng 3G NTT DoCoMo mắt thương mại Nhật Bản Công nghệ 3G nâng cấp cho mạng GPRS 2,5G 2,5G, hứa hẹn tăng băng thông tốc độ truyền liệu nhanh Mạng 3G hoạt động giao diện không dây GSM, CDMA TDMA giao diện khơng dây EDGE Tính mạng 3G - Đặc tính 3G: Kỹ thuật số băng thông rộng, tăng tốc độ, liên lạc nhanh, gọi video - Tần số: 1,6 - 2,0 GHz Nhóm 01 - Băng thơng: 100MHz - Dung lượng (tốc độ liệu): 144kbps - 2Mbps - Công nghệ: CDMA, UMTS, EDGE 1.1.4 4G: Sự phát triển băng thông rộng di động 4G hệ thứ công nghệ thông tin di động băng rộng, mắt vào năm 2008 Ngày 14/12/2009, 4G nhà mạng viễn thông TeliaSonera tung thị trường giới Công nghệ 4G hỗ trợ truy cập web di động với nhiều tính cao cấp Mạng 4G cung cấp khả ITU xác định IMT Advanced Công nghệ 4G cung cấp hội nghị truyền hình, TV di động HD, TV 3D, dịch vụ chơi game tính khác địi hỏi tốc độ cao Tiến hóa dài hạn hệ thứ tư (4G LTE) 4G LTE đề cập đến phát triển lâu dài hệ thứ tư, cung cấp kết nối đáng tin cậy nhanh tốc độ cao cho trải nghiệm Internet di động-nhanh 10 lần so với 3G Điều đáng ý 4G nhanh LTE Voice over LTE (VoLTE) Thoại qua phát triển dài hạn (VoLTE) đặc điểm kỹ thuật sản phẩm công nghệ không dây xác định tốc độ tiêu chuẩn truyền liệu hồn thành quy trình truyền liệu để cung cấp giao tiếp thoại qua mạng 4G LTE Tính mạng 4G - Đặc tính 4G: Tốc độ cao, tất IP - Sử dụng pin lớn - QoS tốt + bảo mật cao - Băng thông: 100MHz - Tần số: - GHz - Dung lượng (tốc độ liệu): 100Mbps - 1Gbps - Technology: LTE, WiFi PHÉP THUẬT 4G: Nhóm 01 - Hỗ trợ di động toàn cầu - Mobile multimedia - Dịch vụ cá nhân tùy chỉnh - Bất nào, nơi đâu - Các giải pháp khơng dây tích hợp 1.2 So sánh cơng nghệ trước 5G • Sự khác biệt 1G 2G Sự khác biệt mạng di động 1G 2G tín hiệu vơ tuyến sử dụng cơng nghệ 1G tín hiệu tương tự, công nghệ không dây 2G kỹ thuật số cho phép dịch vụ thoại liệu dịch vụ tin nhắn văn • Sự khác biệt 2G 3G Sự khác biệt mạng 2G mạng 3G GSM (2G) cung cấp giao tiếp thoại video GPRS, 3G cung cấp internet tốc độ cao, giao tiếp video tốc độ cao, hội nghị truyền hình, v.v Tốc độ truyền liệu GSM ( Mạng 2G) 200-300 Kbps, tốc độ tải xuống lên đến 42Mbps mạng 3G Nhìn chung, mạng 3G tốt nhiều hoạt động nhanh mạng 2G • Sự khác biệt 3G 4G Sự khác biệt mạng 3G 4G tốc độ Tốc độ 4G nhanh 3G gấp chục lần Mạng 3G cung cấp băng thông liệu 21 Mbps 4G cung cấp băng thông liệu tối đa Gbps mang băng thông rộng đến điện thoại bạn Công nghệ 3G sử dụng mạng dựa tế bào diện rộng công nghệ 4G sử dụng kiến trúc mạng lai Công nghệ 3G sử dụng chuyển mạch gói để truyền liệu cơng nghệ 4G sử dụng chuyển mạch gói tin nhắn Mạng 3G sử dụng đa truy cập phân chia theo mã (CDMA) mạng 4G sử dụng đa truy cập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) • Sự khác biệt 5G 4G Mạng 5G nhiều người cho nhanh hơn, thông minh hiệu mạng 4G Công nghệ 5G hứa hẹn có tốc độ siêu nhanh chấm dứt tình trạng tắc nghẽn q tải Cơng nghệ 4G có giới hạn kỹ thuật lượng liệu Mạng 4G truyền nhanh qua khối phổ Nhóm 01 Một điểm khác biệt 5G 4G công nghệ 5G loại bỏ vấn đề tắc nghẽn tải Dự kiến, công nghệ 5G cách mạng hóa mạng di động tạo hội kinh tế cho ngành công nghiệp dựa liệu, quản lý sở hạ tầng thành phố thơng minh Nhìn chung, 5G có số lợi so với 4G; Tốc độ cao hơn, hiệu tốt hơn, nhiễu hơn, độ trễ thấp dung lượng cho số lượng thiết bị kết nối lớn hơn, 5G sử dụng cơng nghệ, phổ tần tần số Bây giờ, cho bạn thấy 10 điều mà mạng 5G khác với 4G: 1) Cuộc gọi Holographic hỗ trợ 5G 2) Phát sóng kỹ thuật số độ phân giải 8k 3) Phát trực tuyến trò chơi thực tế ảo 4) Phát sóng kiện với cơng nghệ VR 5) Phát trực tiếp kiện phát trực tiếp hội nghị 6) Nhà thông minh thành phố thông minh 7) Tải xuống lượng lớn liệu nháy mắt 8) Phát trực tiếp trị chơi khơng có độ trễ lưu trữ thiết bị 9) Công nghệ 5G cải thiện cơng nghệ thực tế tăng cường 10) Mạng 5G thúc đẩy việc áp dụng ô tô tự lái 1.3 Ưu điểm 5G • Cơng nghệ khơng dây 5G gì? Cơng nghệ khơng dây 5G công nghệ truyền thông dành cho điện thoại thông minh mắt vào tháng năm 2019 Mạng 5G nhiều người cho nhanh hơn, thông minh hiệu mạng 4G Các tháp di động trang bị công nghệ 5G có dung lượng 4G / LTE Mạng 5G có mặt hầu hết khu vực giới vào cuối năm 2020 Nhóm 01 - - - - - - - UE Khi UE yêu cầu đăng ký với mạng, AMF gửi yêu cầu lựa chọn lát mạng tới NSSF với thông tin lựa chọn lát mạng ưu tiên NSSF phản hồi thông báo bao gồm danh sách cá thể lát mạng thích hợp cho UE Network slice-specific authentication and authorization (NSSF):Xác thực ủy quyền theo phần mạng cụ thể (NSSF):Thực xác thực ủy quyền cụ thể cho lát Policy control function (PCF):Chức kiểm sốt sách (PCF): Cung cấp chức để kiểm soát quản lý quy tắc sách, bao gồm quy tắc thực thi QoS, tính phí định tuyến lưu lượng PCF cho phép thực thi QoS đầu cuối với tham số QoS (ví dụ: tốc độ bit tối đa, tốc độ bit đảm bảo, mức ưu tiên) mức độ chi tiết thích hợp (ví dụ: UE, luồng, đơn vị liệu giao thức [PDU] phiên) Session management function (SMF): Chức quản lý phiên (SMF):Chức quản lý phiên (SMF): Chịu trách nhiệm phiên PDUthiết lập, sửa đổi phát hành UE liệumạng Phiên PDU, hay đơn giản phiên, liên kết UE mạng liệu cung cấp dịch vụ kết nối PDU Dịch vụ kết nối PDU dịch vụ cung cấp việc trao đổi PDU UE mạng liệu Unified data management (UDM):Quản lý liệu hợp (UDM): Chịu trách nhiệm quyền truy cập,ủy quyền quản lý đăng ký UDM hoạt động với AMF AUSF sau: AMF cung cấp dịch vụ xác thực, ủy quyền quản lý tính di động UE AUSF lưu trữ liệu để xác thực UE UDM lưu trữ liệu đăng ký UE User plane function (UPF):Chức mặt phẳng người dùng (UPF): Xử lý đường dẫn mặt phẳng người dùng phiên PDU Application function (AF):Chức ứng dụng:Cung cấp thông tin liên quan đến phiên cho PCF để cuối SMF sử dụng thông tin cho phiênban quản lý AF tương tác với dịch vụ ứng dụng yêu cầu kiểm sốt sách động AF trích xuất thơng tin liên quan đến phiên (ví dụ: yêu cầu QoS) từ tín hiệu ứng dụng cung cấp thơng tin cho PCF để hỗ trợ việc tạo quy tắc Một ví dụ hệ thống đa phương tiện IP (IMS), giao tiếp với PCRF để yêu cầu hỗ trợ QoS cho gọi VoIP User equipment (UE):Thiết bị người dùng (UE): Cho phép người dùng truy cập vào dịch vụ mạng Một ví dụ điện thoại di động Đối với mục đích thông số kỹ thuật 3GPP, giao diện UE mạng giao diện vô tuyến (Radio) Access Network ((R)AN):Mạng truy cập (Radio) ((R) AN): Cung cấp quyền truy cập vào lõi 5Gmạng Điều bao gồm 5G RAN khơng dây có dây kháctruy cập mạng 30 Nhóm 01 - Data network (DN):Mạng liệu (DN): Cho phép UE kết nối hợp lý theo phiên Nó Internet, mạng nội cơng ty chức dịch vụ nội lõi nhà khai thác mạng di động (bao gồm mạng phân phối nội dung) - Service communication proxy (SCP):Proxy giao tiếp dịch vụ (SCP): Cho phép NF NFS giao tiếp trực tiếp gián tiếp SCP cho phép nhiều NF giao tiếp với với thực thể bình diện người dùng mơi trường đám mây máy tính cạnh đa truy cập phân tán cao Điều cung cấp khả kiểm soát định tuyến, khả phục hồi khả quan sát cho mạng lõi 2.4.5 Biểu diễn điểm tham chiếu Mô tả tổng thể 5G không chuyển vùng kiến trúc cách sử dụng biểu diễn điểm tham chiếu, hiển thị cách NFs tương tác với Kiến trúc hệ thống 5G không chuyển vùng điểm tham chiếu Các kết nối hình cho biết NF giao tiếp trực tiếp với mà không cần thông qua NFs trung gian Thuật ngữ trực tiếp khơng có nghĩa có liên kết vật lý điểm-điểm NFs kết nối sơ đồ Đúng hơn, có nghĩa có giao thức để trao đổi thông điệp thực thể kết nối mà không chuyển tiếp qua NF khác Mỗi liên kết gắn nhãn với điểm tham chiếu biểu thị chữ N viết hoa theo sau số Ví dụ, kết nối logic chức quản lý phiên chức điều khiển sách gắn nhãn điểm tham chiếu N7 Trong hình , hai điểm tham chiếu lặp lại 31 Nhóm 01 chức năng: N9 N14 Điểm tham chiếu N9 giao diện hai UPF riêng biệt sử dụng để chuyển tiếp gói Điểm tham chiếu N14 nằm hai AMF, điểm hoạt động AMF nguồn để truyền liệu điểm hoạt động AMF đích 2.4.6 Chức mặt phẳng người dùng (UPF) Các hàm mặt phẳng người dùng xử lý đường dẫn mặt phẳng người dùng phiên PDU Thông số kỹ thuật 3GPP hỗ trợ triển khai với UPF nhiều UPF cho phiên PDU định Lựa chọn UPF thực SMF Các chức UPF bao gồm: - Định tuyến chuyển tiếp gói - Điểm neo để di chuyển / RAT (nếu có) Điểm neo nút chuyển tiếp mạng sử dụng để chuyển tiếp PDU dọc theo phiên từ UE đến đích - Điểm phiên PDU bên kết nối với mạng liệu - Kiểm tra gói (ví dụ: phát ứng dụng dựa mẫu dòng liệu dịch vụ [SDF]) Một SDF cung cấp luồng gói đầu cuối người dùng cuối ứng dụng; - Người dùng phần việc thực thi quy tắc sách (ví dụ: kiểm sốt, chuyển hướng, điều khiển giao thông) - Báo cáo sử dụng lưu lượng truy cập - Xử lý QoS cho bình diện người dùng, chẳng hạn thực thi tốc độ đường lên / đường xuống - Xác minh lưu lượng đường lên (SDFs tới ánh xạ luồng QoS) Luồng QoS mức chi tiết thấp để xác định sách QoS đầu cuối Luồng QoS chứa nhiều SDF; - Đánh dấu gói mức vận chuyển đường lên đường xuống - Bộ đệm gói đường xuống kích hoạt thơng báo liệu đường xuống Gửi chuyển tiếp nhiều điểm đánh dấu kết thúc tới nút NGRAN nguồn 2.5 Cơ sở hạ tầng mạng 5G Intertnet 5G tảng mạng khơng dây giớiWorld Wide Wireless Web (wwww) hồn hảo để kết nối nơi trái đất Một giới kết nối không dây thực sự, nơi truy cập Internet xun suốt mà khơng gặp phải rào cản, giới hạn mặt không gian thời gian.Về chất, mạng 5G phát triển dựa tảng 4G, mức độ cao Kiến trúc mạng công nghệ di động 5g cải thiện nhiều so với kiến trúc trước Các mạng lớn có mật độ tế bào lớn cho phép bước nhảy vọt 32 Nhóm 01 hiệu suất Ngồi ra, kiến trúc mạng 5G mang lại khả bảo mật tốt so với mạng 4G LTE Tóm lại, cơng nghệ 5G mang lại ba lợi chính: Tốc độ truyền liệu nhanh hơn, lên đến tốc độ nhiều Gigabit / s ▪ Công suất lớn hơn, cung cấp lượng cho lượng lớn thiết bị IoT km vuông ▪ Độ trễ thấp hơn, xuống đến mili giây chữ số, điều quan trọng ứng dụng xe kết nối ứng dụng ITS xe tự hành, nơi cần phản hồi gần tức thời 5G cấu trúc để chạy tần số vô tuyến khác nhau, từ tần số GHz đến tần số cực cao, gọi “sóng milimet” (hoặc mmWave) Tần số thấp, tín hiệu truyền xa Tần số cao, mang nhiều liệu ▪ Có ba dải tần số cốt lõi mạng 5G: Băng tần cao 5G (mmWave) mang lại tần số cao 5G Chúng nằm khoảng từ 24 GHz đến khoảng 100 GHz Bởi tần số cao dễ dàng di chuyển qua chướng ngại vật, 5G băng tần cao chất phạm vi ngắn Hơn nữa, phạm vi phủ sóng mmWave bị hạn chế yêu cầu nhiều sở hạ tầng di động ▪ Băng tần trung 5G hoạt động dải tần 2-6 GHz cung cấp lớp dung lượng cho khu vực thành thị ngoại thành Dải tần có tốc độ cao hàng trăm Mbps ▪ Băng tần thấp 5G hoạt động GHz cung cấp phạm vi phủ sóng rộng Băng tần sử dụng phổ tần có sử dụng cho 4G LTE, cung cấp kiến trúc LTE 5g cho thiết bị 5G sẵn sàng Do đó, hiệu suất 5G băng tần thấp tương tự 4G LTE hỗ trợ sử dụng cho thiết bị 5G thị trường 5G thiết kế từ đầu chức mạng phân chia theo dịch vụ Đó lý kiến trúc gọi Kiến trúc dựa dịch vụ ▪ 33 Nhóm 01 cốt lõi 5G (SBA) Sơ đồ cấu trúc liên kết mạng 5G sau cho thấy thành phần mạng lõi 5G: Dưới cách hoạt động: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ Thiết bị Người dùng (UE) điện thoại thông minh 5G thiết bị di động 5G kết nối qua Mạng truy cập vô tuyến 5G với lõi 5G xa với Mạng liệu (DN), Internet Chức Quản lý Truy cập Di động (AMF) hoạt động điểm vào cho kết nối UE Dựa dịch vụ UE yêu cầu, AMF chọn Chức quản lý phiên tương ứng (SMF) để quản lý phiên người dùng Chức Mặt phẳng Người dùng (UPF) vận chuyển lưu lượng liệu IP (mặt phẳng người dùng) Thiết bị Người dùng (UE) mạng bên Chức Máy chủ Xác thực (AUSF) cho phép AMF xác thực UE truy cập dịch vụ lõi 5G Các chức khác Chức quản lý phiên (SMF), Chức kiểm sốt sách (PCF), Chức ứng dụng (AF) chức Quản lý liệu thống (UDM) cung cấp khung kiểm sốt sách, áp dụng định sách truy cập thông tin đăng ký, để quản lý hành vi mạng 2.6 Bảo mật kiến trúc mạng 5G Với khả hỗ trợ đa tảng truy cập siêu kết nối, 5G chứa đựng nhiều nguy an ninh Do số lượng thiết bị truy cập lớn, khả kiểm soát an ninh lỗ hổng phát sinh từ phía người sử dụng vấn đề mạng 5G Dữ liệu mạng lưới hồn tồn bị lấy cắp thơng qua việc kiểm soát truy cập thiết bị đầu cuối Đối với mạng 5G mối đe dọa xảy nút mạng lưới có khả đe dọa tới tồn mạng lưới gây cố diện rộng Khi số lượng nút mạng gia tăng, kho liệu mà tin tặc xâm nhập 34 Nhóm 01 tăng theo, đồng thời gia tăng nguy công cắp liệu với quy mô lớn thời gian ngắn Ngoài mạng 5G, kết cấu hạ tầng mạng phức tạp tiềm ẩn nhiều kẽ hở, dịch vụ trọng yếu có khả bị kiểm sốt thơng qua phá hoại kết cấu hạ tầng mạng viễn thông, gây gián đoạn, làm giảm chất lượng đường truyền, ảnh hưởng lớn đến vấn đề an ninh kinh tế, an ninh quốc phịng khơng quốc gia mà nhóm quốc gia, chí an ninh quốc tế Các loại công từ chối dịch vụ DDoS xảy mạng 5G giai đoạn khác Kẻ chủ đích lợi dụng lỗ hổng thông tin phát tán mã độc, thơng qua mạng liên lạc nhanh chóng xâm nhập vào nút mạng thiết bị đầu cuối, sau đạt khối lượng đủ lớn chúng bắt đầu cơng Các nhà khoa học mạng lõi 5G chứa đựng nhiều lỗ hổng bảo mật tiềm ẩn nguy bị cơng Một nhóm nhà nghiên cứu từ Đại học Purdue Đại học bang Iowa phát 11 loại lỗ hổng khác phân tích hoạt động giao thức mạng 5G Các lỗ hổng phát áp dụng thực tế cho phép nhà nghiên cứu thực số công nhằm theo dõi vị trí thiết bị, ngắt kết nối 5G điện thoại thông minh truyền cảnh báo sai Việc tồn lỗ hổng an ninh giao thức hoạt động vấn đề khơng giải triển khai mạng 5G Do cần xác định thành phần liên quan đến việc xử lý vấn đề bảo mật an tồn thơng tin kiến trúc mạng 5G nhằm đưa giải pháp kiểm soát thay tối ưu Tấn công mạng không dây 5G 1) Nghe phân tích kênh truyền: Nghe công sử dụng người nhận không mong muốn để chặn thông tin từ người khác Nghe cơng thụ động thơng tin liên lạc thông thường không ảnh hưởng người nghe lén, mơ tả Hình 4a Mặc dù thụ động tự nhiên, nghe khó phát Mã hóa tín hiệu đường truyền radio ứng dụng hầu hết để chống lại nghe Người nghe khơng thể chặn tín hiệu nhận trực tiếp mã hóa Phân tích kênh truyền dạng khác công thụ động sử dụng người dùng không mong muốn để chặn thông tin từ nhà cung cấp dịch vụ phân tích kênh truyền tín hiệu nhận khơng cần hiểu nội dung chứa đựng kênh truyền Nói cách khác, chí tín hiệu mã hóa, phân tích kênh truyền tiếp tục sử dụng phép mơ hình nhà cung cấp dịch vụ Phân tích kênh truyền không làm ảnh hưởng đến bên cung cấp dịch vụ hợp pháp 35 Nhóm 01 Phương pháp mã hóa sử dụng để ngăn chặn nghe phụ thuộc chủ yếu vào sức mạnh thuật toán mã hóa phụ thuộc vào khả tính tốn người nghe Một vài kỹ thuật áp dụng mạng khơng dây 5G HetNet làm tăng độ khó để chống lại người nghe Nói chung đặc tính mạng 5G đưa nhiều tình phức tạp để đối phó với việc nghe lén, từ việc nghiên cứu kỹ thuật PLS gần quan tâm vấn đề giải nghe 2) Gây nhiễu: Khơng giống nghe phâ tích kênh truyền, gây nhiễu hồn tồn phá vỡ thơng tin liên lạc người dùng hợp pháp Hình 4b ví dụ cơng gây nhiễu Điểm phát độc hại tạo nhiễu có chủ đích để phá vỡ thơng tin liệu người dùng hợp pháp Gây nhiễu chặn người dùng hợp pháp từ nguồn truy cập tài nguyên vô tuyến Những giải pháp cho việc cơng chủ động thơng thường tìm phát Những kỹ thuật trải phổ trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) trải phổ nhảy tần số (FHSS) sử dụng rộng rãi phương pháp thơng tin an tồn để chống lại gây nhiễu lớp PHY trải phổ tín hiệu phổ băng tần rộng lớn Tuy nhiên, DSSS FHSS dựa vào phương thức chống nhiễu khơng phủ hợp vài ứng dụng 5G 3) DoS DDoS: Tấn cơng DoS tổn hại đến tài nguyên mạng kẻ công đối thủ DoS xâm phạm công an ninh khả sẵn sàng hệ thống mạng Gây nhiễu sử dụng bắt đầu để cơng DoS DDoS hình thành nhiều đối tượng tấn tồn Hình 4c mơ tả cơng DDoS DoS DDoS hai dạng công chủ động áp dụng lớp khác Hiện phương pháp dị tìm sử dụng rộng rãi để nhận biết công DoS DDoS Với lượng lớn xâm nhập nhiều thiết bị mạng viễn thông 5G, DoS DDoS trở nên mối đe dọa cho vận hành mạng 5G Tấn cơng DoS 36 Nhóm 01 DDoS mạng khơng dây 5G cơng truy cập thông qua lượng lớn thiết bị kết nối 4) MITM: Tấn công MITM, kẻ cơng bí mật chiếm lấy quyền kiểm sốt kênh truyền thông tin hai nhà mạng hợp pháp Kẻ cơng MITM thiệp, thay đổi sửa đổi thông tin hai nhà mạng hợp pháp Hình 4d mơ tả cơng MITM mẫu MITM cơng chủ động phán tán lớp khác Đặc biệt, công MITM nhằm hướng tới thỏa hiệp bảo mật liệu, tính tồn vẹn tính sẵn sàng Theo công bố nghiên cứu gần đây, công MITM công bảo mật phổ biến [13] Xác thực lẫn thiết bị di động trạm gốc thường sử dụng để ngăn chặn sai trạm gốc dựa MITM Những dịch vụ bảo mật mạng không dây 5G 1) Xác thực: Có loại xác thực, xác thực thiết bị xác thực tin nhắn Cả loại xác thực quan trọng mạng không dây 5G để giải vấn đề bảo mật nói phần Xác thực thiết bị sử dụng để bảo đảm thiết bị thông tin không thay đổi Trong mạng tế bào kế thừa, xác thực lẫn người dùng (UE) thiết bị quản lý di động (MME) thực trước nhà mạng thông tin lẫn Xác thực lẫn UE MME đặc tính bảo mật quan trọng mạng bảo mật tế bào truyền thống Trong mạng 5G yêu cầu không UE MME mà nhà cung cấp dich vụ bên thứ ví dụ nhà cung cấp dịch vụ Để cung cấp dịch vụ bảo mật mã xác thực mã khóa đồng ý (AKA) đề xuất 2) Bảo mật: Bảo mật bao gồm hai khía cạnh bảo mật liệu bảo mật quyền riêng tư Bảo mật liệu bảo vệ truyền liệu từ công thụ động giới hạn truy cập liệu dành cho người dùng để ngăn chặn truy cập từ tiết lộ cho người dùng trái phép Quyền riêng tư ngăn chặn điều khiển gây ảnh hưởng đến thông tin liên quan đến người dùng hợp pháp, ví dụ quyền riêng tư bảo vệ dòng liệu từ phân tích kẻ cơng Mã hóa liệu sử dụng rộng rãi để bảo vệ liệu ngăn chặn người dùng trái phép từ thông tin hữu dụng từ trạm phát thơng tin Kỹ thuật mã hóa khóa đối xứng áp dụng để mã hóa giải mã với mã khóa riêng biệt chia người gửi người nhận thơng tin 3) Tính sẵn sàng: Tính sẵn sàng định nghĩa mức độ mà dịch vụ truy cập sử dụng cho người dùng hợp pháp đâu yêu cầu Tính sẵn đánh giá mức độ mạnh hệ thống đối mặt công khác số hiệu 5G Một cơng tính sẵn sàng cơng DoS, mà ngun nhân từ chối truy cập dịch vụ đến người dùng hợp pháp Gây nhiễu hay can thiệp nhiễu ngắt thông tin liên lạc người dùng hợp pháp can thiệp nhiễu tín hiệu vơ tuyến Với số lượng cực lớn 37 Nhóm 01 điểm IoT không mong muốn, mạng viễn thông 5G đối mặt với thách thức to lớn việc ngăn chặn công gây nhiễu DDoS để đảm bảo sẵn sàng dịch vụ 4) Tính tồn vẹn: Mặc dù xác thực tin nhắn cung cấp chắn nguồn nội dung thơng tin Khơng có bảo vệ cung cấp để chống lại trùng lặp sửa đổi thông tin 5G hướng đến cung cấp kết nối lúc nào, đâu cách hỗ trợ ứng dụng liên quan mật thiết đến đời sống thường ngày người đo lượng chất lượng nước uống lập kế hoạch vận chuyển Tính tồn vẹn liệu yêu cầu bảo mật ứng dụng định Tính tồn vẹn ngăn cản thơng tin bị sửa đổi thay công chủ động từ thiết bị trái phép Tính tồn vẹn liệu bị vi phạm công độc hại nội thêm thơng tin sửa đổi liệu Vì cơng nội có danh tính hợp lệ khó phát 2.7 Các tính lợi ích 5G 5G đem đến tốc độ truyền tải liệu nhanh Theo ước tính, tốc độ truyền tải lên đến 15-20Gbps đem đến khả tải lên tải xuống liệu nhanh chóng sau click chuột Đồng thời việc truyền tải liệu nhanh giúp ứng dụng lưu trữ mây, ứng dụng điều khiển trở nên nhanh hơn, liền mạch tức Điều thúc đẩy dịch vụ lưu trữ đám mây phát triển giúp thiết bị từ di động, máy tính đến thiết bị khác phụ thuộc vào nhớ thiết bị bị Đặc biệt có ích cho thiết bị điều khiển từ xa, không cần phải tiêu tốn nhiều tài nguyên nhớ để lưu trữ thông tin mà đẩy thẳng trực tiếp lên đám mây, gửi trung tâm với tốc độ đạt mức thời gian thật Tốc độ cao đồng nghĩa với độ trễ thấp, lợi ích 5G đem đến đồng thời với tốc độ cao Độ trễ thời gian mà từ bạn đưa mệnh lệnh từ thiết bị bạn thực hành động Ví dụ bạn bấm kích hoạt từ xa cánh tay máy để bắt đầu cơng việc phân loại mặt hàng lỗi Theo nhà phát minh 5G cho biết, độ trễ mạng 5G thấp lên đến 10 lần so với 4G, điều khơng giúp người dùng lướt web xem phim hay chơi game nhanh mà đem đến phát triển tảng điều khiển từ xa Với độ trễ thấp, cảm biến hoạt động nhanh người điều khiển kích hoạt mệnh lệnh, máy móc sở công nghiệp hoạt động hiệu hơn, kiểm hốt hậu cần điều khiển giao thơng phương tiện từ xa tối ưu hay đặc biệt giúp bác sĩ cách bệnh nhân nửa vịng Trái Đất thực ca phẫu thuật xác nhờ vào độ trễ thấp, đem đến hành động 38 Nhóm 01 Nhưng đáng ý nói thiết bị công nghiệp hay phương tiện tự động Với khả nhiều thiết bị kết nối lúc, cần đặt cảm biến khu vực thành phố lớn phương tiện cơng cộng, phương tiện tự động gửi thông tin đến trung tâm giám sát thời gian thực Đồng thời thiết bị trao đổi liệu với từ nâng cao trải nghiệm khác, đơn cử xe tự lái biết tuyến đường phía trước bị tắc ngẽn đổi thay đổi tuyến đường mới, Cuối lợi ích gián tiếp thúc đẩy nông nghiệp, công nghiệp phát triển 2.8 Ứng dụng 5G 5G giúp Tải tập tin lớn, nhanh Đây lợi ích 5G bật nhiều nhiều dùng yêu thích từ ngày khởi động Chúng ta khơng thể nói 5G mà không đề cập đến cách sử dụng nó: Tải xuống tệp lớn vài giây, toàn phần Stranger Things để xem ngoại tuyến phát trực tuyến phim độ phân giải cao mà không bị trục trặc Nhưng đừng lo lắng, có nhiều lời hứa 5G làm Trong tích tắc, vài giây 5G giúp bạn tải video clip có dung lượng lớn lên YouTube TikTok Đồng thời đẩy hàng ảnh có độ phân giải cao lên để lưu trực tuyến Điều giúp người dùng rút ngắn thời gian hoạt động, mang đến lợi ích hài lòng cho người dùng 5G giúp Cuộc gọi video rõ ràng Khi sử dụng wifi để kết nối gọi video bạn thường xuyên gặp trường hợp kết nối chừng, bị đơ, load khơng nhìn rõ Với mạng 5G điều hạn chế mức thấp Bởi lợi ích 5G phát huy gọi video mang đến hình ảnh video chất lượng sắc nét với độ chân thực tuyệt vời Bạn trị chuyện hàng mà khơng sợ kết nối Đây lợi ích mà người dùng ưa chuộng sử dụng Mọi người khắp đất nước nhiều vị trí xa gần khác thu hẹp khoảng cách nhờ kết nối 5G Hơn hình ảnh thể thực sống động phá vỡ giới hạn không gian thời gian Phát triển 5G giúp cho 4G tải nhanh Cùng với phát triển 5G, việc hỗ trợ chia sẻ mạng giúp 4G tăng trưởng gặt hái số lợi ích Mặc dù mạng 5G thể vượt trội hẳn 4G thực tế chưa thể thay hoàn toàn mạng 5G Vì để phủ sóng mạng 5G địi hỏi phải xây dựng thêm nhiều trạm phát 39 Nhóm 01 sóng mạng 5G Thời điểm mạng 5G hoạt động bổ sung với mạng 4G, phần đẩy 4G tải nhanh Mạng 5G sử dụng tòa nhà hay khu vực thành phố, 4G lựa chọn vùng xa xôi hẻo lánh 5G hỗ trợ Dịch ngơn ngữ tức Nói lợi ích 5G khơng thể khơng nhắc đến việc hỗ trợ dịch thuật cách nhanh chóng phạm vi nhiều liệu 5G có khả dịch lượng lớn văn lời nói cách nhanh chóng hồn hảo 5G hỗ trợ cứu nguy Công nghệ hỗ trợ cứu nguy điều tìm tịi ngun cứu phát triển để đưa vào đời sống thực hạn chế tối đa rủi ro thường gặp, giúp người vùng 40 Nhóm 01 an toàn Với khả chuyển tải liệu nhanh giúp người dùng phản hồi nhanh gửi trợ giúp nhanh trường hợp nguy cấp đến xe cứu thương hàng khơng London Từ tín hiệu phát cấp tốc người hỗ trợ đến giải nguy kịp thời cho người bị nạn, lợi ích 5G tuyệt vời Giúp tránh va chạm đường Công nghệ ngày phát triển phát minh liên tiếp đời có kết nối với để tạo thiết bị hoàn hảo 5G giúp xe tự lái truy cập mạng liên lạc với phương tiện khác đường, điều hỗ trợ tích cực việc xác định vị trí xe khác tránh va chạm khơng đáng có Đây phát minh cộng đồng giới đánh giá cao, hi vọng sớm sử dụng cải tiến Quản lí liệu thành phố Một ngày có biết biến chuyển thành phố cần ứng dụng thiết thực để quản lí liệu chuẩn xác hiệu 5G chốt để cung cấp lượng cho sở hạ tầng mạng thành phố hỗ trợ quản lý thống kê thông tin liệu thành phố Đây hướng mà thành phố xây năm 2020 sau Hỗ trợ phẫu thuật từ xa 5G bên cạnh việc hỗ trợ chăm sóc sức khỏe cịn vượt trội với chức phẫu thuật từ xa Với hỗ trợ mạng 5G, bác sĩ điều khiển robot để thực phẫu thuật từ xa Đây lợi ích 5G khó tưởng đưa vào thực nghiệm Với 5G, phẫu thuật tim từ xa giới thành công Ấn Độ cứu song bệnh nhân nguy kịch Đây phẫu thuật chấn động giới đăng tải tạp chí y khoa The Lancetftime EClinicalMedicine Trong năm bệnh nhân bị bệnh động mạch vành, mạch máu vành tim bị nghẽn đứng trước ngu tử vong cao bác sĩ phẫu thuật hợp tác bệnh viện Apex Heart Institute Tiến sĩ Tejas Patel kiểm soát cánh tay robot để thực phẫu thuật tim từ xa Đây kiện đánh dấu bước phát triển vượt trội công nghệ, 5G nâng lên tầm cao Vận hành nhà máy hiệu 41 Nhóm 01 5G giúp thiết bị nhà máy kết tự động tải lên thông tin suất cảnh báo cho nhân viên máy gặp trục trặc, giúp đơn giản hóa việc quản lí nhà máy giúp tồn hoạt động hiệu III Kết Luận 5G tiêu chuẩn không dây cung cấp tốc độ nhanh hơn, độ trễ thấp phạm vi phủ sóng rộng theo hệ số 1000 Tiềm lớn 5G nằm mức độ tin cậy mạng chưa có hàng triệu thiết bị IoT Tuy nhiên, 5G hoạt động phổ sóng vơ tuyến hồn tồn so với tiêu chuẩn mạng trước đây, địi hỏi sở hạ tầng hồn tồn có chi phí cao Do đó, việc áp dụng 5G trạng tương đối thấp, dự kiến tăng tốc đáng kể vòng thập kỷ tới Trong trình phát triển thực 5G, kiến trúc 5G phát triển theo cải thiện đề hạn chế Hướng phát triển kiến trúc 5G phải song song với việc phát triển kĩ thuật tiên tiến để tích hợp để mang lại hiểu cao Quá trình thực đề tài dựa lý thuyết tìm tài liệu, chưa tiếp xúc thực tế với 5G vấn đề mới, có nhiều kiến thức sâu rộng đề tài cịn nhiều vấn đề chưa thể trình bày rõ ràng khơng thể tránh khỏi thiếu sót Nhóm e mong thơng cảm đóng góp ý kiến thầy bạn để hoàn thiện tiểu luận cách tốt Nhóm e xin chân thành cảm ơn! 42 Nhóm 01 Tham khảo: [1]Book “5G Wireless A Comprehensive Introduction” [2] https://www.o-ran.org/membership [3] https://www.openranpolicy.org/open-ran-policy-coalition-releases-newpolicy-roadmap/ [4] https://www.openranpolicy.org/new-infographic-what-is-open-ran/ [5] https://www.o-ran.org/specifications [6] https://www.ericsson.com/en/security/security-considerations-of-open-ran [7] cuctanso.vn [8]https://www.computerworld.com/article/3231244/what-is-the-differencebetween-network-slicing-and-quality-of-service.html [9]https://www.rfwireless-world.com/Tutorials/5G-network-architecture.html [10]https://nexusacademicpublishers.com/uploads/portals/5G_Technologies_Fu ndamental_Shift_in_Mobile_Networking_Philosophy_.pdf [11] : Kiến trúc mạng 5G gì? - Công ty TNHH Shunlongwei [12]5G: Cơ sở hạ tầng quan trọng kinh tế số (thitruongtaichinhtiente.vn) [13]Một số vấn đề an toàn bảo mật mạng viễn thơng 5G - Tạp chí An tồn thơng tin (antoanthongtin.vn) [14]Sở Khoa Học & Cơng Nghệ Bình Dương (khcnbinhduong.gov.vn) [15]Một số vấn đề an toàn bảo mật mạng viễn thơng 5G - Tạp chí An tồn thơng tin (antoanthongtin.vn) [16]Sở Khoa Học & Cơng Nghệ Bình Dương (khcnbinhduong.gov.vn) [17]Lợi ích 5G vượt bạn nghĩ | Công nghệ (24hstore.vn) [18]Tiềm thách thức công nghệ mạng di động 5G - Cục Tin học hóa (aita.gov.vn) [19]Cơng nghệ 5G kịch với tiềm to lớn - VietNamNet [20]https://www.scientificworldinfo.com/2020/01/what-is-fifth-generationwirelesstechnology.html?fbclid=IwAR1LyCdf_mpcRWpu8GRk34lq0bQs_8Wp nxz6Y5O3XyYdK3fuKGIEjuR4vYo 43 Nhóm 01 44 ... 2 .1 Kiến trúc 5G 11 2.2 Khung kiến trúc 5G NGMN 15 2.3 Kiến trúc 5G 3GPP 19 2.3 .1 Phổ tần số tần số 5G 19 2.3.2 MEC: 20 2.3.3 Kiến trúc 5G. .. 1. 1.3 3G: Mạng liệu IP tốc độ cao 1. 1.4 4G: Sự phát triển băng thông rộng di động 1. 2 So sánh công nghệ trước 5G 1. 3 Ưu điểm 5G II Kiến trúc 5G 11 ... lượng lớn - 5G giúp tạo ô tô tự lái máy bay không người lái tự lái thành cơng - 5G có mặt hầu hết khu vực giới vào cuối năm 2020 II Kiến trúc 5G 2 .1 Kiến trúc 5G Để hiểu kiến trúc 5G, cần xác