IMT và Vòng đời Mạng 5G: Kiến trúc, Thiết kế, Triển khai và Vận hành Khóa Học Đào Tạo

Ngày 1

1. Giới thiệu và Tổng quan Hệ sinh thái

• Các góc nhìn đa chiều về tiêu chuẩn 5G: kinh doanh, chuẩn hóa, triển khai, truyền tải, RAN, Core, DevOps.

• Giải mã các khái niệm liên quan: 5G, IMT-2020, NG-RAN, NR, 5GC, 5GS.

• Tính liên tục giữa các thế hệ mạng di động: quá trình tiến hóa mượt mà từ 4.5G sang 5G trong các phiên bản 3GPP Release 15–17.

2. Tầm nhìn IMT-2020

• Thiết bị UE như là động lực thay đổi và nguồn gốc của các yêu cầu mới: mở rộng định nghĩa UE để bao gồm IoT/mMTC (cảm biến), thiết bị RedCap (máy ảnh) và UAV (xe bay không người lái).

• Hạn chế của 4G/LTE, sự thiếu linh hoạt của EPC và các thách thức trong mạng truyền tải.

• Các yêu cầu tiên phong của eMBB, URLLC và mMTC: các trường hợp sử dụng và tác động của chúng đến RAN và Core.

• Các yêu cầu hệ thống chung định nghĩa mạng 5G.

• Các khả năng xuyên suốt: Network Slicing, 5QI, CUPS, Tính toán biên đa truy cập (MEC) và Thiết kế Bảo mật (Privacy by Design).

3. Cơ sở Vật lý của Giao tiếp UE với NG-RAN

• Các khái niệm vô tuyến cơ bản: Cell (Ô), Band (Dải tần), Channel Width (Băng thông kênh).

• Cơ bản về truy cập mạng của UE: ngăn giao thức vô tuyến (radio protocol stack), MIB/SIB, cơ chế Chọn Ô (Cell Selection) và Lớp Vật lý.

• Khởi tạo kết nối: RACH (Msg 1-4), Paging, RRC.

4. Kiến trúc NG-RAN

• Phân tách logic của gNB thành CU và DU.

• Các tùy chọn Phân tách Chức năng (Functional Split) và các hệ quả của chúng.

• O-RAN như một khung tham chiếu/khung thay thế và tiêu chuẩn cho khả năng tương tác RAN.

• Sự tách biệt giữa Mặt phẳng Điều khiển (Control Plane) và Mặt phẳng Người dùng (User Plane).

• Giao thức RRC và vai trò của nó trong việc điều phối hoạt động của UE trong NG-RAN và đường hầm NAS.

5. Các Cơ chế và Thủ tục NG-RAN

• PDCP và Radio Bearers (Gánh tải vô tuyến).

• Đo lường: cấu hình, báo cáo và sử dụng trong các thủ tục khác.

• Cấu hình lại RRC (RRC Reconfiguration) như là thủ tục chính cho tất cả các hoạt động NG-RAN.

• Tổng hợp carrier (Carrier Aggregation) và Kết hợp dải tần (Band Combination).

• Vai trò của AMF trong việc điều phối NG-RAN, giao thức NGAP.

• Các thủ tục Handover (Chuyển giao).

Ngày 2

1. Nền tảng Mạng Truyền tải

• Sự phức tạp của kỹ thuật truyền tải và phá bỏ huyền thoại "chỉ là cáp": IP/MPLS như một công nghệ cốt lõi.

• Phân chia thành Fronthaul, Midhaul và Backhaul: yêu cầu, kỳ vọng và ứng dụng (bao gồm eCPRI).

• Lập bản đồ 5QI từ miền 5GS sang QoS của router IP.

• Phân phối và đồng bộ hóa thời gian và pha cho truyền phát vô tuyến sử dụng PTP (IEEE 1588).

2. Bên trong Kiến trúc SBA như Nền tảng của 5GC

• Ngăn IT truyền thống: HTTP/2, JSON, OAuth2.

• Các cơ chế giao tiếp của Chức năng Mạng Lõi (Core Network Function): Request-Response so với Subscribe-Notify.

• Các NF chính từ góc độ xử lý truy cập và kết thúc lưu lượng từ NG-RAN: NRF, AMF, SMF, UPF.

• NRF như là bộ điều phối chính: Đăng ký Dịch vụ (Service Registration), Khám phá Dịch vụ (Service Discovery).

• (Tổng quan Khái niệm) Kiến trúc Stateless (Không trạng thái) và lưu trữ trạng thái cho bất kỳ NF nào sử dụng UDSF.

• (Tổng quan Khái niệm) Cân bằng tải (Load balancing) và các cơ chế proxy thông qua SCP.

3. Đường đi Dữ liệu và Tách biệt Mặt phẳng Người dùng

• Lưu lượng dữ liệu từ UE đến 5GC: sự tương quan của các giao diện NG-RAN (N2, N3) với các NF (AMF, SMF, UPF).

• AMF như cổng vào cho Mặt phẳng Điều khiển (kết thúc và tách đa đường tín hiệu NAS và NGAP).

• UPF như là cốt lõi của Mặt phẳng Người dùng: triển khai định tuyến dữ liệu người dùng và đóng gói đường hầm GTP-U.

• Lưu lượng cuộc gọi Thiết lập Phiên PDU (PDU Session Establishment): Lưu lượng cuộc gọi Đầu-cuối bao gồm phân bổ QoS Flow.

• Giao diện N4 (giao thức PFCP), phân bổ TEID và các quy tắc (PDR, FAR) liên kết lưu lượng vô tuyến với các Mạng Dữ liệu ngoài (DN).

4. Quản lý Đăng ký, Định danh và Chính sách Dịch vụ

• Cơ sở dữ liệu: UDR cho dữ liệu có cấu trúc và UDM cho logic xử lý thuê bao.

• Quá trình xác thực 5G-AKA liên quan đến AUSF, trao đổi khóa NAS và cơ chế SUCI.

• PCF như là quản lý và phân phối chính sách: chính sách phiên, di động và SLA.

• Liên kết (Binding) các phiên PDU với các thực thể PCF thông qua BSF — một tính năng chính cho IMS/VoNR.

5. Network Slicing

• Giới thiệu về Network Slicing, thiết lập bộ định danh tham số S-NSSAI.

• Các cơ chế chọn thực thể AMF và SMF dựa trên hồ sơ dịch vụ thông qua NSSF.

• Giới thiệu về MEC, Bộ phân loại đầu vào (Uplink Classifier - UL CL) / Điểm phân nhánh trong UPF.

6. Lộ trình 5GC Ngoài và API

• SEPP để bảo mật lưu lượng roaming.

• Truy cập Non-3GPP: lưu lượng thuê bao phát sinh bên ngoài NG-RAN thông qua N3IWF.

• Lộ trình và tích hợp với các Chức năng Ứng dụng (AF) bên ngoài thông qua NEF.

7. Phân tích Các Kịch bản Đầu-cuối Được Chọn

• Đăng ký ban đầu và Thiết lập Phiên PDU: truy vấn NRF, thông tin xác thực AUSF, lấy đăng ký từ UDM và chính sách từ PCF.

• Yêu cầu Chuyển đổi đường dẫn (Path Switch Request) và thủ tục di dời UPF cho các phiên đang hoạt động trong quá trình handover giữa các gNB.

• Cơ chế Bộ phân loại đầu vào (UL CL) ở cấp UPF và SMF cho các kịch bản MEC và định tuyến Local Breakout (LBO).

• Paging và Yêu cầu Dịch vụ do Mạng kích hoạt, đánh thức UE theo sáng kiến của UPF để phản hồi lưu lượng downlink.

Ngày 3

1. Kiến trúc Chuyển tiếp

• Tổng quan về kiến trúc EPC và E-UTRAN.

• Các tùy chọn triển khai 5G (Standalone SA và Non-Standalone EN-DC).

2. Sự chung sống của 5GS và EPS

• Các cơ chế EPS Fallback và Redirect.

• Các triển khai lai (PGW-C+SMF và PGW-U+UPF).

• Giao diện N26 cho các thủ tục Handover Giữa hệ thống (Inter-System) giữa MME và AMF.

• Phân tích EN-DC như là biến thể phổ biến nhất của MR-DC (Multi-RAT Dual Connectivity).

• DSS (Chia sẻ phổ động) như là một cơ chế chia sẻ phổ tần.

3. Telemetry, Bộ đếm và Tương quan Dữ liệu

• Giám sát hiện tượng qua Bộ đếm (Counters) và tập hợp chúng thành KPI.

• Các cách tiếp cận để đánh giá tính đúng đắn của thủ tục: Tỷ lệ thành công, Tỷ lệ thất bại, giá trị tuyệt đối so với giá trị phần trăm.

• Tương quan sự kiện: theo dõi các thủ tục phức tạp thiếu bộ đếm chuyên dụng.

• Chuẩn hóa dữ liệu và góc nhìn rộng hơn về thứ tự độ lớn.

4. Chẩn đoán Bất thường và Phân tích Log

• Xác định các vấn đề cho thấy lỗi phần mềm hoặc cấu hình (ví dụ: "Cell Ngủ" / "Sleeping Cell").

• Sai lệch thống kê và ánh xạ Giá trị Nguyên nhân (Cause Values) từ các giao thức 3GPP để xác định nguyên nhân gốc rễ của các sự cố.

5. Kỹ thuật Hỗn mang (Chaos Engineering) và Khắc phục sự cố

• Cơ bản về việc quản lý một triển khai 5GC mã nguồn mở trong môi trường dev/mây.

• Thử nghiệm mô hình Cloud-Native: thay thế các thành phần vi dịch vụ cốt lõi mà không ngắt hoạt động.

• Nhập liệu sai cố ý (Intentional failure injection) và quan sát hành vi failover.

• Mô phỏng suy giảm NG-RAN và tương quan log ở phía AMF.