5G CP – Płaszczyzna Sterująca w Sieci 5G

5G CP – Płaszczyzna Sterująca w Sieci 5G

Dziś przyjrzymy się dokładnie, jak działa płaszczyzna sterująca (Control Plane – CP) w sieci 5G. Wczoraj omawialiśmy E-UTRAN jako warstwę dostępową, ale żeby zrozumieć, jak 5G naprawdę funkcjonuje, musimy zagłębić się w strukturę sygnalizacji. CP odpowiada za całą logikę sterowania ruchem, uwierzytelnianie, zarządzanie sesjami oraz mobilnością – to „mózg” sieci 5G.

Co to jest płaszczyzna sterująca (Control Plane)?

Płaszczyzna sterująca w 5G to zbiór funkcji sieciowych odpowiedzialnych za:

• Ustalanie i zarządzanie połączeniami
• Uwierzytelnianie użytkowników
• Przydział zasobów sieciowych
• Zarządzanie mobilnością urządzeń
• Konfigurację i sterowanie płaszczyzną użytkownika (User Plane)

W 5G CP działa głównie w warstwie rdzenia sieci (5GC – 5G Core), ale jest również obecna w interfejsach radiowych między UE a gNodeB.

Elementy płaszczyzny sterującej w 5GC

Przebieg procesu połączenia w CP

Gdy urządzenie (UE) próbuje połączyć się z siecią 5G, proces wygląda następująco:

1. UE wysyła wiadomość rejestracyjną przez gNodeB do AMF
2. AMF kontaktuje się z AUSF w celu uwierzytelnienia
3. Po pomyślnej autoryzacji AMF wybiera SMF do zarządzania sesją
4. SMF współpracuje z UPF (User Plane Function) w celu przydziału trasy danych
5. PCF nakłada polityki QoS

Wszystko to dzieje się zanim dane zaczną faktycznie płynąć przez płaszczyznę użytkownika. Dzięki CP sieć wie, kto może się połączyć, na jakich zasadach i z jakimi ograniczeniami.

Integracja CP z płaszczyzną użytkownika (UP)

Płaszczyzna użytkownika (User Plane) zajmuje się samym przesyłaniem danych (np. wideo, strony www). CP zarządza tym ruchem, ale go nie przenosi. Kluczową funkcją CP jest rozdzielność logiczna – dlatego możemy skalować CP niezależnie od UP, co daje ogromną elastyczność sieciom 5G.

Porównanie CP w LTE i 5G

Service-Based Architecture – fundament CP w 5G

5G Core używa nowoczesnej architektury opartej na usługach (SBA), w której funkcje sieciowe (NF – Network Functions) komunikują się między sobą przez interfejsy RESTful API. Oznacza to, że każda funkcja sterująca może być wdrażana jako osobna mikro-usługa w środowiskach chmurowych.

Bezpieczeństwo w CP 5G

Płaszczyzna sterująca odpowiada również za ochronę sieci. Dzięki AUSF, CP zarządza uwierzytelnianiem z użyciem 5G AKA (Authentication and Key Agreement), które jest znacznie bezpieczniejsze niż starsze metody. Dodatkowo każda sesja otrzymuje unikalne klucze szyfrujące, a interfejsy NF są zabezpieczone przez protokoły HTTPS i TLS.

Wydajność i skalowalność CP w 5G

Oddzielenie CP od UP pozwala dynamicznie skalować tylko te komponenty, które są potrzebne. Na przykład AMF może obsługiwać dziesiątki tysięcy użytkowników, niezależnie od ilości przesyłanych danych. Dzięki temu sieć 5G może szybko reagować na potrzeby użytkowników i aplikacji, np. podczas wydarzeń masowych czy transmisji live.

CP a sieci prywatne i slicing

W 5G możliwe jest tworzenie sieci dedykowanych (network slicing), w których CP przypisuje użytkownika do określonego fragmentu sieci. Dzięki temu np. urządzenia przemysłowe mogą mieć własną płaszczyznę sterującą, niezależną od użytkowników domowych czy samochodów autonomicznych.

Co dalej z CP w 5G?

W przyszłości CP stanie się jeszcze bardziej inteligentna i zautomatyzowana dzięki sztucznej inteligencji i uczeniu maszynowemu. Już teraz AMF i SMF mogą dynamicznie zmieniać parametry sesji, a w kolejnych wersjach 5G (np. 5G-Advanced) pojawi się pełna automatyzacja zarządzania zasobami w czasie rzeczywistym.