IMT與5G網路生命週期：架構、設計、部署與營運培訓

第1天

1. 入門與生態系統概覽

• 5G標準的多角度視角：商業、標準化、實施、傳輸、RAN、核心網路、DevOps。

• 釐清相關概念：5G、IMT-2020、NG-RAN、NR、5GC、5GS。

• 行動網路的世代延續：在3GPP Release 15-17中，從4.5G向5G的平滑演進。

2. IMT-2020願景

• UE作為變革驅動者與新需求來源：擴展UE定義，涵蓋IoT/mMTC（感測器）、RedCap裝置（攝影機）及UAV（無人機）。

• 4G/LTE的局限性、EPC缺乏彈性以及傳輸網路挑戰。

• eMBB、URLLC及mMTC的前瞻需求：使用案例及其對RAN與核心網路的影響。

• 定義5G網路的通用系統需求。

• 跨領域能力：網路切片、5QI、CUPS、多存取邊緣運算（MEC）及隱私設計。

3. UE與NG-RAN通信的物理基礎

• 基本無線電概念：小区、頻段、通道寬度。

• UE存取網路基礎：無線電協定堆疊、MIB/SIB、小区選擇機制及物理層。

• 連接建立：RACH（訊息1-4）、分頁、RRC。

4. NG-RAN架構

• 將gNB邏輯分割為CU與DU。

• 功能分割選項及其影響。

• O-RAN作為RAN互操作性的替代方案、參考框架及標準。

• 控制面與用戶面的分離。

• RRC協定及其在協調NG-RAN中UE操作及NAS隧道化的角色。

5. NG-RAN機制與程序

• PDCP與無線電承載。

• 測量：配置、回報及其他程序中的應用。

• RRC重配置作為所有NG-RAN操作中的關鍵程序。

• 載波聚合與頻段組合。

• AMF在NG-RAN協調中的角色，NGAP協定。

• 切換程序。

第2天

1. 傳輸網路基礎

• 傳輸工程的複雜性與破除「僅是線纜」的迷思：以IP/MPLS為核心技術。

• 前傳、中傳與回傳的分區：需求、預期與應用（包括eCPRI）。

• 將5QI從5GS領域映射至IP路由器QoS。

• 使用PTP（IEEE 1588）分發與同步無線電傳輸的時間與相位。

2. 深入SBA架構作為5GC基礎

• 傳統IT堆疊：HTTP/2、JSON、OAuth2。

• 核心網路功能通訊機制：請求-回應 vs. 訂閱-通知。

• 從存取處理及來自NG-RAN的流量終止角度看待關鍵NF：NRF、AMF、SMF、UPF。

• NRF作為關鍵協調者：服務註冊、服務發現。

• （概念概覽）無狀態架構及使用UDSF為任何NF儲存狀態。

• （概念概覽）透過SCP實現負載平衡與代理機制。

3. 數據路徑與用戶面分離

• 從UE至5GC的數據流：NG-RAN接口（N2、N3）與NF（AMF、SMF、UPF）的關聯。

• AMF作為控制面入口網關（終止並分路NAS與NGAP訊令）。

• UPF作為用戶面核心：實現用戶數據路由及GTP-U隧道封裝。

• PDU會話建立訊令流程：包含QoS流量分配的端到端訊令流程。

• N4接口（PFCP協定）、TEID分配，以及將無線電流量連結至外部數據網路（DN）的規則（PDR、FAR）。

4. 訂閱管理、身份識別與服務策略

• 資料庫：用於結構化數據的UDR，及用於訂閱處理邏輯的UDM。

• 涉及AUSF、NAS金鑰交換及SUCI機制的5G-AKA認證流程。

• PCF作為策略管理者與分發者：管理會話、移動性及SLA策略。

• 透過BSF將PDU會話綁定至PCF實例——IMS/VoNR的關鍵功能。

5. 網路切片

• 網路切片入門，S-NSSAI參數識別符設定。

• 基於服務檔案，透過NSSF選擇AMF與SMF實例的機制。

• MEC入門，UPF中的上行鏈路分類器（UL CL）/分支點。

6. 5GC外部曝光與APIs

• SEPP用於保護漫遊流量。

• 非3GPP存取：來自NG-RAN外部的訂閱流量，透過N3IWF處理。

• 透過NEF曝光並整合外部應用功能（AF）。

7. 精選端到端場景分析

• 初始註冊與PDU會話建立：查詢NRF、AUSF憑證，從UDM獲取訂閱，從PCF獲取策略。

• 在gNB間切換期間，活躍會話的路徑切換請求及UPF遷移程序。

• UPF與SMF層級的UL CL機制，適用於MEC場景及本地突破（LBO）路由。

• 分頁及網路觸發服務請求，響應下行流量，由UPF初始化喚醒UE。

第3天

1. 過渡架構

• EPC及E-UTRAN架構概覽。

• 5G部署選項（獨立SA及非獨立EN-DC）。

2. 5GS與EPS共存

• EPS回退及重定向機制。

• 混合實現（PGW-C+SMF 及 PGW-U+UPF）。

• 用於MME與AMF之間系統間切換程序的N26接口。

• 分析EN-DC作為MR-DC（多RAT雙連線）的主要變體。

• DSS（動態頻譜共用）作為頻譜共用機制。

3. 遙測、計數器與數據關聯

• 透過計數器監控現象，並匯總為KPI。

• 評估程序正確性的方法：成功率、失敗率、絕對值與百分比值。

• 事件關聯：追蹤缺乏專用計數器的複雜程序。

• 數據正規化及數量級的更廣泛視角。

4. 異常診斷與日誌分析

• 識別表明軟體或配置錯誤的問題（例如「休眠小区」）。

• 統計偏差及將3GPP協定中的原因值映射以識別故障根本原因。

5. 混沌工程與故障排除

• 在開發/雲端環境中管理開源5GC實現的基礎。

• 測試雲端原生範式：在不斷開營運的情況下替換核心微服務元素。

• 故意注入失敗並觀察故障轉移行為。

• 模擬NG-RAN衰退，並在AMF端關聯日誌。