5G NGEN-DC – Dual Connectivity tra E-UTRA e NR nel NG-RAN
Nel contesto delle reti 5G, il termine NGEN-DC (NG-RAN E-UTRA-NR Dual Connectivity) rappresenta una funzionalità tecnica fondamentale per garantire la coesistenza e l’interoperabilità tra le tecnologie radio 4G (E-UTRA) e 5G (NR) all’interno della nuova architettura NG-RAN (Next Generation Radio Access Network). È un elemento chiave nei deployment 5G non-standalone (NSA), dove la rete LTE continua a svolgere un ruolo importante nella gestione del controllo mentre il 5G NR viene utilizzato per migliorare la capacità e la velocità dati.
Prima di approfondire, lascia che ti mostri come questa tecnologia permette una transizione fluida dalle reti LTE alle reti 5G NR sfruttando entrambe le interfacce radio contemporaneamente. Questo consente ai dispositivi mobili di connettersi a due nodi di accesso – uno LTE e uno 5G – per migliorare l’esperienza utente in termini di throughput e affidabilità.
Cos’è il Dual Connectivity in NG-RAN
Il concetto di Dual Connectivity (DC) si riferisce alla possibilità per un dispositivo utente (UE) di comunicare simultaneamente con due nodi diversi: uno principale e uno secondario. Nel caso di NGEN-DC, il nodo principale è un ng-eNB (evolved NodeB compatibile con NG-RAN) che utilizza E-UTRA, mentre il nodo secondario è un gNB che opera in NR. Entrambi sono connessi tramite l’interfaccia Xn.
Architettura di NGEN-DC
- ng-eNB (nodo principale): Fornisce la connessione su LTE (E-UTRA) ed è responsabile della segnalazione e del controllo.
- gNB (nodo secondario): Fornisce la connettività 5G NR come complemento per aumentare la capacità dati.
- Xn interface: Utilizzata per la comunicazione diretta tra ng-eNB e gNB, fondamentale per la gestione della sincronizzazione e della distribuzione dei dati.
Tipi di Dual Connectivity
Nel mondo 5G esistono diverse configurazioni di DC. NGEN-DC è una di queste. Altre includono:
- EN-DC (E-UTRA-NR DC): Nodo principale LTE con supporto NR come secondario, usato in NSA.
- NE-DC (NR-E-UTRA DC): Nodo principale NR con LTE come secondario, più comune nelle implementazioni SA.
- NGEN-DC: Variante del DC dove entrambi i nodi sono parte di NG-RAN, ma il principale è E-UTRA e il secondario NR.
Funzionamento di NGEN-DC
Quando un dispositivo UE si connette a una rete supportata da NGEN-DC, l’accesso iniziale avviene tramite il ng-eNB. Se viene identificata una copertura NR disponibile e compatibile, il sistema stabilisce una connessione secondaria al gNB. A quel punto, i dati utente possono fluire da entrambi i nodi, migliorando significativamente il throughput totale.
Il controllo della connessione resta sotto la gestione del ng-eNB, che coordina anche l’handover tra le celle e monitora la qualità del segnale di entrambe le radio.
Vantaggi principali di NGEN-DC
- Maggiore throughput: Uso simultaneo di E-UTRA e NR per dati utente consente un incremento nella banda aggregata.
- Continuità di servizio: In caso di perdita del segnale NR, l’UE può continuare a usare l’LTE senza interruzione.
- Ottimizzazione del deployment: Permette l’uso di gNB in zone dove il segnale LTE è già presente, accelerando la copertura 5G.
Requisiti e interfacce
NGEN-DC vs EN-DC
Una differenza importante rispetto a EN-DC è che in NGEN-DC entrambi i nodi fanno parte dell’architettura NG-RAN, mentre in EN-DC il nodo principale LTE appartiene a E-UTRAN. Questo consente una gestione più unificata tramite la nuova Core Network 5G (5GC), favorendo le transizioni verso l’architettura completamente 5G.
Utilizzo reale di NGEN-DC
Gli operatori utilizzano NGEN-DC nei contesti in cui le reti LTE sono già estese e si desidera sfruttare l’infrastruttura esistente per facilitare la diffusione del 5G. Il modello è particolarmente efficace per supportare l’aumento di traffico dati in ambienti urbani senza dover abbandonare le reti legacy. Anche il supporto al VoLTE è garantito attraverso ng-eNB mentre i dati ad alta velocità vengono scaricati sul gNB.
Convergenza con la 5GC
Nel contesto della 5G Core (5GC), il supporto per NGEN-DC è gestito da funzioni come l’AMF (Access and Mobility Function) e SMF (Session Management Function). Questi elementi orchestrano la connessione, la mobilità e la gestione delle sessioni tra più RAT, rendendo possibile una transizione fluida tra accessi E-UTRA e NR.
Domani potremo analizzare nel dettaglio proprio la funzione dell’AMF nel 5G Core, per capire meglio come coordina l’accesso e la mobilità tra diversi nodi e tecnologie radio in ambienti SA e NSA.