IMTと5Gネットワークライフサイクル：アーキテクチャ、設計、展開、運用のトレーニングコース

Day 1

1. 紹介とエコシステム概観

• 5G標準の多角的な視点：ビジネス、標準化、実装、トランスポート、RAN、Core、DevOps。

• 関連概念の解明：5G、IMT-2020、NG-RAN、NR、5GC、5GS。

• モバイルネットワークの世代間連続性：3GPPリリース15〜17において4.5Gから5Gへへのスムーズな進化。

2. IMT-2020ビジョン

• 変更の驱动力としてのUEと新要件の源：IoT/mMTC（センサー）、RedCapデバイス（カメラ）、UAV（ドローン）を含むUEの定義の拡大。

• 4G/LTEの限界、EPCの柔軟性の欠如、トランスポートネットワークの課題。

• eMBB、URLLC、mMTCのフロンティア要件：ユースケースとRANおよびCoreへの影響。

• 5Gネットワークを定義する一般的なシステム要件。

• 横断的な機能：ネットワークスライシング、5QI、CUPS、マルチアクセスエッジコンピューティング（MEC）、プライバシーバイデザイン。

3. UEとNG-RANの通信における物理的基礎

• 無線の基本コンセプト：セル、バンド、チャネル幅。

• UEのネットワークアクセスの基礎：無線プロトコルスタック、MIB/SIB、セル選択メカニズム、物理層。

• 接続の開始：RACH（Msg 1-4）、ページング、RRC。

4. NG-RANアーキテクチャ

• gNBをCUとDUに論理分割。

• ファンクショナルスプリットの選択肢とその影響。

• RANの相互運用性のための代替/参照フレームワークおよび標準としてのO-RAN。

• コントロールプレーンとユーザープレーンの分離。

• NG-RANおよびNASトンリングにおいてUEの操作を調整する役割を持つRRCプロトコル。

5. NG-RANメカニズムとプロシージャ

• PDCPと無線ベア。

• 測定：設定、報告、および他のプロシージャでの利用。

• NG-RANのすべての操作のための主要なプロシージャとしてのRRC再構成。

• キャリアアグリゲーションとバンドコンビネーション。

• NG-RANの調整におけるAMFの役割、NGAPプロトコル。

• ハンドオーバープロシージャ。

Day 2

1. トランスポートネットワークの基礎

• トランスポートエンジニアリングの複雑さと「単にケーブル」という神話の解体：IP/MPLSをコア技術として。

• フロンต์ホール、ミッドホール、バックホールへの分割：要件、期待、およびアプリケーション（eCPRIを含む）。

• 5GSドメインからの5QIをIPルーターQoSへのマッピング。

• 無線送信のための時間と位相の分配および同期（PTP (IEEE 1588)を使用）。

2. 5GCの基礎としてのSBAアーキテクチャの中身

• クラシックITスタック：HTTP/2、JSON、OAuth2。

• コアネットワーク機能間の通信メカニズム：要求-応答 vs. サブスクライブ-通知。

• NG-RANからのアクセス処理とトラフィック終端の観点からの主要NF：NRF、AMF、SMF、UPF。

• 主要なコーディネーターとしてのNRF：サービス登録、サービスディスカバリー。

• （概念的な概観）ステートレスアーキテクチャとUDSFを使用した任意のNFの状態の保存。

• （概念的な概観）SCPを通じたロードバランシングとプロキシメカニズム。

3. データパスとユーザープレーンの分離

• UEから5GCへのデータフロー：NG-RANインターフェース（N2、N3）とNF（AMF、SMF、UPF）の相関。

• コントロールプレーンのエントリーゲートウェイとしてのAMF（NASとNGAPシグナリングの終端とデmultiplexing）。

• ユーザープレーンのコアとしてのUPF：ユーザーデータルーティングの実装とGTP-Uトンネルカプセル化。

• PDUセッション確立コールフロー：QoSフロー割り当てを含むエンドツーエンドコールフロー。

• 無線トラフィックを外部データネットワーク（DN）にリンクするN4インターフェース（PFCPプロトコル）、TEID割り当て、およびルール（PDR、FAR）。

4. サブスクリプション管理、ID、サービスポリシー

• データベース：構造化データ用のUDR、サブスクライバ処理ロジック用のUDM。

• AUSF、NAS鍵交換、SUCIメカニズムを伴う5G-AKA認証プロセス。

• ポリシーマネージャーおよび配布者としてのPCF：セッション、モビリティ、SLAポリシー。

• BSF経由でPCFインスタンスにPDUセッションをバインドする — IMS/VoNRのための主要機能。

5. ネットワークスライシング

• ネットワークスライシングの紹介、S-NSSAIパラメータ識別子セットアップ。

• サービスプロファイルに基づくNSSF経由のAMFおよびSMFインスタンス選択メカニズム。

• MEC、アップリンククラシファイア（UL CL）/ UPFにおけるブランチポイントの紹介。

6. 外部5GCエクスポージャーとAPI

• ローミングトラフィックの保護のためのSEPP。

• 3GPP外アクセス：N3IWF経由でNG-RAN外から発生するサブスクライバトラフィック。

• NEF経由での外部アプリケーション機能（AF）へのエクスポージャーと統合。

7. 選択されたエンドツーエンドシナリオの分析

• 初期登録とPDUセッション確立：NRFへのクエリ、AUSFの認証情報、UDMからのサブスクリプション取得とPCFからのポリシー取得。

• アクティブセッション中のInter-gNBハンドオーバー時のUPF再配置プロシージャに伴うパススイッチ要求。

• MECシナリオとローカルブレイクアウト（LBO）ルーティングのためのUPFおよびSMFレベルでのアップリンククラシファイア（UL CL）メカニズム。

• ダウンリンクトラフィックへの応答としてUPFの主導でUEを目覚めさせるページングとネットワークトリガースーサーリクエスト。

Day 3

1. 過渡的アーキテクチャ

• EPCとE-UTRANアーキテクチャの概要。

• 5G展開オプション（スタンドアロンSAとノンスタンドアロンEN-DC）。

2. 5GSとEPSの共存

• EPSフォールバックとリダイレクトメカニズム。

• ハイブリッド実装（PGW-C+SMFおよびPGW-U+UPF）。

• MMEとAMF間のインターシステムハンドオーバープロシージャのためのN26インターフェース。

• MR-DC（マルチRATデュアルコネクティビティ）の主要な変種としてのEN-DCの分析。

• 周波数共有メカニズムとしてのDSS（ダイナミックスペクトラムシェアリング）。

3. テレメトリ、カウンター、データ相関

• カウンターによる現象の監視とKPIへの集約。

• プロシージャの正確性を評価するアプローチ：成功率、失敗率、絶対値vs. 割合。

• イベント相関：専用のカウンターを持たない複雑なプロシージャの追跡。

• データの正規化と桁数のより広い視点。

4. 異常診断とログ分析

• ソフトウェアまたは設定エラーを示唆する問題の特定（例：「スリーピングセル」）。

• 統計的偏差と、3GPPプロトコルからのCause Valuesのマッピングによる失敗の根本原因の特定。

5. カオスエンジニアリングとトラブルシューティング

• dev/クラウド環境でのオープンソース5GC実装の管理の基礎。

• クラウドネイティブパパラダイムのテスト：操作を中断せずにコアマイクロサービス要素の交換。

• 意図的な障害注入とフェイルオーバー動作の観察。

• NG-RAN劣化のシミュレーションとAMF側でのログの相関。