CN (Core Network, jádrová síť) je centrální, neradiová část mobilní sítě 3GPP, která poskytuje inteligenci, řízení a konektivitu pro uživatelské služby, zajišťuje autentizaci, správu mobility a propojení s externími sítěmi.

Popis

Jádrová síť (CN) představuje centrální přepínací a řídicí infrastrukturu mobilní sítě 3GPP, odlišnou od rádiové přístupové sítě (RAN). Je zodpovědná za celkové řízení, správu a směrování uživatelských dat a signalizačního provozu. CN autentizuje účastníky, spravuje jejich relace (navázání, změna, ukončení), zajišťuje správu mobility (sledování a předávání spojení mezi různými oblastmi) a poskytuje konektivitu k externím paketovým datovým sítím (PDN), jako je internet nebo privátní firemní sítě. Slouží jako kotvící bod pro uživatelské služby, zajišťuje kontinuitu a kvalitu služeb v celé síti.

Z architektonického hlediska se CN výrazně vyvinula. Ve sítích 2G/3G (GSM/UMTS) byla rozdělena na okruhově přepínanou (CS) doménu pro hlas a paketově přepínanou (PS) doménu pro data, s klíčovými uzly jako Mobile Switching Center (MSC) a Serving GPRS Support Node (SGSN). Se zavedením IP Multimedia Subsystem (IMS) a System Architecture Evolution (SAE) pro 4G LTE došlo k přechodu na plně IP, plochou architekturu. Evolved Packet Core (EPC) pro 4G a 5G Core (5GC) jsou čistě paketově orientované a oddělují funkce řídicí roviny (CP) a uživatelské roviny (UP). Mezi klíčové komponenty patří Mobility Management Entity (MME), Serving Gateway (SGW), Packet Data Network Gateway (PGW) v EPC a Access and Mobility Management Function (AMF), Session Management Function (SMF) a User Plane Function (UPF) v 5GC.

CN rozhraní s RAN (např. přes rozhraní S1, N2, N3), s dalšími uzly CN a s externími sítěmi. Provádí kritické procedury jako Attach, Tracking Area Update, PDU Session Establishment a Handover. Také vynucuje politiky a řízení účtování (PCC), spravuje data účastníků v Home Subscriber Server (HSS) nebo Unified Data Management (UDM) a poskytuje možnosti zákonného odposlechu. V 5G je CN navržena podle cloud-nativních principů s využitím služebně orientované architektury (SBA), kde síťové funkce komunikují přes API založená na HTTP/2, což umožňuje síťové slicing, edge computing a vyšší míru automatizace.

K čemu slouží

Jádrová síť existuje proto, aby poskytovala centralizovanou inteligenci, řízení a přepínací strukturu pro mobilní síť, odděluje tyto funkce od rádiově specifické přístupové vrstvy. Jejím hlavním účelem je umožnit spolehlivé, bezpečné a funkčně bohaté mobilní služby pro účastníky. Řeší základní problémy uživatelské autentizace, správy relací a mobility, poskytování služeb a propojení s jinými sítěmi (pevnými i mobilními). Bez CN by RAN byla pouze souborem izolovaných základnových stanic bez schopnosti směrovat hovory, spravovat uživatelskou identitu nebo poskytovat nepřetržitou službu při pohybu uživatelů.

Historicky se CN vyvinula z telefony orientovaných okruhově přepínaných sítí pro hlas ve 2G na podporu paketových dat ve 2.5G/3G, což vedlo k architektuře s dvojí doménou. Omezení tohoto přístupu – složitost, neefektivita pro IP provoz a obtížnost zavádění nových služeb – motivovala přechod na plně IP, plošší architekturu s 4G EPC a 5G 5GC. Vznik moderní CN byl hnán potřebou vyšší datové propustnosti, nižší latence, podpory obrovského počtu různorodých zařízení (IoT) a flexibility pro rychlé nasazování nových služeb prostřednictvím virtualizace a softwarizace sítě.

Klíčové vlastnosti

• Autentizace a autorizace účastníků (prostřednictvím HSS/UDM)
• Správa relací (navázání, změna, ukončení datových relací)
• Správa mobility (sledování, registrace, podpora předávání spojení)
• Vynucování politik a řízení účtování (PCC)
• Propojení s externími paketovými datovými sítěmi (PDN)
• Podpora síťového slicingu a edge computingu (5GC)

Související pojmy

• EPC – Evolved Packet Core Network
• 5GC – 5G Core Network
• IMS – IP Multimedia Subsystem
• HSS – Home Subscriber Server

Definující specifikace

• TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions
• TS 22.101 (Rel-20) — Service Principles for PLMNs
• TS 22.228 (Rel-19) — IP Multimedia Service Requirements
• TS 22.468 (Rel-19) — Group Communication System Enabler Requirements
• TS 22.495 (Rel-7) — NGN Requirements for IMS Services
• TS 22.519 (Rel-19) — NGN Business Communication Requirements
• TS 22.801 (Rel-12) — Study on Non-MTC Mobile Data Application Impacts
• TS 22.811 (Rel-7) — Network Selection Mechanisms Overview
• TS 22.822 (Rel-16) — Satellite Access in 5G Study
• TR 22.980 (Rel-19) — Network Composition Feasibility Study
• TS 23.050 (R99) — UMTS Network Principles and Architecture
• TS 23.107 (Rel-19) — UMTS QoS Framework
• TS 23.110 (Rel-19) — Access Stratum Services Specification
• TS 23.171 (Rel-4) — LCS Stage 2 Specification for UMTS
• TS 23.207 (Rel-19) — End-to-End QoS Framework for GPRS
• … a dalších 143 specifikací

📖 Anglický originál a plná specifikace: CN na 3GPP Explorer