Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
L'élaboration des systèmes 5G a débuté par la définition de différents critères de performance. Un système 5G a plusieurs déclinaisons qui peuvent être instanciées sur une même infrastructure matérielle et évoluer au cours du temps en fonction des demandes. Cet article présente les critères de performance, les objectifs visés pour chaque mode et les services offerts par un système 5G. Il présente ensuite le découpage du système en fonctions réseaux en se concentrant sur le réseau cœur. Il expose les principes d'organisation des échanges de signalisation en s'appuyant sur des exemples et explique les concepts clés qui permettent de disposer d'un réseau protéiforme et qui s'adapte aux demandes.
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Xavier LAGRANGE : Professeur - IMT Atlantique/IRISA, Rennes, France
INTRODUCTION
Les réseaux 5G ont été déployés à partir de 2019 et représenteront pendant la décennie 2020-2030 la technologie dominante de réseau mobile. Par rapport à la génération précédente 4G qui était focalisée sur le transport de flux IP, le plus souvent sans garantie de qualité de service, la 5G a pour objectif de favoriser des nouveaux scénarios de déploiement pour couvrir des segments de marchés très divers et répondre ainsi aux besoins d’une société ultra-connectée. Cela est rendu possible en déclinant un système 5G en de multiples formes, chacune visant à se spécialiser sur quelques critères de qualité de service dans une liste bien définie.
Bien que le transport des flux de données en 5G reste calqué sur les principes de la 4G, la principale rupture en ce qui concerne le réseau cœur est l'utilisation poussée des technologies web pour l'échange de signalisation. Le réseau est constitué d'un ensemble de fonctions réseaux, chacune spécialisé sur un nombre restreint de tâches. Tous les dialogues se font en mode client-serveur et sont sans état. Couplé avec les principes de virtualisation, cela permet de disposer d'un réseau flexible et qui peut s'adapter aux variations de charges ou de types des services utilisés. Il est possible de démarrer et d'éteindre des instances de fonctions réseaux et toute instance peut découvrir les instances actives répondant à certains critères en interrogeant une fonction répertoire. Par ailleurs, un réseau 5G offre un accès à des prestataires externes qui peuvent développer des services à valeur ajoutée en interagissant avec les terminaux des utilisateurs. L'ensemble de ces éléments est exposé dans cet article.
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Conclusion
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3. Interfaces orientées services
3.1 Principes généraux
3.1.1 Philosophie des interfaces jusqu'à la 4ème génération
Dans les années 1980-1990, les réseaux étaient contraints à la fois par le débit des liaisons et par la capacité limitée de traitement des nœuds. Dans les années 1985, les débits des liaisons étaient de 64 kbit/s et un processeur traitait au mieux 10 Millions d’Instructions Par Seconde (MIPS).
Le réseau était organisé en un nombre réduit d'entités qui remplissaient chacune plusieurs fonctions. Dans un réseau 4G, le MME gère à la fois le contrôle d'accès et une partie de l'établissement de la connectivité entre un UE et le réseau de données extérieur. Les fonctions étaient donc monolithiques. De plus, chaque fonction réseau était développée sur un matériel spécifique pour permettre une exécution rapide des traitements.
Pour chaque paire de nœuds (par exemple, une base de données et un commutateur), on définissait un protocole spécifique adapté au cas particulier de la paire concernée. Même s'il y avait une volonté d'uniformisation, les piles de protocoles pouvaient différer : la pile de protocoles entre un MME et le SGW est différente de celle entre un MME et un HSS en 4G. De plus, on cherchait à minimiser les informations transmises et, dès qu’une information était transmise (par exemple, l’identité internationale d’un abonné), elle était conservée dans le contexte lié au dialogue pour éviter de la retransmettre inutilement.
HAUT DE PAGE3.1.2 Philosophie des interfaces pour la 5ème génération
En 2020, les liaisons longues distances offrent des débits d'au moins 10 Gbit/s et la puissance des processeurs est typiquement de 1000000 MIPS. L’approche pour le plan de commande du réseau cœur 5G est différente : on ne se préoccupe plus du nombre ou de la taille des messages mais on privilégie la généricité et l’absence de contexte....
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KUSUME (K.), FALLGREN (M.) - Summary of Deliverable 1.5 : Updated scenarios, requirements and KPIs for 5G mobile and wireless system with recommendations for future investigations METIS (2015). - https://www.metis2020.com/wp-content/uploads/deliverables/METIS_D1.5_Summary.pdf (2015).
-
(2) - AKBARZADEH (S.), SCHWOERER (J.), BAILLY (B.), LABIDI (W.) - Les réseaux 5G, Architectures système, radio et cœur, coexistence 4G, mise en œuvre opérationnelle. - Éditions Eyrolles (2020).
-
(3) - ROMMER (S.), HEDMAN (P.), OLSSON (M.) et al - 5G core networks : powering digitalization. - Elsevier (2020).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
3rd Generation Partnership Project ; Technical Specification Group Core Network and Terminals ; Numbering, addressing and identification (Release 15). - 3GPP TS 23.003 - 2020/10
-
3rd Generation Partnership Project ; Technical Specification Group Services and System Aspects ; System Architecture for the 5G System ; Stage 2 (Release 15). - 3GPP TS 23.501 - 2020/10
-
3rd Generation Partnership Project ; Technical Specification Group Core Network and Terminals ; 5G System ; Technical Realization of Service Based Architecture ; Stage 3 (Release 15). - 3GPP TS 29.500 - 2017/09
-
3rd Generation Partnership Project ; Technical Specification Group Core Network and Terminals ; 5G System ; Principles and Guidelines for Services Definition ; Stage 3 (Release 15). - 3GPP TS 29.501 - 2017/09
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IMT Vision – Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond. - ITU-R M.2083-0 - sept 2015
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