Dans cet article, nous allons comparer l’architecture du réseau 5G avec celle du réseau 4G. La transition de la 4G à la 5G implique des changements significatifs dans la manière dont les réseaux sont construits et gérés. Vous comprendrez comment l’architecture de la 5G diffère de celle de la 4G, les nouveaux éléments et technologies qui sont introduits, ainsi que les avantages de cette évolution.
Introduction à l’architecture 4G
L’architecture 4G repose sur le modèle de l’Evolved Packet System (EPS), qui comprend deux principaux composants : le réseau d’accès radio (RAN) et le cœur de réseau (EPC). Le réseau d’accès radio est constitué de l’eNodeB (evolved NodeB), et le cœur de réseau est composé du PGW (Packet Gateway), SGW (Serving Gateway), MME (Mobility Management Entity) et HSS (Home Subscriber Server).
Le modèle 4G est conçu pour fournir une connectivité basée sur les paquets avec un haut débit, une faible latence et une gestion simplifiée du trafic. Cependant, ce modèle a des limitations pour répondre aux exigences des services futurs, comme les applications IoT (Internet of Things) ou les communications ultra-fiables à faible latence.
Architecture de la 5G
La 5G introduit une architecture réseau totalement nouvelle, appelée « Service-Based Architecture » (SBA). Cette architecture repose sur la virtualisation et l’orchestration des ressources, permettant une plus grande flexibilité et une capacité accrue. L’architecture 5G se divise principalement en trois éléments :
- RAN 5G: Le réseau d’accès radio 5G (gNodeB) remplace l’eNodeB de la 4G. Il prend en charge les technologies NR (New Radio) et est conçu pour être plus flexible, avec une meilleure gestion de la bande passante et des ressources radio.
- 5G Core (5GC): Le cœur de réseau 5G (5GC) est basé sur une architecture cloud-native et découplée. Il permet une gestion plus fine des services et des ressources réseau et soutient une plus grande variété de cas d’utilisation grâce à des interfaces ouvertes et à la virtualisation.
- Edge Computing: La 5G introduit également des capacités de calcul en périphérie (Edge Computing) pour réduire la latence en rapprochant les ressources de calcul des utilisateurs finaux. Cela permet de mieux répondre aux applications en temps réel et à faible latence comme la réalité augmentée ou la conduite autonome.
Différences clés entre l’architecture 5G et 4G
Les principales différences entre l’architecture 5G et 4G sont liées à l’accès radio, au cœur de réseau, et aux technologies sous-jacentes utilisées :
Accès radio
En 4G, le réseau d’accès radio repose sur l’eNodeB, tandis qu’en 5G, ce rôle est assuré par le gNodeB, qui prend en charge la technologie NR (New Radio). La 5G est conçue pour utiliser une gamme plus large de bandes de fréquence, y compris les bandes millimétriques, ce qui permet des vitesses de données beaucoup plus élevées et une meilleure efficacité spectrale.
Architecture du cœur de réseau
Le cœur de réseau 4G (EPC) est un réseau centralisé, tandis que le cœur de réseau 5G (5GC) est décentralisé et virtualisé. La 5G utilise des fonctions virtualisées (NFV) et des réseaux définis par logiciel (SDN) pour une gestion flexible et dynamique des ressources. Cela permet de fournir des services plus personnalisés et adaptés aux besoins spécifiques des utilisateurs.
Support des cas d’utilisation
La 5G est conçue pour prendre en charge une gamme beaucoup plus large de cas d’utilisation que la 4G, y compris :
- Communications ultra-fiables et à faible latence (URLLC): Utilisé pour des applications critiques comme la conduite autonome ou les systèmes industriels connectés.
- Massive IoT: Permet la gestion de milliards d’appareils IoT, avec une efficacité spectrale accrue et des capacités de gestion des ressources à grande échelle.
- Expérience mobile haut débit (eMBB): Fournit une bande passante beaucoup plus élevée pour des applications telles que la réalité virtuelle ou la vidéo 4K.
Virtualisation et découplage
La virtualisation joue un rôle clé dans l’architecture 5G. En 4G, le réseau est plus statique, tandis qu’en 5G, le découplage des fonctions réseau et la virtualisation des équipements permettent de mieux gérer les ressources, d’offrir des services à la demande et de s’adapter plus rapidement aux besoins des utilisateurs.
Les fonctions du réseau (telles que l’accès radio, la gestion du trafic, et la gestion de la session) peuvent être déployées sur des serveurs distants ou dans des data centers, réduisant ainsi la dépendance à l’infrastructure physique et permettant une gestion plus agile des services.
Edge Computing en 5G
La 5G intègre également l’Edge Computing, qui permet de rapprocher le traitement des données de l’utilisateur final. Cela permet de réduire la latence en traitant les données plus près du point de consommation, ce qui est particulièrement important pour les applications en temps réel comme la réalité augmentée, les jeux en ligne, et les véhicules autonomes.
En résumé, la 5G présente une architecture plus flexible, décentralisée et virtualisée par rapport à la 4G. Elle permet d’offrir des vitesses de données plus élevées, une latence réduite et la capacité de prendre en charge un plus grand nombre de cas d’utilisation, notamment les communications ultra-fiables et la gestion des appareils IoT à grande échelle. L’introduction de la virtualisation et de l’Edge Computing en 5G ouvre de nouvelles possibilités pour l’innovation dans divers secteurs, du divertissement à l’industrie.