Le cœur 5G et le réseau d’accès radio (RAN) sont deux composants fondamentaux d’un réseau mobile de 5e génération (5G). Ces éléments fonctionnent en tandem pour permettre les capacités et services avancés associés à la 5G. Voici une explication détaillée du 5G Core et du RAN :
1. Réseau central 5G :
- Définition : le noyau 5G, également connu sous le nom de noyau de nouvelle génération (NGC), est un composant architectural clé qui sert d’intelligence centrale au réseau 5G.
- Fonctions et composants :
- AMF (Fonction de gestion de l’accès et de la mobilité) : gère la mobilité, l’accès et les transferts des équipements utilisateur (UE).
- SMF (fonction de gestion de session) : contrôle l’établissement, la modification et la terminaison d’une session.
- UPF (User Plane Function) : gère les données utilisateur dans le plan de données, y compris le routage et le transfert des paquets.
- UDM (Unified Data Management) : gère les données et l’authentification des abonnés.
- AUSF (fonction de serveur d’authentification) : effectue l’authentification des utilisateurs et la distribution des clés.
- PCF (fonction de contrôle des politiques) : applique les politiques de qualité de service (QoS) et de contrôle d’accès.
- Architecture basée sur les services : le noyau 5G adopte une architecture basée sur les services, offrant une approche modulaire et flexible de la prestation de services.
- Prise en charge du découpage de réseau : permet la création de réseaux virtualisés (tranches de réseau) pour des cas d’utilisation spécifiques avec des exigences uniques.
- Services de connectivité : le cœur 5G fournit des services de connectivité de bout en bout, garantissant une communication transparente entre les UE.
2. Réseau d’accès radio (RAN) :
- Définition : le RAN est la partie du réseau qui connecte les UE au cœur de la 5G. Il comprend à la fois la 5G New Radio (gNB) et le NG-RAN (Next-Generation Radio Access Network).
- Composants :
- gNB (5G New Radio) : gNB est le principal composant responsable de la communication sans fil, prenant en charge des fonctionnalités telles que Massive MIMO et la formation de faisceaux.
- NG-RAN (Next-Generation RAN) : NG-RAN englobe les gNB et les fonctions de contrôle qui leur sont associées.
- Fonctions clés :
- Transmission sans fil : le gNB gère la transmission et la réception des signaux sans fil, prenant en charge diverses bandes de fréquences.
- Formation de faisceau : utilise des technologies d’antenne avancées telles que la formation de faisceaux pour améliorer la qualité et la couverture du signal.
- Massive MIMO : intègre la technologie Massive Multiple Input Multiple Output pour améliorer l’efficacité et la capacité spectrales.
- Communications à faible latence : le RAN contribue à obtenir une latence ultra-faible pour des applications telles que les URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communications).
- Connectivité de liaison : le RAN est connecté au cœur 5G et à d’autres composants du réseau via des liaisons de liaison, garantissant ainsi la connectivité et l’échange de données.
- Partage dynamique du spectre : permet l’allocation et le partage dynamiques des ressources de spectre disponibles pour optimiser les performances du réseau.
3. Interactions entre 5G Core et RAN :
- Séparation du plan de contrôle et du plan utilisateur : l’architecture 5G sépare le plan de contrôle (géré par le noyau 5G) et le plan utilisateur (géré par le RAN), favorisant ainsi la flexibilité et l’évolutivité.
- Orchestration : le noyau 5G orchestre les fonctions et services globaux du réseau, en indiquant au RAN comment gérer les sessions utilisateur et la connectivité.
- Application des politiques : le PCF du cœur 5G applique les politiques liées à la qualité de service et au contrôle d’accès, influençant ainsi le comportement du RAN.
4. Cas d’utilisation et services :
- Haut débit mobile amélioré (eMBB) : le cœur 5G et le RAN fonctionnent ensemble pour offrir des débits de données élevés pour des applications telles que le streaming vidéo et le téléchargement de fichiers volumineux.
- Communications ultra-fiables à faible latence (URLLC) : le RAN, en conjonction avec le cœur 5G, prend en charge les applications URLLC nécessitant une faible latence et une fiabilité élevée.
- Massive Machine-Type Communications (mMTC) : le RAN facilite la connectivité d’un grand nombre d’appareils IoT dans le cadre des services mMTC.
5. Considérations de sécurité :
- Fonctions de sécurité : le 5G Core et le RAN intègrent des mécanismes de sécurité robustes pour protéger les données des utilisateurs, empêcher tout accès non autorisé et garantir l’intégrité des communications.
- Authentification et autorisation : l’AUSF du noyau 5G gère l’authentification des utilisateurs, tandis que le RAN garantit un accès sécurisé en fonction de l’état d’authentification.
6. Normalisation mondiale :
- L’UIT et 3GPP : l’Union internationale des télécommunications (UIT) et le projet de partenariat de 3e génération (3GPP) contribuent aux normes mondiales pour le cœur 5G et le RAN, garantissant ainsi l’interopérabilité et la compatibilité.
7. Évolution du réseau :
- Progrès continus : à mesure que les réseaux 5G évoluent, des progrès continus peuvent être réalisés dans le noyau 5G et le RAN pour introduire de nouvelles fonctionnalités, améliorer les performances et prendre en charge les cas d’utilisation émergents.
En résumé, le 5G Core et le RAN font partie intégrante d’un réseau 5G, travaillant en collaboration pour fournir un haut débit mobile amélioré, des communications ultra-fiables à faible latence et des communications massives de type machine. Le noyau 5G fournit l’intelligence centrale et l’orchestration des services, tandis que le RAN gère les aspects de connectivité et de transmission sans fil, permettant collectivement les capacités et les services associés à la 5G.