Tout ce que vous voudrez savoir sur comment la 5g affectera le réseau

Tout ce que vous voudrez savoir sur comment la 5g affectera le réseau

La 5G affectera le réseau en trois phases. La première, ou release 15, concerne la partie radio ou NR (New Radio) qui a été finalisée en juin 2018. La seconde phase, la release 16, définit le réseau cœur. La normalisation se terminera en juin 2020. La troisième phase devrait se terminer en mars 2023 avec la release 17 qui reprend les deux premiers standards et les complète. En particulier elle normalise des cas d’usage comme l’utilisation dans les véhicules, les trains, les avions, etc. L’ensemble des trois releases forme la 5G. Première conclusion, la 5G complète est pour 2024-2025. Les premiers réseaux appelés 5G n’utilisent que la partie radio avec le réseau cœur de la 4G, ce que l’on appelle le mode non standalone.
Il y a de nombreuses évolutions entre la 4G et la 5G du point de vue radio mais ce ne sont que des évolutions. La révolution portée par la 5G concerne le réseau cœur et à moins grande échelle le RAN (Radio Access Network), c’est-à-dire le réseau qui relie l’antenne au réseau cœur. Regardons dans les
lignes qui suivent, les évolutions de la partie radio, l’introduction du RAN et la révolution liée au réseau cœur.
La première amélioration de la radio concerne le débit crête qui devrait se situer à 10 Gbit/s, donc un passage de 1 Gbit/s correspondant à la 4G à un débit global de 10 Gbit/s par antenne. Ces antennes utiliseront des technologies beaucoup plus directives avec jusqu’à 1024 antennes par secteur.
Quelques caractéristiques de la partie radio sont introduites ci-dessous :
– UWB (Ultra Wide Band) : utilisation d’une très large bande passante vendue par les Etats et concernant les bandes autour de 700 MHz, 3,2 – 3,9 GHz et 22 – 27 GHz ;
– antenne intelligente : antennes capables de récupérer des techniques de codage diverses et variées sur des fréquences également quasiment quelconques ;
– small cells : petites cellules permettant de démultiplier les débits par une forte réutilisation des fréquences.
Le RAN (Radio Access Network), réseau reliant les antennes au réseau cœur est plus révolutionnaire par une virtualisation de tous les organes de traitement du signal sur l’antenne et du Node-B (c’est-à-
dire l’équipement qui prend en charge le signal et la gestion et le contrôle de ces signaux) dans un datacenter qui se trouve derrière l’antenne à quelques kilomètres. Ce datacenter MEC (Mobile Edge
Computing) prend en charge de trois à cinq antennes. Cette technologie est également appelée le
Cloud-RAN.

Enfin, la réseau cœur est très révolutionnaire car il utilise à outrance les réseaux virtuels qui sont appelés « slices » dans le vocabulaire de la 5G. Une slice est donc un réseau virtuel composé de nœuds virtuels qui sont dans des machines virtuelles dans les datacenters MEC. En 2022 ou 2023, il y aura
quelques slices associées à de grands services (internet des objets, réseau véhiculaire, internet tactile, connexion large bande, etc.). A plus long terme, le nombre de slices augmente. Ces slices par service sont appelées des slices horizontales. Ensuite, les entreprises demanderont à ouvrir leur propre slice que l’on appelle slice verticale. Le réseau cœur de la 5G sera donc formé de slices verticales et horizontales permettant une forte flexibilité et une qualité de services parfaites par une allocation de ressources complètement adaptée à l’application sous-jacente.
La figure suivante représente différentes situations prises en charge par la 5G. Si l’on commence par la gauche de la figure, on découvre les communications multisauts : le terminal est trop loin de la station de base et, pour l’atteindre, les signaux transitent par des machines intermédiaires. Cette solution permet de limiter le nombre d’antennes tout en recouvrant une surface importante. Les réseaux mesh ou ad hoc rendent ce type de service avec des algorithmes de routage entre les différents terminaux.
Ensuite, nous voyons le D2D, ou communication directe d’un terminal à un autre terminal sans passer par l’intermédiaire de l’antenne. Cette solution est fortement écologique en économisant l’énergie, en minimisant le débit du système et en diminuant la pollution électromagnétique. Puis, on
passe à des solutions à haute fiabilité en permettant de remplacer la liaison hertzienne pour aller à l’antenne par un autre chemin quasiment instantanément. Ensuite, la figure décrit des connexions à des machines pour réaliser du M2M (Machine to Machine) ou M2H (Machine to Human). La connexion des objets est également représentée par des équipements médicaux, domotiques ou autres. La figure décrit aussi la connexion à un relais intermédiaire pour atteindre l’antenne principale. En effet, comme la dépense énergétique dépend de la distance au carré, il y a tout intérêt à avoir de courtes portées.

Figure – Les différents accès 5G
Portable

Sur la même figure, on découvre la problématique de la haute densité, par exemple la couverture d’un stade de 50 000 personnes où chaque spectateur pourrait disposer d’un débit de l’ordre de 1 Mbit/s pour son smartphone ou sa tablette. Le débit total de 50 Gbit/s pourrait être pris en charge par cinq grandes antennes.
La seconde grande évolution de comment la 5g affectera le réseau par rapport à la 4G concerne les services disponibles. On y trouve les services de l’Internet des objets. Les objets proviennent essentiellement du monde médical, de la domotique, des véhicules, etc. Ce sont le plus souvent des capteurs. On y trouve également les services qui ont des temps de réaction très courts comme le contrôle de véhicules. Ces services forment l’internet tactile. Enfin, la 5G offre de nombreux services avec de très hauts débits en mobilité.
Un point fortement discuté concerne le Wi-Fi dans ce nouvel environnement. Avec une vision pure 5G, certains opérateurs pensent que le Wi-Fi disparaitra petit à petit en utilisant dans les terminaux, les tablettes, les objets, etc. une carte SIM qui permettra de se connecter partout et toujours. D’autres pensent que le Wi-Fi n’est pas voué à la disparition et sera utilisé dans des équipements peu chers. En
effet, le coût d’un composant Wi-Fi de quelques Euros sera très inférieur à celui d’une carte 5G. De nombreux industriels comme Qualcomm recherchent une solution capable de s’adapter aux deux
technologies. Le compromis qui semble unifier une majorité d’industriels est le MulteFire permettant grâce à une technique LBT (Listen-Before-Talk) de faire un partage équitable.
Enfin, la troisième évolution, les services clés du réseau ou sa gestion seront de plus en plus assuré aussi à la périphérie du réseau, par des équipements spécialisés et pas uniquement dans le cœur du réseau comme avant (mobile edge computing). Cela veut dire beaucoup plus de contrôle de sécurité à effectuer à cette même périphérie. Ce sont autant de points d’entrée de criminels ou hackers qui prendront le contrôle de ces parties périphériques du réseau. Citypassenger se positionne, dans ces
évolutions, d’ores et déjà comme un slice d’isolation des réseaux permettant de maximiser et garantir sécurité et confidentialité des données à l’intérieur de ce slice.
En conclusion, la 5G a pour objectif de faire le lien dans les entreprises entre le WAN et le LAN/WLAN sous le contrôle des opérateurs sous couvert de qualité de service. Au-delà du simple enjeu des objets connectés dont on ne perçoit pas encore l’utilisation ou l’utilité, il y a dans un avenir proche un autre enjeu très réel de maitrise de son IT et de la confidentialité de ses données avec toutes les conséquences commerciales engendrées. C’est dans cette nouvelle architecture de leurs IT que les RSI devront alors mettre en œuvre des contrôles et des parades sans altérer la qualité des projets des
différents tenant techniques et marketing de l’entreprise de plus en plus consommateurs de bande passante.

Pour plus d’informations, consulter la newsletter tout savoir sur la 5G ou cet excellent article sur la 5G