Architecture 5G

Organismes de standardisation

Ce chapitre parcourra l’évolution de l’architecture des réseaux de télécommunications mobiles, de la 2G jusqu’à la 5G. Mais, tout d’abord, une première section présentera les différents organismes responsables du développement de ces normes.

Aujourd’hui, la 3GPP (Third Generation Partnership Project) joue un rôle très important dans le développement des standards des réseaux mobiles. C’est un consortium de sept organisations de standardisation des télécommunications du monde entier et au sein duquel l’Europe est représentée par l’Institut européen des normes de télécommunications ou ETSI en anglais (European Telecommunications Standards Institute). L’ETSI est l’organisme qui a spécifié la norme GSM à l’échelle internationale, permettant son lancement commercial en 1991.

La 3GPP travaille en étroite collaboration avec l’Union Internationale des Télécommunications, en anglais ITU (International Telecommunication Union), qui est l’organisme des Nations Unies spécialisé dans le développement et la coordination des standards de télécommunications et qui joue un rôle crucial dans l’interopérabilité des réseaux et de leurs services à une échelle internationale.

1. ETSI

La norme GSM a été définie au début des années 1980 par la Conférence européenne des administrations des postes et des télécommunications (CEPT). GSM est à la base l’acronyme de Groupe spécial mobile, qui était le sous-groupe chargé au sein de la CEPT des travaux de développement de la 2G numérique.

En 1988, l’ETSI a été créée et les travaux de normalisation de la 2G ont été progressivement transférés en conservant la même structure du comité. Le GSM de la CEPT a été rebaptisé ETSI TC GSM en 1990, TC pour Technical Committee et, en 1991, il est devenu SMG pour Special Mobile Group.

Avant la création de l’ETSI, le GSM de la CEPT disposait d’un secrétariat technique dédié connu sous...

Évolution de l’architecture de la 2G à la 4G

1. Le GSM/GPRS

Le GSM a été développé pour fournir des services mobiles de voix et de données. Ces services sont utilisés à une échelle internationale jusqu’à aujourd’hui. Il s’agit d’une architecture de réseau cellulaire composée de divers éléments interconnectés, chacun jouant un rôle spécifique. Voici un schéma de l’architecture GSM 2G suivi d’un aperçu des composants clés de cette architecture :

L’architecture GSM

La station mobile MS (Mobile Station) est l’appareil mobile utilisé par l’abonné, tel qu’un téléphone mobile doté de capacités GSM. Un MS contient une carte SIM (Subscriber Identity Module). C’est le module d’identité d’abonné qui consiste en une carte à puce qui stocke en toute sécurité l’identité et les clés de cryptage de l’abonné, permettant à l’utilisateur de se connecter au réseau. La SIM contient un identifiant unique de l’abonné qui est l’IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Quant à l’appareil mobile, il possède un identifiant unique qui est l’IMEI (International Mobile Equipment Identity). Pour trouver l’IMEI sur n’importe quel mobile, il suffit de taper *#06#. Pour les appareils qui supportent deux cartes SIM, il y a deux identifiants IMEI.

Identifiants IMEI d’un mobile dual SIM

Le BSS (Base Station Subsystem) est le sous-système de station de base. C’est la partie radio du GSM. Il contient la BTS (Base Transceiver System) qui est le nœud physique auquel se connecte directement le mobile, via l’interface radio Um, pour accéder aux services du réseau. La BTS gère la transmission radio vers et depuis les appareils mobiles au sein d’une cellule. La BTS est contrôlée par le BSC (Base Station Controller). Dans le BSS, un BSC contrôle plusieurs BTS via l’interface Abis, en gérant leurs ressources radio, leurs transferts et leurs allocations de fréquences. Il fait office de pont entre les BTS et le cœur du réseau. Les BSC ne sont pas directement connectés...

Les types d’architectures 5G

1. Architecture 5G NSA

L’architecture NSA (Non Standalone Architecture) dans laquelle le réseau d’accès 5G est connecté à l’ePC de la 4G peut être considérée comme une étape intermédiaire, voire temporaire, vers le déploiement d’un réseau 5G autonome. En NSA, la station de base NR, soit le gNode B ou gNB, est intégrée dans l’architecture LTE déjà existante sans se connecter directement au MME. Le réseau d’accès radio 5G et son interface NR (New Radio) sont utilisés conjointement avec les infrastructures existantes de la 4G (radio et cœur de réseau), rendant ainsi la technologie NR disponible sans remplacement de réseau. Dans cette configuration, seuls les services 4G sont supportés, mais ils bénéficient des capacités offertes par la 5G NR (latence plus faible, etc.).

Le gNB se connecte directement au S-GW via l’interface S1-U. Sur le plan de contrôle, le gNB achemine les données de signalisation via l’interface X2 à l’eNB qui joue le rôle de Master Node (MN). Le gNB est le nœud secondaire SN (Secondary Node) en NSA.

La NSA offre une double connectivité, via à la fois l’E-UTRAN et le réseau d’accès 5G. Elle...