Construire un réseau 5G privé

Communautés open source de la 5G

Pour qu’une entreprise dispose d’un réseau 5G privé, elle a deux approches : construire son propre réseau ou le faire faire chez un fournisseur spécialisé. Savoir quelle alternative est la meilleure dépend de la finalité de la solution ainsi que de la durée prévue de son usage : il peut s’agir d’un besoin ponctuel pour un événement sportif comme il peut s’agir d’un usage à long terme et qui suit l’évolution de l’entreprise. Dans tous les cas, concevoir et développer un réseau 5G privé part d’un besoin spécifique, et la réalisation du projet est fortement liée au domaine d’application et au test de divers cas d’usage. Cela peut être un réseau dédié à la télémédecine comme il peut s’agir d’un réseau privé pour le contrôle intelligent d’une usine existante ou nouvellement construite.

Un tel projet doit prendre en considération les différents défis à surmonter (cf. Les réseaux 5G privés, section Défis des petits investisseurs de la 5G privée) :

défi concurrentiel : besoin d’étude minutieuse du marché et de disposer des moyens et compétences nécessaires ;
défi réglementaire : soumission à des licences et des cahiers des charges strictes ;
défi technique : complexité d’intégration du réseau 5G privé dans les technologies existantes ;
défi financier : exigences liées à l’infrastructure qui engendrent des coûts initiaux élevés. Si l’entreprise décide de construire son propre réseau 5G, elle doit prévoir un budget qui couvre la mise en place du réseau ainsi que sa maintenance.

Pour coder son propre réseau 5G privé, le meilleur allié de l’équipe de développement est l’open source. L’un des avantages des solutions open source est que le code est transparent. Chaque utilisateur, également appelé contributeur, peut modifier le code et chaque erreur trouvée peut être...

Construction d’un réseau privé 5G

1. Préparation de l’environnement

Les trois composants du réseau à construire sont :

cœur de réseau 5GC : plan de contrôle et plan utilisateur ;
nœud gNB ;
équipement utilisateur UE.

L’installation qui va être présentée passe par la virtualisation et peut également cloner des projets open source conteneurisés dans des services Docker ou autres conteneurs dans Kubernetes par exemple. Pour une installation propre, il est préférable de séparer au moins la machine virtuelle (VM) du cœur de réseau, du gNB et de l’UE. Il est même possible de créer trois VM distinctes ou plus, une pour le cœur 5GC, une pour le gNB, une pour l’UE… UPF peut disposer d’une VM dédiée et distincte du reste du cœur.

L’illustration suivante montre un exemple d’architecture d’un réseau 5G déployé sur quatre machines virtuelles :

VM1 : plan de contrôle du cœur 5GC ;
VM2 : UPF (plan utilisateur du cœur) ;
VM3 : RAN-gNB ;
VM4 : RAN-UE.

Exemple de virtualisation d’un réseau 5G privé

Pour l’expérimentation faite dans le cadre de l’élaboration de cet ouvrage, le schéma de virtualisation de référence adopté est celui qui figure dans l’illustration ci-dessous :

Schéma de construction d’un réseau 5G privé virtuel

D’abord, l’hyperviseur VirtualBox d’Oracle choisi pour héberger les machines virtuelles Linux Ubuntu est installé sur un système d’exploitation Microsoft Windows 10. Les machines virtuelles peuvent accueillir une simulation de réseau 5G complète comme elles peuvent servir de nœuds du réseau (cœur 5GC, gNB, UE, etc.).

Plusieurs options sont offertes par ce modèle :

installer une solution de test all-in-one qui comprend le cœur 5GC et le simulateur de gNB + UE dans une seule VM ;
séparer le cœur 5GC du simulateur gNB + UE. UERANSIM est un simulateur open source qui contient les deux composants gNB et UE ;
créer une VM dédiée pour l’UPF ou pour...