Formation – Architectures et plateformes de services
SE32 – Comprendre la 5G/5G Advanced et les évolutions du cœur de réseau vers la Pre-6G
Cette formation est destinée à présenter la mise en place de la 5G et son évolution accélérée vers la 5G-Advanced (3GPP Release 18 et au-delà), en couvrant les transformations du cœur de réseau et la trajectoire vers la Pre-6G.
Concernant le déploiement de la 5G, la première étape consiste à mettre en place un accès radio 5G (5G New Radio sub 6GHz puis mmWave) sous le contrôle progressif du cœur réseau 5G, en passant par les modes Non Standalone puis Standalone.
Avec la 5G-Advanced, les réseaux intègrent désormais l’intelligence artificielle native au cœur de leur architecture, deviennent significativement plus efficaces énergétiquement, et élargissent leur couverture via les réseaux non-terrestres (NTN). Le cœur de réseau évolue également pour gérer des besoins radicalement diversifiés : smartphones ultra-haut débit, communications machines à très faible latence, IoT massif à faible coût via RedCap/Ambient IoT, et applications immersives (XR) exigeantes.
Objectifs :
À l’issue de la formation, vous pourrez :
- Expliquer la différence entre le déploiement en mode Non Standalone et Standalone
- Décrire l’architecture d’un réseau 5G et son évolution vers 5G-Advanced et Pre-6G
- Appréhender les principales procédures
- Comprendre les innovations 5G-Advanced : IA native, efficacité énergétique, NTN, RedCap/eRedCap, Ambient IoT
- Analyser l’impact du PDU Set QoS et des 5QIs avancées pour XR et applications critiques
- Évaluer les capacités MIMO avancé, beamforming dynamique et multi-TRP
- Maîtriser l’évolution du réseau pour prendre en compte les besoins de l’IoT massif, du positionnement avancé et du slicing sophistiqué
- Anticiper la trajectoire 6G et identifier les enjeux de migration
- Identifier les opportunités de monétisation et d’optimisation opérationnelle
RAPPEL DE L’ARCHITECTURE 4G ET INTRODUCTION À LA 5G
Architecture 4G (LTE) et core réseau ePC
- Rappel de l’architecture radio LTE et du cœur réseau ePC
- Entités 4G : eNB, MME, SGW, PGW/PCEF, PCRF, OCS, OFCS, HSS
- Interfaces S1 à S13, Sgv, Sp, Sv, X2, Gx, Gy, Gz, Rx
Interconnexions et évolutions
- Accès non-3GPP trusted (AAA, ePDG, interfaces SWa, SWm, SWx, S2b, S6b)
- Accès non-3GPP non trusted (TWAG, interfaces S2a, S6b, STa, SWa)
CUPS : Control and User Plane Separation
- Séparation du plan de contrôle et du plan utilisateur
- Entités SGW-U/PGW-U, SGW-C/PGW-C, TDF-U, TDF-C et combined functions
- Architecture roaming et non-roaming
- Interfaces Gyn, Gzn, Sxa, Sxb, Sxc
Procédures
- Principes et signalisation associées
- Procédure d’enregistrement
- Procédure d’établissement PDN
Réseau 5GS – ARCHITECTURE ET DÉPLOIEMENT
5G RAN et interconnexion avec l’ePC : Mode Non Standalone
- Description de l’entité gNB et eLTE eNB
- Interconnexion du gNB avec le réseau 4G
- Rappel du Dual Connectivity (DC)
- Interfaces Xn et NG
- Scénarios de déploiements Non Standalone : LTE assisted, NR assisted
Architecture 5G SA (Standalone)
- Description des Network Functions (NF) :
- Application Function (AF)
- Authentication Server Function (AUSF)
- Core Access and Mobility Management Function (AMF)
- Policy Control Function (PCF)
- Session Management Function (SMF)
- Unified Data Management (UDM)
- User Plane Function (UPF)
- Network Exposure Function (NEF)
- NF Repository Function (NRF)
- Interfaces N1 à N16; N20, N21, N22, N24, N26
Service-Based Architecture (SBA) Evolution
- Service-Based Interfaces (SBI) : Nnrf, Nudm, Npcf, Nnef, Naf, Nausf, Namf, Nsmf
- Architecture de roaming SBA : Local Breakout vs Home Routed
Procédures 5G
- Procédure d’enregistrement (Registration)
- Procédure d’établissement de session PDU
- Procédure de rétablissement de session PDU
- SMS over NAS 5GC
La qualité de service (QoS) en 5G
- Comparaison EPS Bearers vs PDU Sessions et QoS Flows
- 5G QoS Identifiers (5QIs) standard
- Architecture de sécurité
SDN/NFV ET VIRTUALISATION
Fondamentaux SDN et NFV
- Rappels sur le SDN et NFV
- Objectifs, avantages et contraintes
Architecture et éléments clés
- Interfaces du contrôleur : Nord, Sud, Est/Ouest
- Virtualized Network Function (VNF)
- Infrastructure NFV (NFVI)
- Management and Orchestration (MANO)
Virtualisation du cœur de réseau ePC et 5GC
- Fonctions ePC virtualisées : vMME, vHSS, vSGW-C, vSGW-U, vPGW-C, vPGW-U, vPCRF, vTSSF
- Virtualisation des fonctions réseau (vNAT, vFirewall, vLB, etc.)
- Application du SDN/NFV : chaînage de service (service chaining)
NETWORK SLICING
Concepts et architecture du Network Slicing
- Description des entités et des fonctions réseaux
- SSF : Slice Selection Function
- Slice CP NF et identification du slice réseau
Identification et sélection des slices
- NSSAI et S-NSSAI
- Établissement d’un PDU dans un slice réseau
- Sélection et association d’une instance de Network Slice
- Support de connexions à plusieurs network slices
Roaming et network slicing
- Architecture de roaming avec network slicing
- Multi-slice support avec SLA garantis (Release 18+)
Le MEC et la 3GPP EDGEAPP
- La fonction ATSSS
- Les applications XR
ÉVOLUTION IoT : DE LTE-M/NB-IOT À LA 5G-ADVANCED
Architecture IoT 4G : LTE-M et NB-IoT
- Optimisation de la batterie : Extended DRX, PSM
- Réduction des capacités des dispositifs
- Gestion de la congestion – LAPI et délai tolérant HLCom
- Nouvelles procédures pour les dispositifs
Réseau cœur dédié pour les dispositifs (DECOR, Dedicated core)
- Procédure de réveil des dispositifs
- Procédure de supervision d’événements (MONTE)
- Procédure de gestion de groupe de device MTC (GROUPE)
- Optimisation du plan de contrôle et du plan usager
SCEF et NIDD : Architecture de roaming IoT
RedCap, eRedCap et Ambient IoT (5G-Advanced Release 18-19)
- RedCap (NR-Light) : IoT massif et haut débit
- Use cases : wearables, capteurs industriels, monitoring vidéo
- eRedCap (Release 18) : Advanced power-saving features
- Extended DRX, RRM relaxation
- Ambient IoT (Release 19) : IoT sans batterie (vers la 6G)
- Harvesting d’énergie RF (1 µW à centaines µW)
- Connectivité passive
CAPACITÉS RADIOFRÉQUENCE AVANCÉES (5G-ADVANCED)
Amélioration des performances en UL
- UL MIMO avancé : Support jusqu’à 8 transmissions DRX (Release 18), 3-Tx codebook (Release 19)
- L’agrégation de porteuses multi-bandes
- Amélioration du mode Configured Grant (CG) pour trafic XR répétitif
Amélioration des performances en DL
- Massive MIMO évolutions (Release 19)
- Modulation d’ordre élevé (256 QAM, 1024 QAM)
- Multi-User MIMO (MU-MIMO)
- Multiple Transmission and Reception Points (multi-TRP)
- Channel State Information Reference Signal (CSI-RS) sur 128 ports
- Beamforming dynamique et adaptation de ressources
INTELLIGENCE ARTIFICIELLE NATIVE (5G-ADVANCED)
Framework AI-Native RAN (3GPP TR 37.817 / TR 38.843)
- Architecture générale
- Support pour federated learning
- Key Performance Indicators (KPIs) standardisés
- Distribution des modèles (on-device vs edge vs cloud)
Présentation de l’IA
L’APRÈS 5G-ADVANCED
NON-TERRESTRIAL NETWORKS (NTN) – COUVERTURE GLOBALE
- NTN Architecture
- Les différents scénarios orbitaux: LEO, MEO, GEO satellites + HAPS + UAS
- L’architecture transparente et regénérative.
- Les services UE satellite Direct Call
- Challenges techniques et solutions
- Les bandes de fréquences
- Time Advance (TA) pour la gestion de la latence étendue
La PRE-6G
- AI-native networks
- Integrated Sensing and Communication (ISAC) :
- Architecture pour la soutenabilité énergétique et les nouveaux terminaux (Ambient IoT evolution)
- Connectivité ubiquitaire : Seamless terrestrial-aerial-satellite
