Introduction à la 5G NTN

• Qu’est-ce que la 5G NTN ?
• Introduction aux réseaux non terrestres.
• Définition et rôle des NTN dans l’écosystème 5G.
• Principales caractéristiques des réseaux NTN.

Types de plateformes non terrestres

• Satellites (LEO, MEO, GEO)
• Drones (Uncrewed Aircraft Systems) et HAPS (High Altitude Platform Stations)
• Architecture SAGIN : A2G, G2A, A2A
• Couverture radio : Fixe, Quasi Fixe, mobile terrestre

Architecture de la 5G NTN

• Intégration des NTN dans l’architecture réseau 5G.
• Composants principaux (terminaux, passerelles, stations de base, etc.).
• Protocoles et interfaces clés pour la communication NTN 5G (SRI, SLI, ISL 5G NR)
• Les cas d’usages : NTN-NR et NTN-IoT
• L’architecture protocolaire (MAC, RLC, PDCP, RRC, NAS, GTP-U, SCTP, …)

Intégration du réseau 5G dans les réseaux NTN

• Application Function (AF).
• Authentication Server Function (AUSF).
• Access and Mobility Management Function (AMF).
• Policy Control function (PCF).
• Session Management Function (SMF).
• Unified Data Management (UDM).
• User plane Function (UPF).

Les procédures 5G mises en œuvre

• L’accès aléatoire
• Procédure d’attachement.
• Procédure de localisation.
• Procédure d’établissement de session PDU et QoS/QoE :
• Initiée par l’UE.
• Initiée par le réseau.
• Procédure de HandOver

La couche Physique 5G-NTN

• L’interface radioélectrique
• La couche Physique
• L’OFDM et l’OFDMA
• Les blocs de ressources, les PRB, les RE et les signaux de références, …
• La formation des faisceaux, le massive MIMO
• La mobilité des faisceaux

L’architecture O-RAN 

• Les déploiements : D-RAN, C-RAN, V-RAN, O-RAN
• Le partage des fonctions

Les extensions 5G pour le NTN

• Diffusion SIB19
• Gestion de la synchronisation montante
• Calcul du Timing Advance
• L’accès aléatoire
• Conditionnal HandOver (CHO)

 Introduction

• Les évolutions 2G/5G et les services
• Les architectures générales des réseaux mobiles
• La gestion de la VoLTE/VoNR
• Les performances de la 5G
• Les phases de la normalisation de la 5G à la 6G

Rappels sur les réseaux 5G

• L’architecture du réseau 5G – Le déploiement
• La QoS
• La fonction MEC
• La virtualisation, les architectures NFV et SDN
• L’interface radio 5G : couches radios, les protocoles RRC et L2/L1, les modes de transmission, MIMO et ses variantes, la gestion des faisceaux

La 5G Advanced

• Fonction ATSSS
• Protocole QUIC
• NG-RTC
• FMC
• L’amélioration du lien radio : IAB/NCR/NTN

Introduction à l’Open RAN

• Les déploiement RAN : D-RAN, V-RAN, C-RAN et Open-RAN) : Avantages et Inconvénients
• Architecture générale O-RAN
• Contrôleurs RIC

Vers les réseaux 6G

• Les performances attendues
• L’IA et les services attendus
• Les nouveaux services (ISAC, HR, …)
• La fonction NES
• La connectivité ubiquitaire

Un scénario de déploiement de la 6G

• Les dates de la normalisation
• L’évolution du cœur de réseau 5G vers 6G
• Une architecture 6G

Interface radio 6G

• Comparaison 5G/6G
• Les bandes de fréquence
• Les modes de duplexage
• Les schémas d’accès
  • Forme d’onde : OFDM, DFT-S-OFDM, CP-OFDM, Zak OFDM, Peaky FSK, MC-OTFS) et le filtrage (GFDM, UFMC, FBMC, f-OFDM)
  • Le multiplexage d’accès OMA, NOMA, SDMA, RSMA, D-OMA
• MD-MIMO
• RIS et OAM

Introduction au marché B2B M2M/IoT

• Un marché à fort potentiel
• Les domaines d’application des objets connectés (Smart Grid, Smart Industry, Smart Health, Smart City, Agriculture, …)
• Le domaine de l’entreprise du future (IIoT/CPS) et les véhicules connectés (V2X)

Les solutions technologiques LPWAN

• Les performances des terminaux dédiés à l’IoT
• Les solutions existantes :
  • Unabiz(SIGFOX)/QoWiSIO
  • LoRa
  • LTE-M et NB-IoT

Rappels de l’architecture 4G

• Les entités : eNodeB, MME, SGW, PGW
• Les protocoles de signalisation : NAS (EMM et ESM), RRC, S1-AP, GTP-C, X2-AP
• Le tunnel IP – le protocole GTP-U
• Les supports (bearers), la qualité de service
• Les architectures de roaming : home routed & local breakout

L’évolution des fonctions EPC pour les communications 4G/M2M (MTC) R.10 à R.13

• Les spécificités de la 4G pour l’IoT
• L’évolution du cœur de réseau :
  • Les entités SCS, MTC-IWF, SCEF, IWK-SCEF et les interfaces
  • L’optimisation du réseau : EPS Optimization (Control Plane, User Plane, NIDD)
  • Les mécanismes :
    • Device Triggering
    • Les évènements de surveillance
    • Le contrôle de la Congestion
    • La gestion de la priorité des dispositifs (LAPI)

Les procédures

• La procédure d’attachement et le mode PSM
• La mise à jour de la localisation
• La procédure de déclenchement
• La configuration des évènements de surveillance
• L’établissement d’une session :
  • Le transfert de données NIDD
  • Le transfert de données par groupe
  • Le mode MICO

Présentation de l’architecture 5G

• Les spécificités de la 5G pour l’IoT
• Le Network Slicing
• Les fonctions du cœur de réseau AMF/SMF/NEF/AUSF/PCF/UDM/USDF
• Les fonctions de gestion de ressources réseaux : NRF/NSSF/NDWAP
• Les fonctions de signalisation : SCP/BSF/SEPP
• Les sessions PDU et la QoS

L’accès radioélectrique pour le cas d’usage de l’IoT

• La pile protocolaire radio 4G et 5G: SDAP, RRC, PDCP, RLC, MAC et PHY
• L’interface radio LTE-M
• L’interface radio NB-IoT
• La structure de la trame :4G et 5G
• La numérologie 5G
• L’allocation des ressources LTE, LTE-M et NB-IoT
• La synchronisation et le canal balise (PSS, SSS, BCH, Cell ID, RSS)
• L’état RRC Suspend/Resume :
  • 4G : Etats RRC Connected/ Idle
  • 5G : Etats RRC Connected/Idle/Inactive
• Les fonctionnalités radio-électrique :
  • DRX, eDRX
  • L’extension de couverture EC-Class A, EC-Class B
  • La congestion de l’eNB/gNB
  • Le mode WUR
• Les bandes de fréquence et débits :
  • Les terminaux Cat 1, Cat M1, Cat M2 pour l’interface LTE-M
  • Les terminaux CAT NB1, CAT NB2 pour l’interface NB-IoT
  • Les terminaux NR-Light (RedCap) pour l’interface 5G-NR

Les procédures d’optimisation du cœur de réseau R.14 à aujourd’hui

• CP Optimization EPS/UP Optimization EPS
• CP Optimization 5GS/UP Optimization 5GS
• La transmission de messages SDT
• Préconfiguration EDT PUR et CG-SDT
• La fonction Release Assistance Indication RAI
• La procédure d’accès aléatoire à 2 états : 2 Step RA

L’architecture, interfaces et procédures du réseau 5G

• Le déploiement de la 5G NSA
• Le cœur de réseau 5GC
• Architecture et fonctions 5GC et NG-RAN
• gNB, AMF, SMF, UPF, PRF, UDM/UDR, NRF, NSSF, SCP,…
• L’interface Radio: OFDM, OFDMA, PDSCH, PDCCH, PUSCH, PUCCH
• Interfaces Réseaux: Xn, SBI et protocoles: NG-AP, Xn-AP, GTP-U, PFCP, http2
• Principales procédures : connectivité radio, attachement, sécurité, localisation, gestion des sessions

Les Fonctions Radio

• Gestion des bearers (services data et voix): GBR/non-GBR, QoS, QCI, ARP (préemption)
• Scheduling (dynamique, semi persistent) – DRX
• Fonction TTI Bundling
• Compression des headers IP avec RoHC

CS-Fallback

• Principes de fonctionnement
• Procédures CS-FB
• CS-FB versus VoLTE

4G FallBack

• EPS-Fallback
• RAT FallBack

L’IMS (IP Multimedia Subsystem) et le protocole SIP

• Normes – Historique – Pourquoi l’IMS ?
• Architecture IMS et ses entités fonctionnelles : P-CSCF (AF), I-CSCF, S-CSCF, HSS, MGCF, MGW/SGW, AS
• Procédures d’enregistrement (MMTEL Voice/Video, MMTEL Composer, RCS) – signalisation SIP
• Etablissement de session multimédia – signalisation SIP et Diameter
• Architecture de services – serveurs d’application – invocation des services
• Convergence fixe-mobile à travers l’IMS: 3GPP, 3GPP2, TISPAN,…
• Evolution vers les interfaces HTTP/2

Le service voix : VoNR

• Pourquoi la VoNR ? Avantages et risques
• Profil voix IMS – Les codeurs AMR, EVS (AMR-WB) et HEVC
• Procédures d’enregistrements (simple ou double) et d’appels
• URSP et découverte P-CSCF (PCO, IMS MO)
• Mobilité : Handover/redirection
• SC-UE (Session Continuity) : SRVCC et 5G-SRVCC
• Service en Roaming (S8HR/N9HR) et appels d’urgences (LBO)
• Services Voix, SMS, RCS, MMTEL (Call Composer), MSRP
• Appels d’urgence – eCall

ICS (IMS Centralized Service)

• Rôles de l’entité SCC AS
• Evolution du réseau de l’opérateur : MSC Server Enhanced for ICS et l’entité HSS
• Fonction T-ADS
• Fonction SR-VCC dans les architectures 5G, 4G & IMS
• Ancrage vers l’IMS. Etude d’un Mobile Originated Call (Identité IMRN) et d’un MTC (Identité CSRN)
• Procédures impactant SR-VCC
• Evolutions : e-SRVCC (ATCF/ATGW), v-SRVCC, r-SRVCC. L’identité ST-SRN

WiFi-Calling

• Architecture du VoWiFi (trusted et non trusted WiFi): entités ePDG/HeNB-GW, AAA, fonction N3IWF
• Interfaces 4G (SWm, SWu, S2b) et 5G (Y2, N3)
• Création d’un tunnel IPsec
• Procédure d’enregistrement (AAA), procédure de session d’appel vers l’IMS
• Qualité de service QCI/PCRF, QFI/PCF
• Handover WiFI/LTE ou NR

Introduction au marché B2B M2M/IoT

• Un marché à fort potentiel
• Les domaines d’application des objets connectés (Smart Grid, Smart Industry, Smart Health, Smart City, Agriculture, …)

Les solutions technologiques LPWAN

• Les performances des terminaux dédiés à l’IoT
• Les solutions existantes :
  • SIGFOX/QoWiSIO
  • LoRa

L’architecture 4G pour les communications M2M (MTC)

• Les entités : eNodeB, MME, SGW, PGW
• Les protocoles de signalisation : NAS (EMM et ESM), RRC, S1-AP, GTP-C, X2-AP
• Le tunnel IP – le protocole GTP-U
• Les supports (bearers), la qualité de service
• Les architectures de roaming : home routed & local breakout
• Les spécificités de la 4G pour l’IoT
• L’évolution du cœur de réseau :
  • Les entités SCS, MTC-IWF, SCEF, IWK-SCEF et les interfaces
  • L’optimisation du réseau : EPS Optimization (Control Plane, User Plane, NIDD)
  • Les mécanismes :
    • Device Triggering
    • Les évènements de surveillance
    • Le contrôle de la Congestion
    • La gestion de la priorité des dispositifs (LAPI)

Les procédures

• La procédure d’attachement
• La mise à jour de la localisation
• La procédure de déclenchement
• La configuration des évènements de surveillance
• L’établissement d’une session :
  • Le transfert de données NIDD
  • Le transfert de données par groupe

L’accès radioélectrique LTE et LTE-M

• La pile protocolaire LTE: RRC, PDCP, RLC, MAC et PHY
• La structure de la trame : LTE Resource block, Resource Element, Resources Element Group,…
• L’allocation des ressources LTE et LTE-M
• Les canaux et les signaux physiques LTE :
  • Les signaux physiques : PSS, SSS, Cell-specific RS, UE-specific RS, SFNBMS RS, Positionning RS, DRS, SRS
  • Les canaux physiques de contrôle : PDCCH, PHICH, PCFICH, PUCCH (rapports de CQI, PMI, RI)
  • Les canaux physiques de trafic : PDSCH, PUSCH
  • La voie balise : PBCH, Master Information Blocks (MIB) et System Information Blocks (SIBs)
• La synchronisation (PSS, SSS, BCH, Cell ID)
• La procédure Random Access
• L’évolution du RAN pour le LTE-M :
  • Les fonctionnalités LTE-M :
    • DRX, eDRX
    • Le mode PSM
    • L’extension de couverture EC-Class A, EC-Class B
    • La congestion de l’eNB
  • L’interface LTE-M
    • Le canal radioélectrique
    • Les impacts sur les canaux physiques (MPBCH, MPRACH, MPDCCH/MPUCCH, MPDSCH/MPUSCH) et de synchronisation (PSS, SSS)
  • Les bandes de fréquences et débits : Les terminaux Cat 1, Cat M1, Cat M2 pour les technologies LTE-M
  • L’état RRC Suspend/Resume

Perspectives : Le marché de l’IoT porté par la 5G

• Les spécificités de la 5G pour l’IoT
• La gestion massive des objets : le service mMTC
• Le service URLLC et ses applications à l’IOT

Rappel de l’architecture 4G : L’accès radio LTE et le cœur réseau ePC

• Description des entités 4G : eNb, MME, SGW, PGW/PCEF, PCRF, OCS, OFCS, HSS
• Interconnexion avec l’accès radio GERAN (2G) et UTRAN (3G).
• Description des interfaces S1 à S13, Sgv, Sp, Sv,X2, Gx, Gy, Gz, Rx.
• Interconnexion avec des accès non-3GPP.
• Accès non-3GPP trusted et description des entités (AAA, ePDG) et des interfaces (SWa,SWm, SWx, S2b, S6b)
• Accès non-3GPP non trusted (AAA, TWAG) et des interfaces (S2a, S6b, STa, SWa)
• CUPS : Control and User Plan 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 SGW/PGW-C, SGW/PGW-U
  • Architecture roaming et non-roaming
  • Interfaces Gyn, Gzn, Sxa, Sxb, Sxc
  • Procédure établissement PDN

5G RAN et interconnexion avec l’ePC : Mode Non Standalone

• 5G RAN : Description de l’entité gNb, eLTE eNb
• Interconnexion du gNb avec le réseau 4G
• Rappel du DC
• Interfaces Xn et NG
• Scénarios de déploiements : Non Standalone LTE assisted, Non Standalone NR assisted

Architecture et procédure 5G

• Description des entités :
  • 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)
  • Description des interfaces N1 à N16; N20, N21, N22, N24,N26
  • Architecture de roaming 5GC : Local Breakout et Home Routed
  • La qualité de service
  • Architecture de sécurité
  • Procédures 5G :
    • Procédure d’enregistrement
    • Procédure de localisation
    • Procédure d’établissement de session PDU, initiée par l’UE
    • Procédure de rétablissement de session PDU, initialisée par l’UE et par le réseau
    • SMS over NAS 5GC.

SDN/NFV : Software Defined Network/Network Function Virtualization

• Rappels sur le SDN et NFV
  • Objectifs et intérêts – Définition et concepts généraux – avantages et contraintes
  • Composants (Controler, Devices/Datapath, Applications)
  • Les plans (Management Plane, Services Plane, Control Plane, Data Plane)
  • Les interfaces du contrôleur (Nord, Sud,Est/Ouest)
  • Injecteur de règles – Programmabilité des entités réseaux
• La virtualisation de l’ePC
  • Fonctions ePC virtualisées
    • vMME, vHSS, vSGW-C, vSGW-U, vPGW-C, vPGW-U, vPCRF, vTSSF.
    • vNAT, vFirewall, vLB,…
  • Architecture
    • Virtualized Network Function (VNF)
    • Infrastructure NFV (NFVI)
    • Management and Orchestration (MANO)
  • Application du SDN/NFV : chainage de service
• Evolution de l’architecture : Services Based Architecture
  • Description des entités NF : Network Function
    • NEF : Network Exposure Function
    • NRF : NF Repository Function (NRF)
  • Description des Interfaces : Services Based Interfaces SBI : Nnrf, Nudm, Npcf, Nnef, Naf, Nausf, Namf, Nsmf
  • Architecture de roaming : LBO dans la représentation SBA et HR dans la représentation SBA

Network Slicing

• Description des entités et des fonctions réseaux
  • SSF : Slice Selection Function
  • Slice CP NF
• Identification et sélection du slice réseau
  • NSSAI
  • S-NSSAI
  • Etablissement d’un PDU dans un slice réseau
    • Sélection et association d’une instance de Network Slide
    • Support de connexions à plusieurs network slices
  • Support du roaming network slicing

Evolution de l’architecture ePC pour le MTC : Machine Type Communication

• Architecture du MTC – AESE
  • SCEF/MTC-IWF
  • MTC-AAA
  • IWK-SCEF
  • SCS/AS
• LTE-M et NB-IoT : les réseaux des objets connectés et les mécanismes
  • Optimisation de la batterie :
    • Extended DRX, PSM
    • Réduction des capacités des dispositifs
  • Gestion de la congestion – LAPI et Tolérant au délai 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, Monitoring enhancements)
    • Procédure de gestion de groupe de device MTC (GROUPE, Group Enhancements)
  • Optimisation du plan de contrôle
  • Optimisation du plan usager
  • SCEF et NIDD
  • Architecture de roaming

L’architecture du réseau de mobiles 4G

• Les entités : eNodeB, MME, SGW, PGW
• Les protocoles de signalisation : NAS (EMM et ESM), RRC, S1-AP, GTP-C, X2-AP
• Le tunnel IP : le protocole GTP-U
• Les bearers, la qualité de service
• Les architectures de roaming : home routed & local breakout

Les procédures

• La procédure d’attachement
• La mise à jour de la localisation
• L’établissement d’une session
• Les procédures de handover

 Les caractéristiques de l’interface radio

• Le multiplexage spatial : MIMO, diversité, boucle ouverte, boucle fermée
• Les modes de transmission
• La technique OFDM, le multiplexage OFDMA
• La gestion des interférences : le mécanisme ICIC

 Les évolutions vers le Gigabit LTE

• L’agrégation des canaux radios
• L’évolution des modes de transmission
• La transmission coordonnée : la fonction CoMP
• Les réseaux hétérogènes : Pré UDN
• Les nœuds de relayage
• Le traitement des interférences dans un environnement hétérogène : le mécanisme eICIC
• Catégorie des terminaux

Stratégie de déploiement de la Pré 5G

• Agrégation sur les bandes non licenciées : LAA, LWA, LWIP
• Evolution des modes de transmission : EBF MIMO
• Le Massive IoT : LTE-M et NB-IoT
• Le Cloud au niveau du cœur radio et du cœur réseau

Les performances et KPI

• Synthèse des performances de la 4G, Pré 5G et 5G
• La fonction SRVCC
• Les nouveaux services

Le marché du réseau cellulaire

• Les souscriptions SIM en France et dans le monde
• Le trafic et les besoins
• Les attentes pour 2020/2025

Les cas d’usages

• Téléphonie et Internet : évolution des réseaux (IMS/RCS)
• Le réseau de capteurs : de nouveaux besoins ?
• L’IoT : le contrôle des machines

Rappel de l’architecture des réseaux mobiles 2G/3G/4G et des services

• Architecture du réseau 2G : bande de fréquences et performances
• Architecture du réseau 3G : bande de fréquences et performances
• Le réseau 4G : bande de fréquences et performances
• Le réseau IMS
• Le réseau MTC et le réseau LoRa

4.5G ou LTE-Advanced : vers le Gigabit LTE

• L’agrégation de canal – Carrier Aggregation
• Les catégories de mobile (de Cat 9 à Cat 16)
• Les réseaux hétérogènes (Macro-cell, Micro-cell, Pico-cell, Femto cell)
• Small Cell On/Off
• Evolution des stations de bases (RRU, BBU)
• Technologie COMP : transmission multi-points coordonnées
• Dual Connectivity
• Communication D2D, architecture du ProSe
• NFV/SDN

4.9G ou LTE-Advanced Pro

• Utilisation des bandes non licenciées : LWIP/LWA et LAA
• Evolution des stations de bases AAS
• Evolution du MIMO : FD-MIMO, EBF et Massive MIMO

L’architecture du réseau 5G et les besoins de demain

• Les nouveaux besoins : eMBB, URLCC, mMTC
• Comprendre comment le réseau 5G peut répondre aux nouvelles attentes ?
• Positionnement de la 5G en complémentarité de la 4G et de LoRa

Accès Radio 5G : 5G NR

• Des nouvelles bandes de fréquences : sub 6GHz, mmWave
• Numérologie des trames et méthode duplex
• Les nouvelles formes d’ondes F-OFDM, FMBC, GFDM, UFMC
• Le MIMO 3D et le beamformimg dans la bande millimétrique (Beam Management, Beam Control, TRP)
• Les accès multiples (OFDMA, NOMA)
• Evolution des codes (Codes Polaires, LDPC, …) pour un meilleur rendement
• C-RAN et déploiement des MEC (Fog Computing)

Le cœur réseau NG

• Dual Connectivity sur le réseau EPC ou NG
• Slicing Network

L’Internet des Objets : Marché actuel et tendance stratégique

• L’IoT : Définition et fonctionnement
  • Marché de l’IoT
  • Les acteurs de l’IoT
• Tendance stratégique : Hype Cycle et secteurs d’applications des objets connectés d’ici 2020
  • Hype Cycle
  • Estimation mondiale du tout connecté
  • Des secteurs d’applications

Panorama des technologies de communication pour l’IoT. Positionnement de LoRa

• WAN (xDSL, FTTx, Cellulaire)
• LPWAN : des réseaux émergents (Sigfox, LoRa, QoWiSio) et les évolutions 3GPP : LTE-M, NB-IoT
• LAN (Ethernet, WiFi, PLC)
• WPAN (802.15.4, BLE, Zigbee, Zwave, 6LoWPAN, KNX, RFID, NFC) : Le M2M area Network

Alliance LoRa

• Description de l’alliance
• Modèle économique
• Comment aborder le développement d’un produit LoRa

Réseau LoRaWAN et Technologie LoRa

• Architecture système
  • Dispositifs de transmission (Classe A, Classe B, Classe C)
  • Passerelles, routeurs, serveurs
• Couche Physique – Modulation Lora
  • Les bandes de fréquence
  • Le bilan de liaison
  • Etalement de spectre – Chirp
  • Duty Cycle
• Protocole LoRaWAN 1.0 et 1.1
  • Trames LoRaWAN (1.04 et évolutions 1.1)
  • Sécurité des échanges : les clés de chiffrement (1.0) et la mise à jour des clés pour le roaming (1.1)
  • Procédure d’enregistrement
  • Transmission de données utiles (payload) et de données de signalisation (commande MAC)
  • Les metadata
  • Le backend 1.0 (Join Server) – les interfaces – la procédure d’activation OTA
  • Roaming (Passive et Handover Roaming)
• La mise à jour des firmwares avec FUOTA
• Consommation électrique des modules LoRa

Applications LoRa

• Solutions technologiques pour les transceivers LoRa
  • Transceiver Intégré
  • Les Cartes d’extensions (Shield)
• Solutions technologiques et commerciales pour les passerelles LoRa
• Exemple d’applications et cartes de démonstration (Motes)

Introduction à l’IOT et au M2M

• IoT et M2M : Un marché à fort potentiel
• Les domaines d’application des objets connectés d’ici 2020
  • Villes intelligentes (Smart City), Transport Automobile (V2V, assistance ou pilotage automatique), Serious Game, Maison Connectée
  • Internet Tactile : Santé, Smart Grid, réalité virtuelle et environnements virtuels haptiques partagés, Capture Vidéo Collaborative

Architecture du M2M

• Architecture M2M de l’ETSI
  • Domaine des dispositifs
  • Domaine réseau
  • Domaine des applications
• Interconnexion entre chacun des domaines
  • Passerelles
  • Capacité de Service
• Modèle Web Orienté Service (WebService)
  • Architecture REST
  • Protocole SOAP
  • Framework et API

Panorama des technologies de communication pour l’IoT/M2M

• WAN (xDSL, FTTx, Cellulaire)
• LPWAN : des réseaux émergents (Sigfox, LoRa, QoWiSio) et le réseau LTE : LTE-M, NB-IoT, EC-GSM
• LAN (Ethernet, WiFi, PLC)
• WPAN (BLE, Zigbee, Zwave, 6LoWPAN) : Le M2M area Network

Le réseau 4G : Machine Type Communication (MTC) – une vision M2M

• Rappel du réseau LTE/EPC
  • Caractéristiques radios
  • Architectures 3GPP- Entités
  • Interfaces – Protocoles mise en jeu
• Concepts majeurs sur l’évolution des terminaux LTE pour le M2M: Cat-1, Cat-0, Cat-M1, Cat-NB1
  • Optimisation de la puissance
  • Réduction du débit
  • Gestion de la priorité des dispositifs (LAPI) et procédure de recherche des cellules
  • Le module USIM et la carte eUICC (embedded UICC)
• Evolution du RAN
  • Concept radio
  • TTI bundling/ HARQ retransmission/ Repetition/ Code
  • Spreading/ RLC segmentation/ Low rate coding/ Low modulation order/
  • New Decoding Techniques
  • Power Boosting
  • Impacts sur les Canaux physiques (PBCH, PRACH, PDCCH/PUCCH, PDSCH/PUSCH) et de synchronisation (PSS, SSS)
  • PSM et eDRX
• Evolution du cœur de réseau
  • SDT et MME optimisé pour les SDT
  • Signalisation – Call Flow
  • Interconnexion des réseaux
  • CIoT EPS Optimisation (User Plane et Control Plane)
• Procédures MTC
  • Attachement UE-MTC
  • Triggering Device
  • Congestion et surcharge: Paramètres de configuration NAS de l’UE (EFnasconfig)

La 5G pour un monde d’objets connectés

• Couche Physique
  • Les nouvelles bandes de fréquence
  • L’approche massive MIMO
  • NOMA (Non Orthogonal Multiple Access)
• Convergence des technologies sans fil
  • Cloud RAN
  • Virtualized RAN
• Evolution du cœur de réseau
  • Virtualisation, NFV
  • SDN (GMPLS, Distributed Cloud)
  • Résilience, sécurité
  • DECOR ( Dedicated Core networks) :  Mises en oeuvre d’un cœur réseau pour l’IoT – Network Slicing
• Les services M2M potentiels
  • Internet tactile

L’architecture, interfaces et procédures du réseau LTE

• La normalisation LTE et VoLTE (3GPP, OMA,…)
• Architecture et entités EPC et E-UTRAN
• eNode B, MME, SGW, PDN-GW, PCRF, HSS/EIR,…
• L’interface Radio: OFDM, OFDMA, PDSCH, PDCCH, PUSCH, PUCCH
• Interfaces Réseaux: X2, S1, S5/S8, S11 et protocoles: S1-AP, X2-AP, GTP, Diameter
• Principales procédures : connectivité radio, attachement, sécurité, localisation, gestion des sessions

Les Fonctions Radio

• Gestion des bearers (services data et voix): GBR/non-GBR, QoS, QCI, ARP (préemption)),
• Scheduling (dynamique, semi persistent) – DRX
• Fonction TTI Bundling
• Compression des headers IP avec RoHC,

CS-Fallback

• Principes de fonctionnement
• Procédures CS-FB
• CF-FB versus VoLTE

L’IMS (IP Multimedia Subsystem)

• Normes – Historique – Pourquoi l’IMS ?
• Architecture IMS et ses entités fonctionnelles : P-CSCF (AF), I-CSCF, S-CSCF, HSS, MGCF, MGW/SGW, AS
• Procédures d’enregistrement – signalisation SIP et Diameter
• Etablissement de session multimédia – signalisation SIP et Diameter
• Architecture de services – serveurs d’application – invocation des services
• Convergence fixe-mobile à travers l’IMS: 3GPP, 3GPP2, TISPAN, …

Le service voix : VoLTE

• Pourquoi la VoLTE ? Avantages et risques
• Profil voix IMS – Les codeurs AMR & AMR-WB
• Procédures VoLTE
• Mobilité intra E-UTRAN et Inter-systèmes
• Services VoLTE – support du SMS

ICS (IMS Centralized Service)

• Rôles de l’entité SCC AS
• Evolution du réseau de l’opérateur : MSC Server Enhanced for ICS et l’entité HSS
• Fonction T-ADS
• Fonction SR-VCC dans les architectures LTE & IMS
• Ancrage vers l’IMS. Etude d’un Mobile Originated Call (Identité IMRN) et d’un MTC (Identité CSRN)
• Procédures impactant SR-VCC
• Evolutions : e-SRVCC (ATCF/ATGW), v-SRVCC, r-SRVCC. L’identité ST-SRN

WiFi-Calling

• Architecture du VoWiFi (trusted et non trusted WiFi): Entités ePDG/HeNB-GW, AAA
• Interfaces SWm, SWu, S2b
• Procédure d’enregistrement (AAA/HSS), procédure de session d’appel vers l’IMS
• Création d’un tunnel IPsec
• Qualité de service QCI/PCRF
• Handover VoWiFI/LTE

Vers les services multimédias (RCS)

Rappel

• Les réseaux fixe et mobile
• Le protocole SIP
  • Les éléments Proxy, Registrar
  • Les mécanismes de routage

Architecture de l’IMS

• Pourquoi l’IMS?
• Les différents standards: 3GPP/OMA/TISPAN/IETF
• Les éléments et leurs rôles :
  • P-CSCF, I-CSCF , E-CSCF et S-CSCF
  • HSS, SLF
  • AS, MRF, MRB
  • IBCF/TrGW, BGCF, MGCF, MGW
• Les extensions SIP et le protocole DIAMETER spécifiques à l’IMS
• Les différentes types d’identités : Privées (IMPI), Publiques (IMPU), PSI
• Le profil abonné
  • Initial Filter Criteria (IFC)
• TP : Provisionning d’un profil abonné dans le HSS

Les scénarios d’appel dans l’IMS

• Enregistrement d’un abonné –  call flow – Roaming IMS
• Les différentes méthodes d’authentification
  • Digest
  • AKA
  • NASS Bundled Authentication
  • GPRS-IMS Bundled Authentication
• TP : Enregistrement d’un abonné IMS en Digest
• TP : Analyse de traces opérationnelles sous Wireshark
• Établissement et routage d’appel – call flows
• TP : Appel direct entre 2 abonnés IMS
• TP : Analyse de traces opérationnelles sous Wireshark
• Interconnexion avec le Legacy et les réseaux tiers VoIP,
  • ENUM
  • Trunk SIP (Profil SIP) – Réseau IP via IPX
  • Réseau PSTN
  • La portabilité

Mécanismes d’invocation des services IMS

• Invocation des services
  • En mode Originating
  • En mode Terminating
• Les serveurs d’applications
  • Ex: SIP Servlet
• TP : Invocation d’un serveur de téléphonie (TAS)
• TP : Analyse de traces opérationnelles sous Wireshark

IMS dans un contexte VoLTE

• Architecture VoLTE
• Etablissement d’appel et QoS (PCRF)
• Continuité de services – ICS (IMS Centralized Service) – SCC AS
  • Fonction T-ADS
  • Fonction SRVCC (Hand-over inter-systèmes, ATCF/ATGW)
• VoWifi
  • Architecture – Interfaces
  • Principes de fonctionnement – Handover VoWiFI/VoLTE

Les services dans l’IMS

• Telephony AS (TAS)
• joyn et Rich Communication Suite (RCS)
  • Les standards GSMA
  • Network Address Book (XDMS)
  • Le service de Presence
  • Partage de fichiers (Utilisation de MSRP)
• TP : Mise en oeuvre d’un service  de  présence
• TP : Service de Chat, échange  de fichiers/photos via le protocole MSRP
• TP : Analyse de traces opérationnelles sous Wireshark

Introduction: Qu’est-ce que l’IPTV?

• Types de déploiement
  • IPTV
  • WebTV
• Les services IPTV
  • Live TV
  • Services VOD (VOD, Time shifting, Catchup TV, Start Over)
  • Personal Video Recording (PVR, NPVR)
  • Electronic Program Guide, Insertion de pubs
• Les organismes de standardisation

Système IPTV et ses composants

• L’architecture
• La tête de réseau (IRD, Video Router, Encodeurs)
• Le portail IPTV ou Middleware
• Les plateformes VoD et CDN
• Les réseaux d’accès (DSL, FTTH)
• Digital Home Network & Set-Top-Box
• La sécurité des contenus (CAS, DRM)

Les médias Vidéo et Audio

• Signal vidéo: les fondamentaux
• Image numérique (Résolutions, Image ratio,…)
• La compression: codecs
  • MPEG2 et MPEG4 et profils associés, comparaison
  • Autres formats : VC-1, SVC

Le transport sur IP

• Multiplexage et MPEG2TS
  • ES, PES, Transport Stream, PID, et tables PSI
• MPEG2-TS et chiffrement (ECM, EMM)
• Définitions des normes DVB
• La mise en paquets (UDP/IP vs RTP/UDP/IP)

Procédures

• Services Live: de la tête de réseau à la STB
  • Transport IP Multicast: IGMP/PIM-SSM, IGMP Snooping
  • Introduction au multicast sur les réseaux MPLS P2MP
  • Content Delivery Network
  • Zapping
• Services VoD
  • RTSP / RTP
  • HTTP progressive download, HTTP adaptive streaming
  • VoD et Content Delivery Network
  • Procédures d’achat et de lancement d’une VoD

QoS et disponibilité réseau

• Les contraintes de QoS
• QoS et contrôle d’admission
• Mécanismes de niveau applicatif
  • Retransmission RTP, FEC

A propos du trafic OTT  (Over The Top)

• Les contraintes pour les opérateurs
• Le modèle wholesale
• Le modèle de cache transparent

Introduction à la TV mobile

• DVB-H & DVB-SH
• MBMS

Architectures de bout en bout

• Architectures IPTV
  • ADSL en zone éligible (ZE), en zone non éligible (ZNE)

Evolutions IPTV

• IPTV et NGN (IMS)

Introduction

• Rappels sur les réseaux fixes (RTC + ADSL)
• Rappels sur les réseaux mobiles

Les réseaux d’entreprises

• Architectures
• Les éléments (PABX, Terminaux)
• Les centres de contacts
• Les services associés

Les concepts de base du NGN

• Principe de fonctionnement
• Vocabulaire (MGW, Proxy, GK, …)
• Evolution du PABX au PBX IP
• Les intérêts de ces nouvelles architectures

La voix sur IP

• Les principes essentiels
• La notion de codecs

La signalisation de la voix sur IP

• Historique : H.323, MGCP, SCCP, H.248/MEGACO
• Le protocole SIP

Les interconnexions d’IPBX

• Interconnexion via le RTC
• Interconnexion SIP trunking (SIP Forum)
• Session Border Controller

Centrex IP

• Qu’est ce qu’un Centrex IP?
• Exemple d’architecture
• Services évolués
• Comparatif Centrex IP / IPBX

Evolution vers l’IMS

• Les enjeux
• L’architecture IMS
• Business trunking selon TISPAN
• Centrex IP selon TISPAN

Les nouveaux services

• Services multimédias
• Convergence Web/SIP
• Evolution des centres d’appels
  • Multicanaux
  • Web Agents

Les réseaux fixes

• Présentation générale des différents équipements
• Les fonctions d’un réseau fixe (RTC + ADSL)
• Les services associés

Les réseaux mobiles

• Présentation générale des différents équipements
• Les fonctions d’un réseau mobile (du GSM à la 4G)
• Les services associés

Les réseaux d’entreprises

• Présentation générale des différents équipements
• Les fonctions d’un réseau d’entreprise
• Les services associés

Les concepts de base du NGN

• Principe de fonctionnement
• Vocabulaire (Box, GK, Proxy, …)
• Les intérêts de ces nouvelles architectures

La voix sur IP

• Les principes essentiels
• La notion de codecs

La signalisation de la voix sur IP

• Historique : H.323, MGCP
• Le protocole SIP

Le transport de la voix sur IP

• Impact sur la qualité vocale
• Les protocoles de transport

Les nouveaux réseaux d’accès IP

• La fibre optique (FTTH, FTTB,…)
• Le Wi-Fi
• 4G LTE

La nouvelle architecture tout IP : IMS

• Les enjeux
• Les principes de base
• Les nouveaux services

La convergence fixe-mobile

• Enjeux et objectifs
• Les architectures Femtocell
• La VoLTE

Evolution du Legacy vers l’IMS

• Evolution des architectures des réseaux mobiles
  • 3G, HSDPA/HSUPA
  • NGN R4
  • LTE/SAE
• Evolution des architectures fixes
  • NGN Class 4
  • NGN Class 5
• Pourquoi l’IMS ?
  • La convergence fixe-mobile

Standardisation de l’IMS

• 3GPP R5 / R6 / R7 / R8 / R9 / R10 / R12 / R13
• IETF
• Open Mobile Alliance
• ETSI TISPAN

Architecture de l’IMS

• Les éléments et leurs rôles :
  • P-CSCF, I-CSCF, E-CSCF et S-CSCF
  • HSS, SLF
  • AS, MRF, MRB
  • IBCF/TrGW, BGCF, MGCF, MGW
• Les protocoles
  • SIP et les extensions 3GPP
  • DIAMETER
  • ENUM

Les profils abonnés

• Identitées privées, publiques
• Les méthodes d’authentification
• Les profils de services
  • Initial Filter Criteria (IFC)
  • Public Service Identity

Les échanges dans l’IMS

• Enregistrement dans l’IMS, étude détaillée du call flow
• Établissement et routage d’appel, étude détaillée du call flow
• Invocation de services, étude détaillée du call flow
• Interconnexion avec d’autres réseaux
  • Réseau IP via IPX
  • Réseau PSTN
• Gestion de la qualité de service (fonction PCRF) – Impact sur le réseau SAE/EPC
• Établissement des appels d’urgence

AAA dans l’IMS

• Architecture de facturation
  • Facturation Offline (CCF)
  • Facturation Online (OCS)
• Sécurité dans l’IMS
  • AKA, IPsec, TLS
  • Generic Bootstrapping Architecture (GBA)

IMS dans un contexte VoLTE

• Architecture VoLTE
• Etablissement d’appel et QoS (PCRF)
• Hand-over inter-systèmes (SRVCC, ATCF/ATGW)

Les services dans l’IMS

• Telephony AS (TAS)
• Services entreprise : interconnexion IPBX, Centrex
• joyn et Rich Communcation Suite (RCS)
  • Les standards GSMA
  • Network Address Book (XDMS)
  • Le service de Presence
  • Partage de fichiers (Utilisation de MSRP)
• Telco 2.0 (Convergence de l’IMS et du WEB), WebRTC

Contexte technologique – historique

• IETF, processus de standardisation
• Présentation et historique de SIP
• RFCs SIP
• Groupes de travail SIP
• Panorama du marché
• Cas d’usage de SIP (Réseau d’entreprise / iPBX, opérateurs / IMS / VoLTE, …)
• Rappel sur la genèse de SIP

Introduction à SIP

• Pile de protocole, DNS
• Terminologie
• Un exemple simple d’appel – signalisation et flux média
• Caractéristiques de SIP
• Structure du protocole SIP
• Requêtes et réponses SIP
• Composition des messages SIP

Adresses et URIs

• SIP URI, SIPS URI
• Tel URI (E.164)
• Format d’adresses et « name-addr»
• Utilisation des adresses en SIP

Niveau transaction, dialogue et session média

• Transaction
• Dialogue
• Appel direct : étude de cas
• Construction des messages SIP
• Utilisation des headers
• Session média et early media : RTP, SDP et MSRP
• DTMF, fax/IP (T.38)

Couches de transport et d’encodage

Fonction Registrar

• Rôle et localisation du Registrar
• Mécanisme d’enregistrement d’un terminal
• Gestion des enregistrements

Fonction Proxy, Redirect serveur et Back-to-Back

• Famille de Proxy
• Type de Proxy stateful / stateless
• Spirale et boucle
• Mécanisme de routage des messages
• Loose routing / Strict routing
• Opération de forking
• Serveur de redirection
• Serveur Back-to-Back

Sécurité et authentification

• Introduction
• Utilisation de IPsec
• Utilisation de TLS
• Mécanismes d’authentification
• S/MIME
• Faiblesses des mécanismes de sécurité en SIP

Extensions SIP

• Principes généraux
• Méthode INFO (RFC 6086)
• « Instant Messaging » (RFC 3428)
• Événements (RFC 6665)
• Méthode PUBLISH (RFC 3903)
• Timers de session (RFC 4028)
• Réponses provisionnelles acquittées
• Méthode UPDATE (RFC 3311)
• Méthode REFER (RFC 3515)
• Header « Replaces » (RFC 3891)
• Supervision de dialogue (RFC 4235)

NAT

• Différents types de NAT
• Problématique
• Solutions pour les flux SIP
• Solutions pour les flux RTP – STUN, TURN, ICE
• SBC / ALG

Interconnexion / SIP trunking

• Passerelles SIP/RTC
• Trunk SIP / profil SIP
• Présentation de SIP-I & SIP-T
• Sécurisation – SBC

Exemples de services – perspectives

• Transfert d’appel, call pickup
• Colored Ring Back Tone
• Présence
• Chat et SMS
• Muticanaux – Visio-conférence
• SIP & WebRTC

Travaux pratiques

• Mise en oeuvre de terminaux SIP, de serveurs Registrar et Proxy
• Mise en oeuvre des services Presence et Instant Messaging
• Analyse des flux de signalisation
• Étude de cas

Contexte technologique et historique

• Architecture générale
• IETF et standardisation
• Présentation et historique de SIP, RFCs SIP
• Panorama du marché

Introduction à SIP

• Pile de protocole, DNS
• Terminologie (UA, registrar, proxy, B2B)
• Caractéristiques de SIP
• Requêtes et réponses

Adresses SIP et URIs

• SIP URI, SIPS URI, Tel URI
• E.164, enum

Architecture d’un réseau

• Fonctions Registrar et Proxy
• Interconnexion de systèmes SIP
• Serveur de redirection
• Du Proxy vers le Back-to-Back server – IPBX – SBC
• Interconnexion avec le RTC
• Trunk SIP
• Centrex IP

Transport de la voix sur IP – procédures SIP

• Signalisation SIP: transaction, dialogue, transport et encodage
  • Enregistrement d’un SIP phone
  • Procédures d’appels – étude de cas
• Flux média
  • session média et early media : SDP, MSRP, DTMF, fax/IP (T.38)
  • usage et comparaison des codecs
  • Impact sur la qualité vocale – mécanismes de QoS

Sécurité et authentification

• Introduction (IPsec, TLS)
• Mécanismes d’authentifications
• Session Border Controller (SBC)

Services SIP

• Principes généraux sur les extensions
• La messagerie instantanée : Chat et SMS
• Framework de notifications
• Le transfert d’appel – la prise d’appel (call pickup)
• La supervision de postes SIP
• La messagerie vocale
• Conférence multimédia

NAT

• Problématique
• Approches et éléments de solutions (RTP symétrique, le media relay, SBC / ALG)

Travaux pratiques

• Mise en œuvre de terminaux SIP, de serveurs Registrar / Proxy et IPBX
• Étude de cas
• Observation de traces et des impacts sur les services