Formation – Architectures et plateformes de services
SE25 – Comprendre la 5G et les évolutions du cœur de réseau
Cette formation est destinée à présenter la mise en place de la 5G et à comprendre les évolutions du cœur réseau. Concernant le déploiement de la 5G, la première étape consiste à mettre en place un accès radio 5G (5G New Radio sub 6GHz puis ensuite un accès mmWave) sous le contrôle de l’accès radio 4G et progressivement sous le contrôle du cœur réseau 4G. Cette première phase est nommée 5G en mode Non Standalone (non autonome). Dans une deuxième phase, le cœur réseau 5G contrôlera les accès radios 4G et 5G. On parle alors de mode Standalone (autonome). Le cœur réseau évolue également afin de pouvoir gérer à la fois des smartphones à très hauts débits, des communications machines à très faible latence et un nombre élevé de dispositifs à faibles débits et à latences élevées.
Objectifs :
A l’issue de la formation, vous pourrez:
- Expliquer la différence entre le déploiement en mode Non Standalone et en mode Standalone
- Décrire l’architecture d’un réseau 5G et les évolutions du cœur réseau de la 4G à la cible 5G
- Appréhender les principales procédures
- Comprendre l’évolution du réseau pour prendre en compte les besoins de l’IOT
Le fil conducteur de la formation est d’aborder et d’expliquer les points suivants :
- Déploiement de la 5G en mode Non Standalone et en mode Standalone
- Description de l’architecture 5G
- Evolution du cœur réseau 4G vers la 5G : le 5GC
- SDN
- NFV
- Network Slicing
- La couche transport (User Plane) et la couche de signalisation (Control Plane)
- signalisation du cœur réseau vers les eNb, eLTE eNb, gNb
- interface de transport entre eNb et gNb : Agrégation de canaux
- interfaces de signalisation entre le NG et la 5G RAN.
- Les procédures de connexion DATA :
- sur le réseau 4G : La mise en place de bearers EPS avec la QoS
- sur le réseau 5G : La mise en place de PDU et la prise en charge d’un chaînage de service dynamique en fonction des flux IP (eMBB)
- L’évolution du réseau des objets connectés portés par la 4G (LTE-M et NB-IoT) à forte latence (MTC/eMTC) vers le mMTC 5G et vers les dispositifs à très faible latence (URLCC)
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
- Fonctions ePC virtualisées
- 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
- Description des entités NF : Network Function
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
- Optimisation de la batterie :
