Scénario du déploiement de la 5G

Selon le consortium 3GPP, version 15, la technologie 5G peut être classée en deux sous réseaux : un réseau autonome SA pour stand alon (1) et un réseau non autonome NSA pour non stand alone (2).

Un réseau NSA c’est un réseau qui combine les cellules radio 5G NR (new radio) et les cellules 4G en utilisant une connectivité duale (dual connectivity) pour offrir un accès radio et le réseau core peut être un réseau core 4G (EPC pour evolved paquet core) ou un réseau core 5G (NGC pour new generation core). Quant au réseau SA, il utilise seulement un seul réseau d’accès (cellules radio LTE ou cellules 5G NR) et un réseau core unique (EPC ou NGC). Donc, il est possible d’intégrer des éléments de différentes générations dans différentes configurations avec la 5G : SA et NSA.

Avec l’avènement de la 5G, plusieurs pays s’apprêtent à se lancer dans l’aventure 5G et le problème majeur auquel les opérateurs télécoms auront à faire c’est comment assurer, d’une façon optimale, la migration de la 4G vers la 5G.

Mais avant de vous proposer les différents scénarios de passage de la 4G vers la 5G, il serait important de relater les différentes options 3GPP.

Le déploiement de la 5G se fait selon deux solutions 3GPP : SA et NSA et conformément à la figure ci-dessous, on distingue 3 options NSA (options 3, 4 et 7) et 2 options SA (options 2 et 5).

Figure 1 : options 3GPP de déploiement de la 5G

Option 3 : Dans cette option, l’EPC (core 4G) est réutilisé et l’interconnexion entre les différents éléments se fait selon trois sous options : 3, 3A et 3X. L’option 3X (combinaison de 3 et 3A), de par son architecture, permet un débit meilleur par rapport aux deux autres options et ce à cause de la fonctionnalité « Split bearer » qui permet la transmission de données d’une façon simultanée vers la 4G et la 5G. Cette option utilise LTE eNodeB comme master (à cause du CP reliant EPC à LTE radio) et gNB (5G NR) comme standby.

Option 4 : se décline de deux sous options 4 et 4A. Dans cette option 4, gNB NR agit comme master tandis que LTE ng-eNB comme standby. Dans cette option, le déploiement du core 5G est obligatoire et la différence entre 4 et 4A est basée selon que les données du plan utilisateur sont transmises vers 4G directement ou à travers NR. Cette option permet de tirer profit de tous les avantages et services de la 5G.

Option 7 : C’est une option similaire à l’option 3, elle utilise le core 5G et LTE ng-eNB agit comme master et NR gNB comme secondaire. Dans cette option, eNB subit un upgrade et devient ng-eNB pour supporter le core 5G. Pour des fréquences > 6 GHz, cette architecture peut supporter le réseau par tranche (slicing) et desservir les zones hot spot.

Notons au passage que le concept du réseau slicing est un découpage d’un réseau en plusieurs tranches virtuelles (appelées slice). Chacune de ces slices est constituée en fonction des cas d’utilisation qu’elles supportent, dans l’optique de fournir un niveau de performance adapté en termes de débits, de latence, de couverture etc.

Option 5 : Dans cette option le réseau est en transition vers le NGC mais continue à utiliser l’accès LTE. Dans ce cas le LTE est un réseau d’accès évolué qui comprend la nouvelle signalisation sachant que la majorité des avantages de la 5G proviendront de la migration vers une nouvelle radio, cette option semble peu probable.

Option 2 : L’option SA, qui ne repose pas sur LTE, permet aux opérateurs d’atteindre le plein potentiel de la 5G NR. Ce scénario de déploiement sera important dans les zones ou il n’y a pas de réseau 4G et l’opérateur doit déployer un réseau 5G à part entière. Ce scénario de déploiement est particulièrement adapté aux zones qui n’ont pas de système LTE hérité et un accès E-UTRA évolué.

Elle est importante dans la mesure où elle offrira aux opérateurs d’implémenter l’ensemble des cas d’utilisation de la 5G et dont les pilliers s’articulent autour des points suivants :

*eMBB (enhanced mobile broadband): pour apporter du très haut débit et dont l’objectif d’améliorer le confort d’usage pour les utilisateurs et favoriser le déploiement de solution cloud.

*URLLC (ultra reliable low latency): pour réduire la latence et cette réduction est fondamentale dans les communications M2M.Aussi, la faible latence permet aussi la télé-chirurgie permettant d’opérer un patient à distance via un robot. A cela s’ajoute d’autres applications comme la réalité virtuelle et la réalité augmentée.

*MMTC (massive machine type communications): Quant à ce troisième pilier, il permet la communication entre plusieurs objets possédant des objectifs variés en qualité de service. Une faible consommation énergétique alliée à un débit restreint est nécessaire pour ce type de services. Comme exemples d’application : le suivi à distance de conteneurs ou le relevé à distance e certaines grandeurs d’environnement comme la température, l’humidité etc.

Au vu de la présentation et l’étude des différentes options, 3GPP, de déploiement de la 5G, il est évident de constater que l’option 3, de part certains avantages, est considérée comme le scénario de migration vers la 5G le plus agile. En effet, la réutilisation de la partie coré 4G (EPC), le maintien des anciennes interfaces et avec la possibilité de réutiliser de la voix sur LTE (VoLTE), le déploiement de cette option, au départ, devient la plus attractive pour la majorité des opérateurs télécoms.

Pour tirer profit de certains cas d’utilisation de la 5G comme la QoS et le réseau slicing par exemple, il obligatoire d’aller vers le déploiement du coré 5G en adoptant l’option 7. Cette option, est similaire à l’option 3, utilise aussi la connectivité duale pour aggréger des bandes NR et LTE. Pour des bandes de fréquence supérieures à 6 GHz, le déploiement des zones hot spot serait possible.

Dans le cas où la bande de fréquence est inférieure à 6 GHz, le recours à l’option 4 devient attractif et ce afin d’assurer l’extension de la couverture.

La solution optimale de déploiement de la 5G, qui n’est pas unique, est étroitement liée à plusieurs facteurs dont les principaux :

·       Niveau d’investissement pour mettre à niveau les sites 4G pour supporter eLTE (options 4,5 et 7);

·       La disponibilité du spectre fréquentiel pour supporter la 5G et certaines fonctions comme le partage dynamique du spectre (DSS);

·       Avancement dans le processus de refarming des fréquences 2G/3G, 2G/4G et 3G/4G.

Normalement, il est possible d’envisager plusieurs scénarios de déploiement de la 5G selon les besoins et les zones à couvrir.

Aussi, le déploiement de certaines options, non 3GPP, est possible. A titre d’exemple, on peut envisager la migration vers le NR, mais en conservant le core EPC comme réseau principal.

Figure 2 : Option non 3GPP

Cette option n’est pas attractive pour les opérateurs, puisque tout opérateur disposant d’un EPC se contentaient d’un réseau LTE.

Il existe de nombreux scénarios de déploiement de la technologie 5G par les opérateurs télécoms. Selon les objectifs à atteindre, en fonction des investissements réseaux réalisés et ****, l’identification de l’approche, qui convient le mieux pour un opérateur, serait arrêtée.

A travers cette présentation des différentes approches pour déployer la 5G, j’ai essayé de mettre en évidence le scénario le plus attractif pour les opérateurs télécoms. Un tel scénario sera considéré comme une étape initiale avant le déploiement final de la 5G NR SA permettant aux OPEs d’atteindre le plein potentiel de la 5G.

Par Wahid Ait Bennani expert en radiocommunication.