5G DC : Comprendre le Dual Connectivity en profondeur

5G DC : Comprendre le Dual Connectivity en profondeur

Aujourd’hui on va voir en détail ce qu’est le Dual Connectivity (DC) en 5G, un mécanisme fondamental pour permettre aux équipements utilisateurs de tirer parti de plusieurs connexions radio simultanées. Ce concept joue un rôle clé dans la continuité de service, l’amélioration des débits et la gestion efficace des ressources dans des réseaux hétérogènes.

Définition de la Dual Connectivity

La Dual Connectivity (DC) est une fonctionnalité des réseaux mobiles qui permet à un terminal (UE – User Equipment) d’établir simultanément une connexion avec deux nœuds distincts : un nœud principal (Master Node – MN) et un nœud secondaire (Secondary Node – SN). Le MN est généralement responsable du contrôle, tandis que le SN complète les capacités radio et peut contribuer à l’augmentation du débit.

Architecture DC dans un environnement 5G

La 5G DC est implémentée dans le cadre du Non-Standalone (NSA) et du Standalone (SA). Dans le mode NSA, la 5G est déployée avec une ancre LTE, tandis que dans le SA, la connectivité duale peut s’établir entre deux gNodeB (gNB). L’UE gère alors simultanément des connexions vers les deux stations.

Fonctionnement du DC : plan de contrôle et plan utilisateur

Le plan de contrôle (Control Plane) est géré par le MN. Il conserve le lien principal avec le cœur de réseau. Le SN est ajouté pour étendre la capacité radio, sans forcément interagir avec le cœur. Dans le plan utilisateur (User Plane), les données peuvent transiter via les deux nœuds selon les configurations de DC, offrant ainsi une agrégation dynamique des ressources radio.

Avantages de la Dual Connectivity

• Continuité de service : réduction des interruptions lors de la mobilité inter-nœuds.
• Amélioration des débits : agrégation des ressources radio de plusieurs cellules.
• Meilleure couverture : complémentarité entre différentes bandes de fréquence.
• Flexibilité : l’UE peut rester connecté à un nœud LTE tout en exploitant la 5G.

Types de Dual Connectivity

1. EN-DC (E-UTRA NR Dual Connectivity) : combinaison d’un eNodeB en ancre (LTE) et d’un gNodeB comme nœud secondaire (5G). Très utilisé dans les déploiements NSA.
2. NE-DC (NR E-UTRA Dual Connectivity) : le gNB est l’ancre, et l’eNB agit comme nœud secondaire. Moins courant, mais permet une bascule plus douce vers la 5G standalone.
3. NR-DC (NR Dual Connectivity) : deux gNodeB connectés ensemble. Représente l’architecture typique des réseaux 5G en mode SA.

Conditions pour activer la Dual Connectivity

• Support de la fonctionnalité DC par l’UE.
• Coordination entre les nœuds d’accès radio via le Xn interface (ou X2 dans le cas de LTE).
• Politique du réseau permettant l’activation de la DC selon le profil utilisateur ou la charge réseau.

Protocole et interfaces utilisés

Les interfaces Xn et X2 sont utilisées pour la coordination entre nœuds. Le protocole PDCP (Packet Data Convergence Protocol) gère la distribution des paquets entre les deux liaisons. Le RLC (Radio Link Control) peut fonctionner en mode split ou non-split, selon si le PDCP est distribué ou dupliqué entre les nœuds.

Scénarios d’usage typiques

• Zones périurbaines : le LTE fournit la couverture tandis que le 5G NR offre de hauts débits ponctuels.
• Industriel / IoT : la faible latence de la 5G est exploitée tout en gardant une résilience LTE en parallèle.
• Environnement dense : deux gNB coopèrent pour répartir la charge utilisateur sur plusieurs bandes.

Défis et considérations techniques

• Gestion de la mobilité : le handover entre nœuds DC nécessite une coordination précise.
• Synchronisation : la synchronisation temporelle entre MN et SN est critique pour éviter la perte de paquets.
• QoS et priorisation : le réseau doit gérer les flux de données selon la QoS définie sur chaque lien.
• Consommation énergétique : l’usage de deux radios simultanées peut impacter l’autonomie de l’UE.

En maîtrisant la Dual Connectivity en 5G, les opérateurs peuvent proposer des services plus robustes, tout en optimisant leurs déploiements radio. Ce mécanisme s’avère indispensable pour accompagner la transition vers des réseaux 100% 5G.

Pour aller plus loin, découvrez comment le Dynamic Spectrum Sharing permet de maximiser l’usage des bandes LTE et NR sur un même spectre.