5G HFN – Comprendre l’Hyper Frame Number en détail

5G HFN – Comprendre l’Hyper Frame Number en détail

Aujourd’hui on va voir le concept de l’Hyper Frame Number (HFN) dans la technologie 5G. Ce terme, essentiel pour la gestion des transmissions, joue un rôle clé dans la synchronisation et la sécurité des communications mobiles. Nous allons détailler son fonctionnement, sa place dans la structure temporelle de la 5G, et ses applications techniques.

Qu’est-ce que le Hyper Frame Number (HFN) ?

Le HFN est un compteur utilisé dans les systèmes 5G pour suivre le nombre de trames transmises au-delà d’une période définie. Il s’inscrit dans la couche protocolaire pour garantir une gestion correcte du flux de données et notamment pour les mécanismes de sécurité liés au chiffrement et à l’intégrité des paquets. Le HFN complète les numéros de trames plus courts (par exemple, le Frame Number ou FN) afin d’étendre la portée de numérotation temporelle.

Rôle du HFN dans la structure temporelle 5G

La 5G utilise une organisation temporelle hiérarchisée basée sur plusieurs unités : les symboles, les slots, les subframes, les frames et enfin les hyperframes. Chaque unité a une durée précise et un compteur associé.

• Le Frame Number (FN) compte les frames au sein d’une période limitée.
• Le HFN prolonge ce comptage au-delà de la limite du FN, offrant ainsi un suivi continu et non ambigu des transmissions sur de longues durées.

La taille du HFN dépend de la spécification 3GPP et est souvent codée sur 16 bits, ce qui permet d’avoir un compteur étendu de 65536 hyperframes. Cela permet de maintenir une référence temporelle stable pour le chiffrement et la gestion des sessions.

Fonctionnement du HFN dans la sécurité 5G

Dans le protocole 5G NR, la sécurité des données repose notamment sur des mécanismes de chiffrement et d’intégrité utilisant des clés temporalisées. Le HFN intervient pour éviter les répétitions et les rejets liés à des numéros de trames qui pourraient se répéter rapidement.

Plus précisément :

1. Le HFN s’incrémente à chaque nouvelle frame lorsque le Frame Number revient à zéro.
2. Ce compteur assure un numéro unique sur un intervalle long pour les algorithmes de chiffrement, ce qui évite les failles liées au reusage des mêmes séquences cryptographiques.
3. Le HFN est synchronisé entre l’équipement utilisateur (UE) et la station de base (gNodeB), garantissant la cohérence de la protection des données échangées.

Exemple d’utilisation du HFN

Supposons une session de communication 5G où le Frame Number est codé sur 12 bits, couvrant ainsi 4096 frames. Une fois ce compteur arrivé à 4095, il repart à zéro, ce qui pourrait poser problème pour le chiffrement. Le HFN, codé sur 16 bits, s’incrémente alors pour indiquer la continuité temporelle :

Cette continuité évite toute confusion dans la numérotation temporelle des paquets et renforce la robustesse du protocole.

Importance du HFN dans la gestion des sessions 5G

Au-delà de la sécurité, le HFN facilite la gestion de la session radio sur des durées longues, en maintenant la synchronisation entre les équipements. Par exemple, lors d’une interruption temporaire ou d’un handover entre cellules, la prise en compte du HFN permet de reprendre la transmission sans perte de données ni ambiguïté sur les numéros de trames.

En résumé, le HFN agit comme un « mémoire temporel » prolongé qui garantit la continuité et la cohérence des communications dans un environnement 5G dynamique et sécurisé.

Table récapitulative des caractéristiques du HFN

Pour approfondir, découvrez comment le Frame Number (FN) s’intègre dans la structure temporelle 5G et complète le rôle du HFN dans la sécurisation des transmissions.