5G IAB : Architecture et Fonctionnement de l’Integrated Access/Backhaul

5G IAB : Architecture et Fonctionnement de l’Integrated Access/Backhaul

Aujourd’hui on va voir en détail le concept de 5G IAB, pour Integrated Access and Backhaul, une technologie clé qui permet d’optimiser le déploiement des réseaux 5G en combinant accès utilisateur et transport backhaul sur la même infrastructure radio.

Qu’est-ce que le 5G IAB ?

Le 5G IAB est une architecture réseau où les nœuds radio (appelés nœuds IAB) assurent à la fois la connexion directe aux terminaux utilisateurs (accès) et la transmission des données vers le réseau central (backhaul). Cela évite de déployer systématiquement des liaisons filaires ou fibre optique pour chaque site, ce qui réduit les coûts et accélère la couverture.

Cette approche est particulièrement adaptée aux zones urbaines denses, aux sites difficiles d’accès ou pour des extensions rapides de réseau.

Architecture générale du 5G IAB

• Nœud IAB Donneur : Point d’ancrage avec connexion filaire directe au réseau central (core). Il gère les ressources radio et les fonctions de contrôle.
• Nœuds IAB Relais : Nœuds intermédiaires sans liaison filaire directe. Ils reçoivent et transmettent les données vers le nœud donneur ou vers un autre relais.
• Terminaux Utilisateurs (UE) : Appareils mobiles qui se connectent aux nœuds IAB via la couche accès radio.

Le principe repose sur un maillage radio : un nœud IAB relais peut supporter simultanément les connexions des utilisateurs et acheminer le trafic des autres nœuds IAB, fonctionnant ainsi comme un relais radio intelligent.

Fonctionnement technique du 5G IAB

Le 5G IAB utilise des canaux radio partagés entre accès utilisateur et backhaul. Il repose sur plusieurs éléments techniques :

1. Partage dynamique des ressources radio : La même bande de fréquence est utilisée pour l’accès et le transport, avec un découpage temporel ou spatial pour éviter les interférences.
2. Contrôle centralisé : Le nœud IAB donneur gère la planification radio, alloue les ressources et assure la coordination entre les nœuds relais.
3. Protocole de routage adaptatif : Le routage des paquets s’ajuste en fonction de la topologie radio, avec gestion de la qualité de service et de la latence.
4. Support du MIMO et beamforming : Techniques avancées d’antenne pour améliorer la capacité et la portée du maillage radio.

Cette flexibilité permet une évolution progressive du réseau sans devoir refaire toute l’infrastructure physique.

Avantages de la solution IAB en 5G

• Réduction des coûts d’infrastructure : Moins de déploiement de fibre optique et de câblage.
• Déploiement rapide : Possibilité de couvrir rapidement de nouvelles zones sans travaux lourds.
• Extension flexible : Les nœuds IAB relais peuvent être ajoutés facilement pour étendre la couverture.
• Adaptabilité : La topologie maillée s’adapte aux besoins et à la densité de trafic.
• Amélioration de la résilience : En cas de panne d’un nœud, le routage peut se réorganiser automatiquement.

Limites et défis techniques du 5G IAB

Malgré ses avantages, le 5G IAB présente certains challenges :

• Gestion complexe des interférences : L’utilisation partagée de la ressource radio demande une coordination fine.
• Capacité backhaul limitée : Le débit total est partagé entre accès et transport, ce qui peut limiter la performance globale.
• Latence accrue : Chaque relais ajoute une étape supplémentaire dans le transport des données.
• Gestion de l’énergie : Les nœuds relais doivent être optimisés pour ne pas consommer excessivement.

Cas d’usage et déploiements typiques

Le 5G IAB trouve sa place dans différents scénarios :

• Zones urbaines denses : Pour densifier rapidement la couverture dans des zones à forte demande sans pose massive de fibre.
• Sites temporaires : Événements ou chantiers nécessitant une couverture rapide et temporaire.
• Zones rurales ou difficiles d’accès : Où la pose de câbles est coûteuse ou impossible.
• Extension de réseaux privés industriels : Pour une connectivité flexible dans des usines ou sites distants.

Exemple simplifié de chaîne IAB

Chaque relais reçoit les données du nœud supérieur et les transmet aux utilisateurs ou au nœud inférieur selon le sens du trafic.

Le 5G IAB modifie profondément les modes de déploiement réseau et prépare le terrain pour une 5G plus flexible, évolutive et économique.

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