5G SA : architecture et fonctionnement détaillés

5G SA : architecture et fonctionnement détaillés

Aujourd’hui on va voir en détail le concept de 5G SA, ou 5G StandAlone, une architecture réseau essentielle pour comprendre les évolutions majeures de la 5G. Cette version indépendante du réseau 5G révolutionne les capacités offertes par la technologie en supprimant la dépendance aux infrastructures 4G. On analyse son architecture, ses avantages, ainsi que ses implications techniques.

Qu’est-ce que la 5G SA ?

La 5G SA (StandAlone) est une configuration réseau où l’intégralité du réseau est basée sur la technologie 5G, y compris le plan de contrôle et le plan utilisateur. Contrairement à la 5G NSA (Non StandAlone), qui utilise encore une partie de l’infrastructure 4G pour gérer le contrôle, la 5G SA fonctionne de façon totalement autonome. Cela permet d’exploiter pleinement les capacités natives de la 5G, notamment en termes de latence, débit et flexibilité.

Architecture de la 5G SA

L’architecture 5G SA repose principalement sur le concept de Service-Based Architecture (SBA) dans le cœur réseau 5G (5GC). Ce cœur réseau est conçu pour être modulaire, flexible et orienté services.

1. Le cœur réseau 5G (5GC) :
   • Service-Based Architecture (SBA) : Le 5GC est constitué de fonctions réseau exposant des services via des APIs, facilitant la scalabilité et l’intégration rapide.
   • Fonctions principales : AMF (Access and Mobility Management Function), SMF (Session Management Function), UPF (User Plane Function), AUSF (Authentication Server Function), UDM (Unified Data Management), PCF (Policy Control Function).
   • Séparation claire entre plan de contrôle (signaling) et plan utilisateur (data).
2. Le réseau d’accès 5G (RAN) :
   • Utilisation des stations de base 5G NR (New Radio).
   • Connectivité directe avec le cœur 5G sans passer par la 4G.
   • Support du slicing réseau permettant de segmenter le réseau selon les besoins des services.

Fonctionnalités clés et avantages de la 5G SA

• Latence ultra-faible : La 5G SA permet d’atteindre des latences de l’ordre de la milliseconde, essentielle pour les applications temps réel comme l’automatisation industrielle ou les véhicules autonomes.
• Débit amélioré : L’absence de dépendance à la 4G permet d’exploiter toute la bande passante disponible avec la technologie 5G NR.
• Réseau découpé (network slicing) : La 5G SA offre la possibilité de créer plusieurs réseaux virtuels sur la même infrastructure physique, adaptés aux différents cas d’usage (IoT, mobile broadband, mission critical).
• Mobilité et gestion avancée : Grâce à l’AMF, la gestion de la mobilité est plus fine, avec des possibilités accrues de handover entre différentes cellules 5G.
• Optimisation du réseau : Le cœur 5G modulaire permet une évolution plus rapide des services et des protocoles grâce à l’architecture orientée microservices.

Différences techniques entre 5G SA et 5G NSA

Déploiement et cas d’usage

Le déploiement de la 5G SA nécessite une refonte complète des infrastructures réseau. Les opérateurs doivent installer un cœur 5G dédié et mettre à niveau les stations de base vers le 5G NR. Cette architecture est particulièrement adaptée aux secteurs industriels, à la santé, à l’automobile connectée et aux services nécessitant une très faible latence et une grande fiabilité.

Un exemple typique est la fabrication intelligente où des robots collaboratifs communiquent en temps réel via un réseau 5G SA, garantissant ainsi une synchronisation parfaite et une sécurité renforcée. De même, la 5G SA permet la gestion massive d’objets connectés (IoT) avec une qualité de service adaptée à chaque profil.

Conclusion

La 5G SA marque un tournant dans la technologie mobile en proposant une infrastructure complètement indépendante de la 4G, optimisée pour répondre aux besoins les plus exigeants. Elle ouvre la voie à de nouvelles applications, avec des performances réseau renforcées et une architecture flexible. Sa mise en place nécessite des investissements mais offre un potentiel considérable pour la transformation numérique.

Pour aller plus loin, découvrez comment la 5G URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communication) complète la 5G SA pour les applications critiques.