Comprendre la 5G NSA (Non StandAlone) : architecture et fonctionnement

Comprendre la 5G NSA (Non StandAlone) : architecture et fonctionnement

Aujourd’hui on va voir en détail ce qu’est la 5G NSA, ou Non StandAlone, une architecture clé dans le déploiement progressif de la 5G. Cette solution combine les réseaux 4G existants avec la nouvelle génération 5G pour offrir une expérience améliorée tout en s’appuyant sur l’infrastructure LTE déjà en place.

Définition et principes de la 5G NSA

La 5G NSA est une architecture où le réseau 5G est déployé en complément du réseau 4G LTE, sans remplacement complet de ce dernier. Le cœur du réseau reste en 4G (EPC – Evolved Packet Core), tandis que la couche radio intègre à la fois des cellules 4G et 5G. Cela permet d’introduire la 5G rapidement sans devoir refondre entièrement l’infrastructure réseau.

Dans ce mode, la signalisation et la gestion de la mobilité restent principalement assurées par le réseau 4G, tandis que les données utilisateur peuvent transiter par la 5G NR (New Radio) pour profiter de débits plus élevés et de latence réduite.

Architecture technique de la 5G NSA

1. Contrôle par le réseau 4G : Le Master Node est la station de base LTE (eNodeB) qui gère la connexion initiale et la mobilité.
2. Transmission de données via 5G NR : Le Secondary Node est la station 5G NR (gNodeB) qui assure une liaison radio supplémentaire, augmentant la capacité et la vitesse.
3. Réseau cœur : Le réseau EPC LTE continue de gérer les fonctions comme l’authentification, la gestion de session, et la mobilité.

Cette architecture est souvent appelée « EN-DC » (E-UTRA NR Dual Connectivity), indiquant que le terminal est simultanément connecté aux réseaux LTE et 5G NR.

Fonctionnement détaillé du mode NSA

• Connexion initiale : L’UE (User Equipment) établit d’abord une session avec le réseau 4G, qui joue le rôle principal dans le contrôle.
• Activation du lien 5G : Une fois connectée en 4G, la session 5G NR est ajoutée pour compléter la capacité de transmission.
• Multiplexage des données : Les données utilisateur sont réparties entre les deux radios, optimisant le débit et la latence.
• Gestion de la mobilité : L’UE reste attaché au réseau 4G pour la signalisation et la continuité, ce qui simplifie le handover et l’interopérabilité.

Avantages et limites de la 5G NSA

Cas d’usage typiques de la 5G NSA

La 5G NSA est adaptée aux environnements où la montée en débit et la gestion de la congestion sont prioritaires sans modifier profondément le réseau. Par exemple, elle est souvent utilisée dans les zones urbaines denses pour améliorer la capacité des réseaux mobiles lors d’événements ou dans des zones à forte demande.

Elle est aussi employée dans la transition vers la 5G, offrant une expérience utilisateur améliorée sur smartphone, streaming vidéo haute définition, et jeux en ligne. Cependant, pour des cas nécessitant de la très faible latence ou une segmentation fine du réseau, la 5G StandAlone sera préférable.

Différences entre 5G NSA et 5G StandAlone (SA)

• Réseau cœur : La NSA utilise le cœur LTE (EPC), tandis que la SA repose sur le cœur 5G natif (5GC).
• Autonomie du réseau : La SA permet un fonctionnement indépendant sans réseau 4G sous-jacent.
• Fonctionnalités avancées : La SA active des fonctions comme le slicing réseau, la gestion ultra-fine des ressources, et une latence plus faible.
• Complexité : La SA nécessite une refonte plus complète de l’infrastructure, ce qui allonge les délais de déploiement.

Exemple simplifié d’enchaînement de connexion en NSA

1. L’UE se connecte au eNodeB LTE et établit la session initiale.
2. Le réseau active un lien secondaire 5G NR via le gNodeB.
3. Les données utilisateur sont réparties entre LTE et 5G NR, augmentant le débit global.
4. La signalisation continue d’être gérée par le LTE, garantissant la stabilité.

Ce mécanisme permet un déploiement progressif et une migration fluide vers les capacités 5G sans perturber l’expérience utilisateur.

Pour aller plus loin, découvrez comment fonctionne le cœur 5G natif dans une architecture StandAlone et ses impacts sur les nouveaux services mobiles.