Interfaces clés du réseau 5G : définition et fonctions

Interfaces clés du réseau 5G : définition et fonctions

Le réseau 5G repose sur une architecture modulaire et orientée services, où les interfaces jouent un rôle central dans la communication entre les différents composants. Chaque interface est normalisée pour assurer l’interopérabilité, la performance et la scalabilité du système. Ces interfaces relient les fonctions réseau virtualisées et physiques dans les plans d’accès, de transport et cœur de réseau, tout en garantissant la gestion efficace des flux de données, de contrôle et de signalisation.

Classification des interfaces dans le réseau 5G

Les interfaces 5G sont réparties en trois grandes catégories, selon leur position dans l’architecture :

• Interfaces d’accès radio (RAN) : entre les composants de la couche d’accès radio.
• Interfaces du cœur de réseau (5GC) : entre les fonctions réseau du cœur 5G.
• Interfaces inter-réseaux : entre le réseau 5G et les réseaux externes, comme la 4G ou le réseau IMS.

Interfaces clés dans le RAN

Le plan d’accès radio en 5G est plus flexible que celui de la 4G, notamment grâce à la décomposition fonctionnelle du gNB (gNodeB). Cette décomposition donne lieu à plusieurs interfaces internes :

L’interface F1 permet la séparation entre la gestion centralisée (CU) et l’exécution proche du matériel (DU), optimisant la latence et les coûts. Xn est essentielle pour le handover sans interruption, tandis que NG assure l’interaction directe entre la radio et le cœur.

Interfaces du cœur de réseau 5G (5GC)

Le 5GC introduit une architecture basée sur les services (SBA), où les fonctions sont décomposées et communiquent via des interfaces nommées. Ces interfaces sont généralement basées sur HTTP/2 et des API RESTful.

Chaque interface permet un découplage fonctionnel précis. Par exemple, l’interface N4 entre SMF et UPF permet d’optimiser dynamiquement les flux de données. Cela répond aux exigences de la 5G comme le slicing réseau et la QoS différenciée.

Exemple d’utilisation concrète : handover entre gNB

Lorsqu’un utilisateur se déplace d’une cellule 5G à une autre, le changement de point d’ancrage se fait via l’interface Xn. Le gNB source informe le gNB cible, puis la mobilité est coordonnée via le NG-C (contrôle) pour réallouer les ressources. En parallèle, NG-U (données) redirige les flux vers le nouveau point d’accès. Cet enchaînement d’interfaces permet un handover sans interruption perceptible pour l’utilisateur.

Comparaison avec les interfaces LTE

Contrairement à la 4G qui utilise des interfaces comme S1-MME, S1-U et X2, la 5G introduit de nouvelles interfaces (NG, N1 à N15) pour s’adapter à l’architecture SBA. Cette approche rend le cœur de réseau 5G plus dynamique, évolutif et ouvert aux API. De plus, la séparation CU/DU introduite dans le RAN n’existait pas en LTE, ce qui réduit la latence et optimise les déploiements dans des environnements distribués comme les edge clouds.

• Interfaces LTE : Monolithiques, dépendantes de l’EPC, peu adaptées au slicing.
• Interfaces 5G : Modulaires, orientées services, compatibles edge computing.

Interopérabilité et extension inter-technologies

Les interfaces 5G sont conçues pour coexister avec les réseaux hérités. Par exemple, l’interface N26 permet à l’AMF de communiquer avec le MME 4G pour une continuité d’attache. L’interface S5/S8 utilisée pour le GTP-U reste compatible avec l’UPF via N6. Cela garantit une migration fluide vers la 5G Standalone ou Non-Standalone, tout en conservant les investissements existants.

Fonctions spécifiques supportées par les interfaces

1. QoS dynamique : grâce à N4 et N11, les slices peuvent adapter leur qualité de service en temps réel.
2. Roaming simplifié : via N9 et les NEF, les services peuvent être exportés entre opérateurs.
3. API ouvertes : les interfaces exposent des fonctions par des mécanismes REST, favorisant l’intégration tierce.

La standardisation des interfaces par le 3GPP permet également l’intégration fluide de fonctions innovantes comme les serveurs MEC, les orchestrateurs de slices ou les systèmes de monitoring intelligent.

Conclusion

Les interfaces clés du réseau 5G forment l’ossature de l’architecture orientée services. Leur modularité, leur capacité à gérer des cas d’usage complexes (edge, IoT, URLLC) et leur compatibilité avec les standards ouverts les rendent indispensables à la performance et à l’évolutivité du système. Maîtriser ces interfaces est fondamental pour comprendre l’intelligence du réseau 5G moderne.

Pour mieux comprendre comment le slicing réseau s’appuie sur ces interfaces, explorez maintenant la logique des fonctions AMF et SMF dans le cœur 5G.