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3G contre 4G contre 5G : évolution du réseau central

publié il y a  2021-9-19 15:23:38 170 0 0 0 0

Salut!

Bonne journée!

Cette rubrique décrit l'évolution du cœur de réseau.

3G contre 4G contre 5G : évolution du réseau central


3G -> 4G

Le 3GPP est né en 1998 pour fournir des spécifications techniques pour les réseaux de communication mobile de troisième génération (3G). En 1999, 3GPP a publié la première version de la version standard 99 basée sur le système 2G. Dans la version 99, le réseau central est divisé en deux parties : le domaine à commutation de circuits (domaine CS) et le domaine à commutation de paquets (domaine PS).


Le domaine à commutation de circuits comprend le centre de commutation mobile (MSC) et la passerelle MSC (GMSC). Il est responsable de l'interface entre les appels d'abonnés traditionnels et les réseaux externes à circuits. Pour permettre à la 3G de prendre en charge une large gamme d'applications multimédias Internet, le 3GPP conçoit également un domaine à commutation de paquets pour transporter les données utilisateur, notamment le nœud de support GPRS (SGSN) et la passerelle GSN (GGSN). Le SGSN est une entité responsable de la mobilité, de la gestion des sessions et de la facturation. Le GGSN assure et gère la connexion au réseau externe à commutation de paquets (comme Internet).


De plus, le registre d'identité d'équipement (EIR), le registre de localisation nominal (HLR) et le centre d'authentification (AuC) sont des entités partagées par le domaine CS et le domaine PS, et contiennent toutes les informations de gestion de chaque équipement utilisateur (UE) abonné. Il est également responsable des règles de connexion ainsi que de la protection des informations et des données.


En 2009, 3GPP a publié la version 8 de la première norme 4G pour mieux prendre en charge la popularisation de l'Internet mobile et prendre en charge davantage de connexions utilisateur et de trafic de données.


La version 8 propose une norme pour un système de commutation de paquets, appelée Evolved Packet Core (EPC). Dans cette nouvelle architecture, tous les services (tels que la voix, les données et les SMS) sont pilotés par le protocole IP, ce qui signifie que le domaine traditionnel à commutation de circuits disparaît du cœur de réseau.


Les fonctions du MSC et de l'EIR traditionnels sont intégrées dans l'entité de gestion de la mobilité (MME). Le MME est responsable de l'authentification, de l'itinérance et de la gestion des sessions du réseau mobile à large bande. Le serveur d'abonné domestique (HSS) peut être considéré comme la combinaison et l'évolution du HLR et de l'AuC du système 3G. Il s'agit d'une base de données qui stocke toutes les informations relatives aux abonnés du réseau. La passerelle de desserte (S-GW) a certaines fonctions du SGSN dans le système 3G. Il agit comme une ancre de mobilité lors d'un transfert et achemine les paquets de données utilisateur. La passerelle de réseau de données par paquets (PDN-GW) combine les fonctions du GMSC et du GGSN. Il se connecte au S-GW et est également un nœud d'interconnexion avec un réseau IP externe. Il filtre les paquets de données, intercepte les paquets de données et alloue des adresses IP.

De plus, la fonction de règles de politique et de facturation (PCRF) est un composant logiciel. Il s'agit d'un point de décision de politique pour le contrôle de politique et de taxation des flux de données de service et des ressources de support IP.


CUPS de réseau de base 4G

Pour prendre en charge avec souplesse l'augmentation du trafic de données et rendre le cœur de réseau plus modulaire et évolutif, 3GPP Release 14 propose une nouvelle architecture appelée Control and User Plane Separation (CUPS). C'est-à-dire que le plan de contrôle (CP) et le plan utilisateur (UP) sont séparés. Dans l'architecture CUPS, le plan de contrôle et le plan utilisateur peuvent être étendus indépendamment. Basé sur l'architecture CUPS, le PDN-GW est séparé en PGW-C et PGW-U. Le S-GW est séparé en SGW-C et SGW-U. De plus, la fonction de détection de trafic (TDF) est divisée en deux parties : TDF-C et TDF-U.


4G -> 5G

Avec le développement continu des technologies NFV et SDN et l'ère de la 5G pour prendre en charge le découpage du réseau de bout en bout, le réseau central subit à nouveau une transformation. Cela se reflète principalement dans les deux aspects suivants :

  • Prend en charge l'architecture de virtualisation complète. Les entités NE dans les réseaux 3G et 4G évoluent vers des fonctions de réseau logicielles.

  • En plus de prendre en charge l'évolution des éléments de réseau central 4G traditionnels, des fonctions liées au contrôle et à l'exploitation des tranches de réseau sont introduites.


Le MME traditionnel est divisé en trois nouvelles fonctions : la fonction de gestion de l'accès et de la mobilité (AMF), la fonction de gestion de session (SMF) et la gestion unifiée des données (UDM).

L'AMF est responsable de l'enregistrement, de la gestion des connexions et de l'accessibilité, de l'authentification et de l'authentification des accès. L'UDM et l'AUSF se partagent également les responsabilités du RSS traditionnel. Le SMF gère les sessions et fournit toutes les fonctions des traditionnels PGW-C et SGW-C. L'UPF est une combinaison de toutes les fonctions du PGW-U, SGW-U et TDF-U. De plus, la politique et les règles de tarification dans l'entité 4G PCRF sont fournies par le PCF.


Une tranche de réseau doit inclure au moins des fonctions de base telles que AMF, SMF, PCF, AUSF, UDM et UPF. De plus, pour contrôler et exploiter chaque tranche, le 3GPP propose également de nouvelles fonctionnalités :

  • Fonction d'exposition du réseau (NEF) :  ouvrez en toute sécurité les événements et les capacités du réseau à d'autres fonctions et réseaux tiers.

  • Fonction de sélection de tranche de réseau (NSSF) : sélectionne une tranche de réseau pour un UE.

  • Fonction de stockage de données non structurées (UDSF) : stocke  et récupère des données non structurées.

  • Fonction d'analyse de données réseau (NWDAF) :  analyse de charge de tranche et automatisation de tranche.

  • Fonction de charge (CHF) : Charge en ligne et hors ligne ;

  • Fonction de référentiel réseau (NRF) :  fournit les fonctions d'enregistrement de service, d'autorisation de service et de découverte de service.

  • Unified Data Repository (UDR) :  stocke et récupère les données structurées des utilisateurs et des politiques.

  • Fonction de gestion de l'emplacement (LMF) : mesure l'emplacement des UE, des liaisons descendantes et des liaisons montantes.


Merci d'avoir lu!

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