L’objectif de cet article est de fournir une description de la fonctionnalité 5G Network Slicing (découpage de réseau 5G), en montrant comment elle peut être utilisée par les entreprises pour aider à numériser et à mobiliser les opérations, à développer les activités et à améliorer les processus commerciaux.
Les réseaux 5G, associés au Network Slicing, permettent aux entreprises de bénéficier d’une connectivité et d’un traitement des données adaptés à leurs besoins spécifiques et qui respectent un accord de niveau de service (SLA) convenu avec l’opérateur mobile. Les capacités du réseau personnalisable comprennent la vitesse, la qualité, la latence, la fiabilité, la sécurité et les services de données.
Définition du concept 5G Network Slicing
Contrairement aux services destinés aux particuliers, les industries verticales exigent des réseaux qui offrent des services déterministes, avec une latence, une gigue et un taux de perte de paquets assurés. De telles exigences peuvent difficilement être satisfaites par les réseaux 4G. Les réseaux conventionnels devraient basculer vers la 5G avec ses capacités différenciées pour remplir des exigences variées. Le découpage du réseau est la clé de ce changement. Avec le découpage de réseau, un réseau physique peut être découpé en réseaux logiques qui fonctionnent sur des infrastructures partagées mais ciblent des industries et des applications différentes.
Le réseau 5G prend en charge le découpage en tranches, une technique qui divise une infrastructure de réseau physique unique en plusieurs réseaux virtuels.
Exigences industrielles à trois niveaux
Nous avons examiné des scénarios d’application de services 5G dans les industries et avons classifié les exigences industrielles en trois catégories selon une hiérarchie de besoins. De bas en haut, ce sont :
- Les services déterministes
- La sécurité et la fiabilité
- L’autogestion
Services déterministes
Les différents secteurs, services et groupes d’utilisateurs imposent des exigences différentes en matière de bande passante, de latence, de gigue et de synchronisation temporelle, mais tous exigent une expérience de service déterministe. Pour y parvenir, le réseau doit être capable de s’adapter à chaque besoin avec une QoS ou un SLA garanti.
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Sécurité et fiabilité
Pour sécuriser leurs services à des niveaux appropriés, les différents secteurs exigent différentes approches de protection, telles que l’isolement, les puces de cryptage des données, IPSec, le contrôle d’intégrité sur les interfaces radio et l’authentification secondaire. Par exemple, les secteurs dont la couverture WAN est prédominante, comme l’électricité et la sécurité publique, exigent que les ressources physiques soient rigoureusement isolées, tandis que ceux qui ne disposent que d’une couverture LAN, comme l’industrie manufacturière et médicale, exigent que la transmission des données soit limitée à l’intérieur des campus.
Autogestion
À mesure que le réseau en tant que service (NaaS) gagne en popularité, les industriels exigent une gestion plus visible des services suivants leurs réseaux, et quelques-uns de ces professionnels, s’attendent à une autogestion et à une auto-maintenance, voire à un libre-service et à une auto exploitation.
Fonctionnement du 5G Network Slicing
Le développement du découpage du réseau passe par trois phases.
| Phase 1 | Phase 2 | Phase 3 | |
|---|---|---|---|
| Phase Industries ciblées |
Les industries qui nécessitent une large bande passante, comme la diffusion multimédia en direct. | Les secteurs qui exigent une grande largeur de bande et une faible latence, tels que l’énergie électrique. | Les industries aux exigences complexes, telles que la fabrication et les industries nécessitant des opérations transrégionales. |
| Technologies | Rationaliser le flux de travail de découpage du réseau en fonction des technologies et des normes existantes.
Créer des tranches d’eMBB, offrant une latence réduite. |
Étendre le découpage en tranches aux domaines d’un fournisseur au fur et à mesure que les normes progressent.
En plus des tranches d’eMBB, développer des tranches d’URLLC. |
Les spécifications et les normes des interfaces d’interconnexion arriveront à maturité au cours de cette phase.
Sur cette base, étendre le découpage en tranches à d’autres domaines et fournisseurs, et adapter le découpage en tranches aux services mMTC. |
| Management | Fournir des capacités de base pour la surveillance, le déploiement automatique et l’exposition des capacités, par exemple :
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Fournir des capacités complètes de surveillance, de déploiement automatique et d’exposition des capacités, par exemple :
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Exploitez l’IA pour fournir une O&M intelligente, et exposez les capacités de manière approfondie, par exemple :
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La 5G netowork slicing relie les services aux ressources nécessaires pour activer ces services, le tout sur un réseau de bout en bout distinct
Et une fois mis en place ?
Chaque instance de réseau virtuel créée par le découpage du réseau 5G fournit un réseau isolé, de bout en bout, optimisé pour un objectif commercial spécifique.
Haut débit mobile amélioré
Ce service cellulaire à large bande passante comprend la voix et les SMS. Il s’agit d’une bande passante supplémentaire pour votre équipement mobile afin de permettre des applications telles que la résolution vidéo 4K et la réalité virtuelle et augmentée.
Des communications ultra-fiables et à faible latence
L’intercommunication entre véhicules autonomes est l’utilisation typique, où des communications rapides et très fiables sont nécessaires.
Communications massives de type machine
Il s’agit notamment des applications IoT pour les dispositifs de détection et de contrôle sans fil, que l’on peut trouver dans une usine.
Les objectifs commerciaux et les applications dictent le mélange de bande passante, de latence, de résilience, de traitement et de stockage requis par chaque tranche. La distribution de contenu, l’informatique IoT en périphérie et la virtualisation des fonctions réseau influencent le mélange de calcul et de stockage dans chaque tranche.
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Contrôle et gestion des tranches
La gestion du découpage du réseau 5G doit inclure la possibilité de créer, d’exploiter et de supprimer des tranches.
Ces étapes doivent être automatisées pour un contrôle rapide et précis. Les mêmes abstractions système sont utilisées dans chaque couche, que la sous-couche soit basée sur une infrastructure physique ou une tranche de réseau logique, ce qui facilite l’utilisation de l’automatisation pour la gestion des tranches.
Les systèmes de contrôle et de gestion utiliseront des API communes pour permettre la supervision des tranches de réseau, mais les fournisseurs d’infrastructure physique auront toujours besoin d’outils dédiés pour contrôler et gérer les parties de l’infrastructure physique sous-jacente.
L’agrégation 5G, ou le contraire du découpage en tranches
L’agrégation de réseaux 5G est un autre dérivé du découpage virtuel. Prenons l’exemple d’un fournisseur de services de réseau mobile qui doit fournir un service allant au-delà du réseau d’un seul fournisseur d’infrastructure physique.
Peut-être qu’un fournisseur offre une couverture exceptionnelle dans une partie d’une ville, tandis qu’un autre offre une couverture égale dans d’autres zones de la même ville. Une tranche de réseau de capteurs IoT utilisée pour surveiller la circulation des véhicules pourrait être construite en regroupant les tranches des deux fournisseurs.
Cette conception permettrait aux capteurs IoT de communiquer directement avec les systèmes informatiques périphériques au lieu de devoir transporter un volume important de données brutes jusqu’aux serveurs d’application.
Les cas d’utilisation du 5G Network Slicing
En utilisant le découpage du réseau, les entreprises clientes ont accès à des réseaux hautement personnalisés, adaptés à leurs besoins spécifiques, d’une manière rentable, rapide et efficace.
Les exemples suivants détaillent quelques-uns des cas d’utilisation pour mettre en évidence le potentiel du découpage en tranches du réseau.
Exemple 1 : tranches automobiles
Un véhicule connecté moderne nécessite un réseau extrêmement polyvalent capable de fournir simultanément un débit élevé pour les divertissements embarqués, une fiabilité extrême et une faible latence pour la conduite assistée/autonome, la collecte et l’analyse de données à partir de capteurs de télémétrie, la communication entre appareils et bien plus encore.
La continuité du service lors des déplacements entre les réseaux de différents opérateurs (par exemple, l’itinérance internationale) est une caractéristique importante qui doit être assurée.
Exemple 2 : automatisation de l’industrie
Une usine peut commander à l’opérateur une tranche URLLC pour la production d’automatisation industrielle, permettant de contrôler et de surveiller les robots de la chaîne de production.
Il est recommandé de déployer les systèmes de contrôle et de surveillance développés par les fabricants industriels dans les Data Centers périphériques par le biais d’une interface ouverte fournie par les opérateurs.
Exemple 3 : tranches pour le réseau d’entreprise
Dans le réseau traditionnel, les exigences de sécurité des entreprises sont généralement satisfaites en établissant un réseau privé ou en superposant des méthodes d’authentification supplémentaires au niveau des services.
En introduisant le découpage de réseau, une authentification personnalisée peut être mise en œuvre pendant la procédure de sélection et d’accès au découpage. Le réseau privé n’est plus nécessaire.
Exemple 4 : IoT massif
La complexité de la gestion du réseau sera accrue si divers terminaux IoT massifs existent dans le réseau générique. Les opérateurs peuvent déployer différentes tranches pour différents utilisateurs IoT.
Ces tranches peuvent avoir des fonctions de charge et de contrôle spéciales, ce qui facilite la gestion du réseau et accélère le déploiement. Avec une tranche de réseau spécialisée, ils peuvent prendre en charge un grand nombre de collecteurs d’informations, et ils pourraient également atteindre une plus grande efficacité à moindre coût.
Exemple 5 : Diffusion en direct de la RA/RV
Le service de diffusion en direct de la réalité augmentée ou de la réalité virtuelle nécessite un réseau doté des caractéristiques suivantes assurées par le découpage du réseau.
- Connexions descendantes un à plusieurs
- Calcul à haute densité
- Exigences de qualité de service
Exemple 6 : continuité du service sur plusieurs réseaux
De nombreux cas d’utilisation de la 5G sont fondés sur l’attente d’un accès et de services de réseau omniprésents et seront réalisés sans qu’il soit nécessaire de s’engager de manière compliquée avec de nombreux opérateurs.
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