Les technologies mobiles 3G et 4G se sont principalement focalisées sur la mise en œuvre d’un accès large bande mobile, fournissant des débits de plus en plus élevés. Cet objectif continue en 5G avec une capacité et des débits plus élevés requis pour des services tels que la vidéo. Mais le futur réseau 5G fournira un accès mobile à n’importe quelle entité pour la mise en œuvre de l’Internet des objets (Internet of Things, IoT). En effet, les compteurs et les capteurs sont des exemples de machines qui devront être connectées. Tout cela "change la nature du réseau" puisque la 5G devra absorber la demande de ces objets qui, contrairement aux smartphones, sont peu gourmands en débit et en consommation d’énergie. Par ailleurs la 5G vise les communications à faible latence très fiables (URLLC) couvrant entièrement une nouvelle série de cas pratiques, en prenant en charge de nouvelles exigences allant des industries verticales telles que la conduite autonome pour l'industrie automobile, la consultation à distance pour l'e-santé et les clouds robotisés pour l'industrie 4.0. Le but de cette formation est d’introduction le réseau 5G, notamment, son réseau d’accès en particulier, ainsi que son réseau cœur, ses services et l’état de la normalisation liée à la 5G.


1. Introduction

1.1. Quelques rappels 2G (GSM/GPRS), 3G (UMTS/HSPA), 4G (LTE/LTE-A) : architecture, interface radio & services
1.2. Les objectifs et les challenges 5G : perspectives économiques, performances attendues, services 5G espérés
1.3. Quelques pistes techniques : vers de nouvelles fréquences, vers une radio plus flexible et une architecture virtualisée
1.4. Initiatives & standardisation 5G : trials, projets européens et mondiaux, actions & calendrier ITU, actions & calendrier 3GPP

2. Quels services pour la 5G ?

2.1. Modèle de services eMBB, mMTC, uRLL
2.2. Evolutions Audio : de l’AMR-NB à l’AMR-FB
2.3. Evolution Vidéo : du H.261 au H.265
2.4. De la Réalité Augmentée à la Réalité Virtuelle
2.5. Broadcast 5G : concepts MBMS, modèle de service, limites de l’eMBMS 4G, perspectives 5G
2.6. Réseaux Critiques et Professionnels 5G (PMR) : particularités PMR, solutions Group Call (GCSE, MCPTT, MCVideo, MCData), solutions DMO (D2D), l’apport du MBMS
2.7. La voiture connectée : principes & concepts, V2X= V2I + V2P + V2N + V2V
2.8. Du M2M à l’IoT : concepts M2M/IoT, modèle de service, solutions LTE-M, NB-IoT, la concurrence SigFox & Lora, vers un IoT 5G
2.9. Des villes plus intelligentes : smart city / smart building / smart factory

3. Aspects Radio: 5G-NR
3.1. Architecture 5G RAN : concepts NSA/SA, entités (gNB), interfaces (Xn, NG) et protocoles (NG-AP, Xn-AP), Cloud RAN (CU/DU, option de split, eCPRI)
3.2. Interface Radio 5G NR Phase 1:
3.3. Niveau Physique : fréquences, évolutions OFDM, modulations, numérologie et structure de trame, canaux DL (PSS, SSS, PBCH, PDCCH, PDSCH, CS, RS), canaux UL (PUSCH, PUCCH, PRACH, SRS, DM-RS)
3.3.1. Codage canal : du Turbo Coding au LDPC/Polar Code, évolutions HARQ
3.3.2. Link Adaptation: AMC, Power Control, CQI, Scheduling
3.3.3. Protocoles : MAC, RLC, PDCP, SDAP, RRC
3.3.4. Optimisations 5G pour MIMO
3.3.5. Performances 5G : débit, capacité, catégories des UE, bilan de liaison
3.4. Procédures Radio :
3.4.1. Gestion de la connectivité radio : recherche des cellules, synchronisation, aspects RACH, aspects connection RRC, aspects DRX, aspects SysInfo,
3.4.2. Gestion du trafic : processus d’allocation des ressources, Radio Bearer, QoS & 5G
3.4.3. Gestion de la mobilité : selection/re-selection de cellule, handover, paging RAN
3.4.4. Aspects Dual Connectivity & Carrier Aggregation
3.5. Aspects SON & Network Sharing
3.6. Evolution à venir : vers un OFDM filtré (FMBS/F-OFDM), optimisations mMTC (NOMA/SCMA), optimisations URLLC, optimisations mmWave, MBMS 5G

4. Aspects Services & Cœur de Réseau
4.1. En route vers SDN, NFV, Cloud & SoA : principes & concepts, de la virtualisation aux architectures orientées services, initiatives ETSI (NFV/MEC) & 3GPP
4.2. Architecture 5GC & 5G-PCC :
4.2.1. Modèles d’architecture : par point de référence ou de type SoA
4.2.2. Entités (AMF, UPF, SMF, AUSF, UDM, PCF, (NSSF, NRF, NEF)) & Interfaces (Ni)
4.2.3. Roaming vs Non-Roaming
4.2.4. Interactions 5GC et 5G RAN
4.2.5. Interaction avec la 4G : aspects migrations, schéma d’interworking, dual registration
4.2.6. Aspects Slicing: concepts, intérêts, lien avec 5G-RAN, roaming & non-roaming
4.2.7. Aspect PCC : modèle d’architecture, interactions avec 5GC
4.3. Procédures 5GC & 5G-PCC :
4.3.1. Protocoles & Services exposés par les fonctions
4.3.2. Gestion de la Mobilité : attachement initial, handover (intra/inter)
4.3.3. Gestion de flux de trafic : notion de PDU session, gestion des PDU session (établissement/modification/relâchement), PDU Session & QoS, interaction PCC
4.4. Gestion de la Sécurité : concepts & principes, aspects radio et cœur de réseau
4.5. Quelles solutions pour la voix en 5G ?
4.6. Evolutions à venir : extensions 5G aux réseaux non-3GPP (Satellite), architecture MBMS, optimisations pour mMTC & URLLC

5. Pour conclure