Formation Cycle de vie des réseaux IMT et 5G : architecture, conception, déploiement et exploitation

Jour 1

1. Introduction et vue d'ensemble de l'écosystème

• Points de vue multiples sur la norme 5G : affaires, normalisation, implémentation, transport, RAN, Cœur de réseau, DevOps.

• Démystification des concepts connexes : 5G, IMT-2020, NG-RAN, NR, 5GC, 5GS.

• Continuité générationnelle des réseaux mobiles : évolution fluide de la 4.5G vers la 5G dans les versions 3GPP 15–17.

2. Vision IMT-2020

• UE comme moteur du changement et source de nouvelles exigences : élargissement de la définition de l'UE pour inclure l'IoT/mMTC (capteurs), les appareils RedCap (caméras) et les UAV (drones).

• Limites de la 4G/LTE, manque de flexibilité de l'EPC et défis des réseaux de transport.

• Exigences de pointe de l'eMBB, de l'URLLC et du mMTC : cas d'usage et leur impact sur la RAN et le Cœur de réseau.

• Exigences système générales définissant le réseau 5G.

• Capacités transversales : Network Slicing, 5QI, CUPS, Calcul de bord multi-accès (MEC) et Confidentialité par conception.

3. Fondements physiques de la communication de l'UE avec la NG-RAN

• Concepts radio fondamentaux : Cellule, Bande, Largeur de canal.

• Fondements de l'accès au réseau de l'UE : pile de protocoles radio, MIB/SIB, mécanisme de sélection de cellule et couche physique.

• Initiation de la connexion : RACH (Msg 1-4), Page, RRC.

4. Architecture NG-RAN

• Séparation logique de la gNB en CU et DU.

• Options de séparation fonctionnelle et leurs implications.

• O-RAN comme alternative/cadre de référence et norme d'interopérabilité RAN.

• Séparation du plan de contrôle et du plan utilisateur.

• Protocole RRC et son rôle dans la coordination des opérations de l'UE dans la NG-RAN et le tunneling NAS.

5. Mécanismes et procédures NG-RAN

• PDCP et porteurs radio.

• Mesures : configuration, rapport et utilisation dans d'autres procédures.

• Reconfiguration RRC comme procédure clé pour toutes les opérations NG-RAN.

• Aggrégation de porteurs et combinaison de bandes.

• Rôle de l'AMF dans la coordination NG-RAN, protocole NGAP.

• Procédures de handover.

Jour 2

1. Fondements des réseaux de transport

• Complexité de l'ingénierie du transport et déconstruction du mythe des « simples câbles » : IP/MPLS comme technologie centrale.

• Division en Fronthaul, Midhaul et Backhaul : exigences, attentes et applications (y compris eCPRI).

• Mapping du 5QI depuis le domaine 5GS vers la QoS des routeurs IP.

• Répartition et synchronisation de l'heure et de la phase pour la transmission radio à l'aide de PTP (IEEE 1588).

2. À l'intérieur de l'architecture SBA, socle du 5GC

• Pile IT classique : HTTP/2, JSON, OAuth2.

• Mécanismes de communication des fonctions de cœur de réseau : Demande-Réponse vs Abonnement-Notification.

• Fonctions de réseau clés (NF) du point de vue de la gestion de l'accès et de la terminaison du trafic depuis la NG-RAN : NRF, AMF, SMF, UPF.

• NRF en tant que coordonnateur clé : Enregistrement des services, Découverte des services.

• (Vue d'ensemble conceptuelle) Architecture sans état et stockage d'état pour toute NF à l'aide de UDSF.

• (Vue d'ensemble conceptuelle) Équilibrage de charge et mécanismes de proxy via SCP.

3. Chemin de données et séparation du plan utilisateur

• Flux de données de l'UE vers le 5GC : corrélation des interfaces NG-RAN (N2, N3) avec les NF (AMF, SMF, UPF).

• AMF en tant que passerelle d'entrée pour le plan de contrôle (terminaison et démultiplexage de la signalisation NAS et NGAP).

• UPF en tant que cœur du plan utilisateur : implémentation du routage des données utilisateur et encapsulation des tunnels GTP-U.

• Flux d'appel d'établissement de session PDU : Flux d'appel de bout en bout incluant l'allocation de flux QoS.

• Interface N4 (protocole PFCP), allocation TEID et règles (PDR, FAR) liant le trafic radio aux Réseaux de Données externes (DN).

4. Gestion des abonnements, identité et politiques de service

• Bases de données : UDR pour les données structurées et UDM pour la logique de traitement des abonnés.

• Processus d'authentification 5G-AKA impliquant l'AUSF, l'échange de clés NAS et le mécanisme SUCI.

• PCF en tant que gestionnaire et distributeur de politiques : politiques de session, de mobilité et de SLA.

• Liage des sessions PDU aux instances PCF via BSF — une fonctionnalité clé pour IMS/VoNR.

5. Network Slicing

• Introduction au Network Slicing, configuration de l'identifiant du paramètre S-NSSAI.

• Mécanismes de sélection des instances AMF et SMF basés sur le profil de service via NSSF.

• Introduction au MEC, Classificateur montant (UL CL) / Point de branchement dans l'UPF.

6. Exposition externe du 5GC et API

• SEPP pour sécuriser le trafic itinérant.

• Accès non-3GPP : trafic des abonnés originaire en dehors de la NG-RAN via N3IWF.

• Exposition et intégration avec les fonctions d'application externes (AF) via NEF.

7. Analyse de scénarios de bout en bout sélectionnés

• Enregistrement initial et établissement de session PDU : interrogation de la NRF, identifiants de l'AUSF, récupération des abonnements depuis l'UDM et des politiques depuis le PCF.

• Requête de commutation de chemin et procédure de relocation de l'UPF pour les sessions actives pendant un handover inter-gNB.

• Mécanisme de Classificateur montant (UL CL) au niveau UPF et SMF pour les scénarios MEC et le routage Local Breakout (LBO).

• Page et Demande de service déclenchée par le réseau réveillant l'UE à l'initiative de l'UPF en réponse au trafic descendant.

Jour 3

1. Architecture de transition

• Vue d'ensemble des architectures EPC et E-UTRAN.

• Options de déploiement 5G (Standalone SA et Non-Standalone EN-DC).

2. Coexistence de 5GS et EPS

• Mécanismes EPS Fallback et Redirect.

• Implémentations hybrides (PGW-C+SMF et PGW-U+UPF).

• Interface N26 pour les procédures de Handover inter-système entre MME et AMF.

• Analyse de l'EN-DC comme variante dominante du MR-DC (Dual Connectivity Multi-RAT).

• DSS (Partage dynamique du spectre) comme mécanisme de partage du spectre.

3. Télémétrie, compteurs et corrélation des données

• Surveillance des phénomènes via les Compteurs et leur agrégation en KPI.

• Approches pour évaluer la correction des procédures : Ratio de succès, Ratio d'échec, valeurs absolues vs pourcentages.

• Corrélation des événements : suivi des procédures complexes dépourvues de compteurs dédiés.

• Normalisation des données et perspective plus large sur les ordres de grandeur.

4. Diagnostic des anomalies et analyse des journaux

• Identification des problèmes suggérant des erreurs logicielles ou de configuration (p. ex., « Cellule endormie »).

• Déviations statistiques et mapping des Codes de Cause des protocoles 3GPP pour identifier les causes racines des pannes.

5. Chaos Engineering et dépannage

• Fondements de la gestion d'une implémentation 5GC open source dans un environnement dev/cloud.

• Test du paradigme Nativement Cloud : remplacement d'éléments de microservices du cœur sans interrompre les opérations.

• Injection intentionnelle de pannes et observation du comportement de basculement (failover).

• Simulation de dégradation de la NG-RAN et corrélation des journaux côté AMF.