La bande passante. L’or numérique. La force vive de l’Internet. Les jugulaires de la connectivité internationale. Le système de distribution des selfies.

Et bien, telle est l’idée de base du découpage des réseaux : adapter la taille de la connectivité mobile aux besoins d’utilisation.

Mais qu’est-ce en fait que le découpage des réseaux ?

D’un point de vue technique, le découpage en tranches permet aux opérateurs de réseaux mobiles (MNO) de gérer et d’exploiter plusieurs réseaux virtuels sur une infrastructure de réseau physique commune. Il permet le partage virtuel du réseau d’accès radio (RAN), des composants de réseau essentiels de l’EPC (Evolved Packet Core) et des réseaux de commutation et d’agrégation jusqu’aux data centers, où sont hébergés le contenu et les applications auxquels on accède.

Un moteur d’orchestration des services de bout en bout « découpe des tranches » de réseaux virtuels (logiques) dans les ressources réseau physiques pour activer un NaaS (réseau en tant que service) mobile taillé sur mesure selon chaque besoin. Les tranches seront caractérisées en fonction des cas d’utilisation spécifiques, qui déterminent les performances réseau requises en termes de capacité, délai de transit, sécurité, durée, fiabilité et couverture géographique, pour n’en nommer que quelques-unes.

Plus les cas d’utilisation se multiplient, plus les sources de revenus se diversifient

La 5G promet de prendre en charge un nombre large et varié de cas d’utilisation, dont beaucoup devraient justifier et financer la construction assez onéreuse de cette prochaine génération de réseaux mobiles. Cela a fait naître divers objectifs de performance ambitieux pour la 5G, tels que nous les avons exposés dans un billet précédent et qui sont rappelés ci-dessous.

  • Jusqu’à 10 Gbit/s de taux de connexion vers les appareils mobiles sur le terrain
  • Jusqu’à 1 000 fois plus de bande passante par unité de surface
  • Jusqu’à 100 fois plus d’appareils connectés
  • Une disponibilité perçue du réseau de 99,999 %
  • Une couverture perçue du réseau de 100 %
  • Un délai aller-retour de bout en bout (délai de transit) maximal de 1 ms
  • Jusqu’à 90 % de réduction de la consommation énergétique du réseau

L’objectif qui retient le plus l’attention des médias est le premier : 10 Gbit/s pour l’utilisateur mobile, probablement parce que c’est quelque chose que nous pouvons tous apprécier personnellement. Toutefois, les autres objectifs de performance sont tout aussi importants pour bon nombre des nouvelles utilisations qui devraient pousser à l’adoption de la 5G. Les utilisations suivantes sont souvent présentées comme expliquant pourquoi les réseaux de téléphonie mobile 5G sont nécessaires, et vice versa.

  • Accès à internet résidentiel à large bande fixe
  • Voitures auto-pilotées autonomes
  • Mobilité améliorée des utilisateurs (p. ex. trains à grande vitesse)
  • Services de communication de diffusion (p. ex. télévision mobile)
  • Communications en temps réel extrêmes (p. ex. Internet tactile, réalité augmentée, réalité virtuelle)
  • Services vitaux (p. ex. services de secours de première intervention)
  • Communications ultra-fiables (p. ex. suivi médical en ligne à distance)
  • Internet des objets massif (p. ex. Internet des vaches… oui, ça existe)

Les défis marketing liés aux utilisations de la 5G

La migration des services qui utilisent actuellement leurs propres réseaux sans fil autonomes, couplée à la création de nouveaux services qui exploiteront les performances des réseaux mobiles 5G, contribuera à construire l’argumentaire commercial pour justifier les investissements assez importants que les MNO devront consentir pour déployer la nouvelle technologie 5G requise. Obtenir des utilisateurs qu’ils adoptent de nouveaux services qui ne peuvent pas être assurés par les réseaux mobiles 3G/4G existants peut s’avérer beaucoup plus facile que de convaincre les utilisateurs de réseaux sans fil dédiés de basculer vers les réseaux 5G. En effet, ils ont leur propre réseau dédié pour une bonne raison, qui peut être une question de contrôle, de personnalisation, de disponibilité, de fiabilité, de sécurité, de familiarité ou tout autre aspect optimisé pour leur cas d’utilisation spécifique et qui serait difficile, voire impossible, d’assurer avec les services de réseau mobile « au mieux » existants.

Par exemple, considérons les premiers secouristes intervenants dont nos vies dépendent lors de catastrophes, comme des incendies, tremblements de terre, tornades, ouragans et, hélas, de plus en plus, les actes intentionnels. Ces personnes font souvent appel à des services de communication reposant sur un réseau sans fil dédié, permettant la coordination des activités pour mieux servir ceux qui en ont besoin. Convaincre ces utilisateurs de quitter leur réseau sans fil ayant fait ses preuves et gagné leur confiance, qu’ils ont personnalisé pendant des décennies selon leurs besoins spécifiques ne sera en effet pas une sinécure pour les MNO. Les économies à elles seules ne pourront pas les convaincre d’abandonner leur réseau sans fil dédié pour migrer vers un réseau mobile « au mieux » partagé avec le reste du monde, à moins d’y implémenter le découpage de réseau, qui fournira les mêmes performances sur un réseau mobile partagé.

Le découpage des réseaux 5G permettra aux MNO d’offrir des réseaux virtuels sur le même réseau mobile physique utilisé par tous, qui reproduiront les mêmes performances attendues, voire de meilleures, que le réseau dédié remplacé en termes de capacité, de vitesse, de délai de transit et, surtout, de disponibilité, dans l’exemple des premiers secours.

Ainsi, lorsque des parties du réseau mobile tomberont en panne suite à l’abattement des pylônes radio par un ouragan, les services de communication des premiers secours seront réacheminés de façon hautement prioritaire, mais probablement moyennant un surcoût. Cela permettrait d’accorder la priorité absolue de l’accès réseau aux pompiers pour communiquer entre eux sur le site d’une catastrophe et une très faible priorité aux personnes prenant des selfies sur le même site. Le découpage en tranches permettra cette hiérarchisation des priorités.

La virtualisation, un élément clé

Afin de rationaliser les investissements massifs et d’assurer la viabilité financière à long terme, les réseaux 5G doivent prendre en charge un large éventail d’applications génératrices de revenus, nécessitant différentes performances des services de réseau. Une approche basée sur les cas d’utilisation permettra d’assurer la haute rentabilité du nouveau réseau mobile 5G pour les MNO, sinon pourquoi se soucier de mettre à niveau le réseau pour commencer ? Pour atteindre ces objectifs, les réseaux 5G devront être adaptables, dynamiques et programmables de bout en bout au moyen de structures virtuelles. Cela est facilité par la mise en œuvre du découpage des réseaux pour chaque application prise en charge, avec des performances sur mesure invoquées de façon autonome et programmatique. Un réseau mobile 5G de bout en bout entièrement flexible permettra aux MNO d’offrir un éventail beaucoup plus large de services de communication basés sur des applications existantes, nouvelles et encore à créer qui assureront des flux de revenus innovants et continus, au-delà des simples aspects de connectivité et de capacité.

Pour satisfaire aux innombrables cas d’utilisation existants et nouveaux d’une manière opportune et économique, les réseaux mobiles 5G seront probablement bâtis sur des modules logiques (virtuels) plutôt que sur des modules physiques traditionnels. Cela réduira le temps de commercialisation d’offres de services nouvelles et innovantes offrant des avantages concurrentiels aux précurseurs. Tout ce qui augmente la différenciation des services de réseau mobile sera sûrement examiné avec soin par les MNO, car la bande passante mobile n’est déjà bientôt plus source de différenciation.

Modules SDN et NFV

Les nombreux avantages promis par les réseaux SDN impliquent en fin de compte l’abstraction complète de l’infrastructure de réseau physique. Cela permet d’adapter le comportement du réseau aux performances de service garanties requises par chaque application prise en charge. Il est possible d’implémenter des tranches de réseau taillées sur mesure pour chacune des nombreuses applications prises en charge sur la même réserve de ressources réseau physiques. Les MNO peuvent ainsi déployer un réseau physique unique capable de prendre en charge un plus large portefeuille de services afin de diversifier, d’étendre et d’augmenter les sources de revenus permanents de façon très rentable. C’en sera fini des infrastructures de réseau mobile uniques offrant la plupart du temps des services « au mieux » à tous les utilisateurs, ce qui limite cruellement le nombre et le type d’applications prises en charge.

La technologie NFV permet de déployer et de mettre en œuvre des fonctions réseau simplement au moyen de logiciels plutôt que par l’achat, la livraison, l’installation et la mise en service d’équipements matériels physiques. Un des avantages les plus prometteurs de la NFV est la possibilité d’exécuter une variété de fonctions réseau virtuelles (VNF) indépendamment de l’emplacement physique, ce qui signifie que les VNF peuvent être déployées et exécutées dans différentes parties du réseau pour chaque tranche de réseau, chaque fois que ce choix s’avère le plus logique selon des critères de performances, coût, fiabilité, disponibilité et sécurité.

Préoccupations et défis pour la sécurité

Le découpage des réseaux 5G repose sur le partage de la même infrastructure de réseau physique sous-jacente en séparant logiquement les différentes applications. Cela signifie que les utilisateurs finals doivent être à l’aise avec l’idée que leur trafic réseau soit entièrement et correctement isolé des autres, surtout pour certaines des nouvelles applications, comme celle des services de secours évoquée précédemment. Le défi en matière de sécurité consistera à choisir et mettre en œuvre la technologie appropriée, ainsi qu’à répondre avec succès aux préoccupations des utilisateurs les plus paranoïaques. Convaincre tous les utilisateurs dans tous les cas d’utilisation de partager le même réseau sera sans nul doute un défi à surmonter pour les MNO, mais c’est faisable si le réseau 5G est correctement conçu, découpé et sécurisé pour les différentes applications. Toutefois, si mettre en œuvre une technologie de sécurité réseau est une chose, convaincre certains utilisateurs que leurs données sont sécurisées est une autre paire de manches. C’est possible, mais moyennant de gros investissements en temps (et en argent).

Orchestration

Les MNO souhaitent déployer, gérer et offrir des services au coût le plus bas possible sans compromettre ni la qualité du service ni l’expérience de leurs clients. Cela signifie que les réseaux 5G devront être gérés de manière automatisée et orchestrée du point de vue du dimensionnement des services. L’orchestration de la connectivité des services réseau, couplée à des fonctions de réseau en guirlande, nécessitera une prise en charge au niveau de la gestion de domaines et de fournisseurs d’équipements multiples. Chaque tranche 5G impliquera une prestation des performances réseau sur mesure au cas par cas via des nœuds physiques et logiques individuels provenant d’une variété d’équipements de fournisseurs différents. C’est précisément là que le concept d’ouverture aidera les MNO à mettre en œuvre plus rapidement et plus facilement les tranches de réseau 5G et les services réseau associés. Des interfaces logicielles ouvertes, standardisées associées à une orchestration de services sur domaines multiples (MDSO) seront essentielles à une technologie de réseau 5G et à des modèles commerciaux centrés sur les cas d’utilisation.

Partage du gâteau lié au réseau 5G

Il est à noter que le concept 5G de « découpage » virtuel des ressources réseau physiques partagées existe depuis des décennies sous la forme des réseaux privés virtuels (VPN) sur des LAN et WAN à base de paquets.

Du neuf avec du vieux, autrement dit ? Et bien, pas exactement.

Le découpage des réseaux 5G sera sûrement beaucoup plus complexe et exigeant que les VPN classiques, car il impliquera de combiner plusieurs types de technologies de réseau existantes et émergentes : sans fil, filaire, RAN, EPC, SDN, NFV, optique, petites cellules... qui seront associées à des utilisations beaucoup plus exigeantes, dont beaucoup n’ont même pas encore été rêvées. Abstraction faite des formidables défis technologiques qu’il soulève, le découpage des réseaux est considéré par beaucoup comme la meilleure façon de justifier les investissements dans la 5G, car il ouvre la porte à une multitude d’utilisations existantes et nouvelles qui justifient ces investissements aujourd’hui et à l’avenir.

 

Références : « Understanding 5G - Perspectives on Future Technological Advancements in Mobile », décembre 2014 (GSMA Intelligence)