Comment rendre la 5G moins chère

La 5e génération de communications mobiles, la 5G, est arrivée et elle nous a apporté des débits principalement plus élevés et a aidé les opérateurs à satisfaire la demande toujours croissante de trafic de données mobiles . Cette première vague de 5G utilise le soi-disant « mode non autonome », ce qui signifie qu’elle dépend toujours des réseaux 4G existants pour la couverture et le contrôle, de sorte que certaines des fonctionnalités avancées de la 5G ne sont pas encore disponibles.

Les opérateurs travaillent déjà au déploiement de la deuxième vague de la 5G, qui pourra fonctionner en mode autonome, indépendamment de la 4G. Seul ce mode autonome pourra réduire la latence du réseau (le délai entre la demande de données de l’utilisateur et la livraison effective de ces données) et pourra ainsi supporter des applications comme la réalité augmentée, la e-santé et les voitures coopératives.

Un autre avantage de la 5G autonome est la possibilité de déployer des réseaux 5G privés pour des cas d’utilisation spécifiques, tels que l’automatisation industrielle, où les robots et les véhicules doivent être contrôlés en temps réel. Cette communication urgente nécessite une vitesse et une fiabilité élevées que les réseaux 4G et wifi d’aujourd’hui, bien qu’à la pointe de la technologie, ne sont pas en mesure de fournir.

Or, l’équipement 5G d’aujourd’hui est bien plus cher que son homologue 4G , notamment la partie appelée « réseau d’accès radio » (RAN), qui sert à communiquer entre terminaux en utilisant les ondes radio. Construire des déploiements 5G privés est donc très coûteux. De plus, il n’y a aujourd’hui qu’une poignée de fabricants d’équipements RAN et leurs produits sont, comme c’est la tradition dans l’industrie, propriétaires et fermés, ce qui rend difficile leur adaptation aux exigences spécifiques des réseaux 5G privés.

Ouverture des équipements du Réseau d’Accès Radio

Une solution prometteuse à ces problèmes est « l’architecture RAN ouverte ». Cela décompose les composants traditionnels d’un RAN en quelques composants plus petits, avec des interfaces clairement définies entre eux (voir Figure 1). Cette « architecture divisée » permet des déploiements plus flexibles qui peuvent être adaptés à différents cas d’utilisation, tels qu’une faible latence ou un débit élevé.

En outre, la conception RAN ouverte introduit le soi-disant contrôleur intelligent RAN (RIC), qui peut être utilisé pour contrôler et optimiser le RAN de manière intelligente, agile et programmable. Cela peut être utilisé par exemple pour optimiser la qualité de service ou la qualité d’expérience pour différents groupes d’utilisateurs avec des exigences différentes (comme le streaming vidéo ou les jeux), optimiser la couverture et le débit du réseau en pilotant le trafic ou en optimisant la couverture. Ce faisant, le contrôleur intelligent peut également exploiter les retours du RAN et utiliser des méthodes d’apprentissage automatique et d’intelligence artificielle pour l’optimisation.

Dans une conception RAN ouverte, les interfaces entre les différents éléments ainsi que le contrôle, la gestion et l’exploitation en temps réel sont définis ouvertement par des organismes de normalisation tels que l’ O-RAN Alliance ou le projet de partenariat de 3e génération 3GPP . Cela permet de mélanger et d’assortir des composants provenant de fournisseurs potentiellement différents, augmentant ainsi la concurrence et réduisant les coûts. Cela réduit également la dépendance d’un client vis-à-vis d’un fournisseur pour les produits, de sorte qu’il peut facilement passer à un autre fournisseur, potentiellement moins cher.

Utilisation accrue de logiciels open source

Un autre avantage clé de l’architecture RAN ouverte est que tous les éléments – à l’exception de l’unité radio – peuvent être implémentés en tant que « fonctions de réseau virtuel » – c’est-à-dire des logiciels – qui peuvent potentiellement fonctionner sur des environnements informatiques et de réseau à usage général, ou même sur le nuage. De tels déploiements sont ainsi parfois appelés « RAN virtualisé » ou « cloud RAN ». Cela permet de déployer de tels réseaux sur l’infrastructure informatique existante des usines, des parcs d’activités ou des hôpitaux, ce qui est un autre facteur important de réduction des coûts.

Étant donné que les fonctions de réseau virtuel sont essentiellement des logiciels, la prochaine étape naturelle pour réduire les coûts consiste à utiliser des logiciels open source pour ces fonctions. L’open source a déjà pénétré une grande partie des réseaux radio mobiles. En effet, la majorité des smartphones utilisent aujourd’hui Android comme système d’exploitation, qui est basé sur Linux open-source. Il existe également une pléthore de logiciels open source disponibles pour exécuter et gérer les environnements cloud et de télécommunications.

Du côté du RAN, le projet OpenAirInterface (OAI) mérite d’être mentionné car il s’agit de l’implémentation la plus complète des réseaux 5G aujourd’hui et vous permet d’exécuter un réseau complet sur une infrastructure informatique et radio à usage général. Initialement créé à des fins universitaires et de recherche, il gagne actuellement du terrain et se retrouve dans certains produits. Cependant, il reste encore du travail à faire pour le rendre compatible avec les spécifications O-RAN et pour améliorer la stabilité afin de le rendre prêt pour de vrais déploiements.

L’open source est également une très bonne méthode pour accroître la sécurité et la confiance dans les réseaux mobiles. La plupart des projets open source sont gérés par des organisations à but non lucratif indépendantes, qui testent et analysent en permanence le code pour la fonctionnalité, les performances et la sécurité, il est donc difficile d’introduire des menaces de sécurité potentielles et des portes dérobées.

Enfin, les logiciels open source facilitent l’entrée de nouveaux acteurs et startups sur le marché de la 5G, car ils n’ont pas à développer leurs produits à partir de zéro et à bénéficier des autres développements de la communauté. Plus de startups signifie également plus d’innovation et de concurrence et donc finira par réduire encore plus les coûts de la 5G privée. Pensez à la façon dont le système d’exploitation Android, qui est également open source, a abouti à la création d’une large gamme d’appareils mobiles nouveaux et moins chers.

Les produits Open RAN en sont encore à leurs balbutiements et ne sont pas encore prêts pour des déploiements commerciaux à grande échelle, mais des essais sur le terrain prometteurs sont cependant en cours dans différentes parties du monde. Par exemple, l’opérateur français Orange a déployé un réseau RAN ouvert expérimental à Lannion et Châtillon. De plus, différentes études suggèrent que le marché RAN ouvert dépassera le marché RAN traditionnel pour les réseaux 5G privés dès 2024 et pour les réseaux publics vers 2030.

En conclusion, l’open RAN et l’open source sont une combinaison parfaite pour réduire les coûts des réseaux 5G tout en contribuant à la construction de réseaux souverains indépendants d’un fournisseur particulier.

Florian Kaltenberger

Maître de conférences en communications sans fils, EURECOM, Institut Mines-Télécom (IMT)