- Architecture du cœur de réseau 5GC
Le cœur de réseau 5GC est déployé selon l’architecture a 3 niveaux :
- les instances des fonctions réseaux sont exécutées au sein de DataCenter central
- un Datacenter régional avec le plan de trafic
- un Datacenter de proximité (Edge Datacenter) avec le MEC et le CDN
Figure 1 : Architecture 3 niveaux [1]
2. Fiabilité du réseau : Redondance
Afin de fiabiliser le cœur de réseau, le déploiement des fonctions 5G s’appuient sur la redondance de fonctions dans des Datacenter séparés (DC1/DC2) selon une approche active/active, active/passive ou sur une redondance dans un pool.
La redondance active ou passive sont mises en œuvre pour les fonctions NRF, NSSF, SMSF, UDM, et UPCF alors que la redondance par pool est utilisée pour les fonctions AMF, SMF et UPF.
II-a) La redondance active/passive
La redondance active/passive représente une paire de fonction NF et seule la fonction active apporte le service demandé, la fonction passive est vue comme un backup. Les deux NF échangent un message Heartbeat (battement de cœur) c’est-à-dire un ping envoyé à un intervalle de pulsation régulier configuré.
Figure 2 : La redondance active/passive
Le HeartBeat est un système de haute disponibilité sous Linux (LinuxHA High Availability), mettant en cluster, c’est-à-dire en groupe, plusieurs fonctions. Le processus Heartbeat se chargera de passer les communications aux serveur actif si celui-ci est vivant et au serveur passif le cas échéant.
Sous linux, installez le paquet Heartbeat (apt-get install heartbeat) et configurez le fichier /etc/heartbeat/ha.cf de la même manière sur les deux serveurs.
II-B) La redondance active/active
La redondance active/active chaque NF déployée sur 2 DC différents répondent aux services demandés. Les données de backup peuvent être transmises d’une NF active à une autre, mais n’est pas obligatoire.
II-C) La redondance par pool
Les fonctions NFs sont regroupées dans un pool et chaque NF répond aux services demandés. Quand une fonction NF tombe en panne, les autres prennent le relai.
Les fonctions AMF sont regroupées selon l’architecture mesh, c’est-à-dire décentralisée et par type de service à supporter.
Un pool de SMF permet de connecter plusieurs SMF pour contrôler plusieurs UPF sur une zone radio donnée
Figure 3 : Le regroupement des NF
II-D) La surveillance des états
Les fonctions NF du cœur de réseau vérifient l’état des autres fonctions NF couplées via des messages ping à travers l’interface SBI ou des notifications de souscriptions pour la fonction NRF.
Sur l’interface point à point, les fonctions NF vérifient le lien à travers des messages Heartbeat via l’association SCTP ou le lien PFCP.
Figure 4 : La surveillance des états [1]
La fonction NRF est la première instance qui est exécutée lorsqu’on souhaite démarrer un nouveau cœur de réseau. Le NRF répertorie toutes les fonctions réseaux NF. Lors de la procédure de démarrage, une fonction NF vient s’enregistrer au niveau du NRF via une requête http.
Figure 5 : L’enregistrement de la fonction SMSF [2]
Pour la fiabilité du réseau, la fonction NRF fonctionne par paire : les opérateurs copient de manière active le NRF du DC1 vers le DC2.
La fonction NSSF assure la mise en œuvre du network slicing. Pour la fiabilité du réseau, les opérateurs déploient une paire de NSSF.
[1] Huawei : Deploy and apply 5G Core