Aperçu des réseaux 5G privés

Cela fait un peu plus de cinq ans que les réseaux privés 5G ont fait irruption sur la scène, attirant l’attention dans le cadre du déploiement mondial de la technologie 5G.

Malgré l’abondance d’articles, de blogs, de tutoriels et de livres blancs produits dans le monde entier sur les réseaux privés mobiles (MPN), en particulier les réseaux privés 5G (P5G), il semble qu’il y ait encore des lacunes dans la compréhension des principes de base. Dans ce billet de blog, nous visons à fournir un aperçu complet des réseaux privés 5G, non seulement du point de vue des normes et de l’industrie, mais aussi du point de vue des utilisateurs finaux et de la façon dont ils les perçoivent.

Réseaux d’entreprise et industriels

À l’ère du numérique, presque toutes les organisations et entreprises possèdent un ou plusieurs réseaux câblés et/ou sans fil. Une entreprise se compose généralement de réseaux locaux (LAN) et de réseaux étendus (WAN) qui relient les bureaux, les centres de données et les succursales. Ces réseaux sont un mélange de connexions filaires et sans fil, permettant aux utilisateurs autorisés d’accéder aux données, aux applications et aux services. Les mesures de sécurité, telles que les pare-feu, les réseaux privés virtuels et les systèmes de détection des intrusions, sont essentielles pour protéger les actifs de l’organisation.

Les réseaux sans fil d’entreprise représentent la composante sans fil du réseau plus large d’une entreprise, permettant la mobilité et la flexibilité des utilisateurs. Ils comprennent généralement le Wi-Fi pour une utilisation générale au bureau et, dans certains cas, des réseaux privés 4G LTE/5G pour des cas d’utilisation spécialisés qui ne peuvent être satisfaits par le Wi-Fi.

Les réseaux industriels sont un sous-ensemble des réseaux d’entreprise, axés spécifiquement sur la connexion des machines, des capteurs et des systèmes de contrôle dans les environnements industriels. Ces réseaux accordent souvent la priorité à la continuité opérationnelle, à la faible latence et au contrôle en temps réel, ce qui les rend essentiels pour les processus industriels automatisés et critiques.

En termes généraux, les réseaux d’entreprise forment l’infrastructure globale, les réseaux industriels répondent aux besoins spécifiques de connectivité dans les environnements industriels et les réseaux sans fil d’entreprise offrent une connectivité sans fil qui prend en charge à la fois les environnements de bureau et les environnements industriels. Ensemble, ces réseaux assurent une communication et un fonctionnement sans faille dans divers environnements organisationnels.

Réseaux mobiles publics et privés

Nous comptons sur nos téléphones mobiles pour presque tout : appels, messagerie, partage de photos, navigation sur le web, diffusion de vidéos et maintien du contact avec nos amis et notre famille. Tout cela est rendu possible par les réseaux mobiles publics (PMN), les vastes réseaux de télécommunications qui nous permettent de rester connectés où que nous soyons. Ces réseaux, exploités par des opérateurs de réseaux mobiles (ORM) ou des opérateurs de réseaux mobiles virtuels (MVNO), assurent la couverture non seulement de nos appareils personnels, mais aussi d’innombrables gadgets et machines qui constituent l’internet des objets (IdO).

Avec l’essor de la 5G, les réseaux publics évoluent pour offrir des vitesses plus rapides, une latence plus faible et une prise en charge des communications IoT massives. Cependant, les réseaux publics sont confrontés à des limites telles que la congestion dans les zones très fréquentées, et ils peinent à répondre aux besoins spécifiques des industries qui nécessitent des ressources dédiées, une latence ultra-faible et une sécurité renforcée. C’est là que les réseaux privés entrent en jeu, offrant une solution pour un large éventail de cas d’utilisation spécialisés.

Bien que les PMN soient essentiels pour fournir une connectivité étendue, ils fonctionnent généralement sur la base du « meilleur effort ». Cela signifie que s’ils privilégient une couverture et une disponibilité étendues, ils ne peuvent pas toujours garantir des niveaux de service spécifiques, en particulier dans les zones à fort trafic. Les réseaux publics sont conçus pour desservir un large éventail d’utilisateurs, ce qui rend difficile leur adaptation aux besoins spécifiques des entreprises, tels qu’une bande passante garantie, une latence ultra-faible et une sécurité plus stricte.

Ces défis ont conduit à l’émergence des réseaux privés mobiles (MPN). Les MPN sont des réseaux cellulaires dédiés, conçus pour des organisations spécifiques – qu’il s’agisse d’une entreprise, d’une usine ou d’une université – plutôt que pour le grand public. Contrairement aux réseaux publics que tout le monde partage, les MPN donnent aux entreprises un contrôle total sur la couverture, la sécurité et les performances du réseau, ce qui leur permet de l’adapter à leurs besoins exacts.

Dans notre précédent livre blanc, « Private 5G for Enterprises – Becoming Real », nous avons examiné les facteurs clés qui ont motivé les organisations à adopter les MPN, ce qui en fait un élément indispensable des entreprises et des industries modernes.

L’essor des réseaux 5G privés (P5G)

La 4G/LTE a été une aubaine pour les entreprises qui cherchaient une alternative au Wi-Fi pour résoudre leurs problèmes de connectivité. La simplicité du réseau 4G/LTE, associée à un contrôle, une sécurité, une flexibilité, une évolutivité et une fiabilité accrus, tout en prenant en charge plusieurs cas d’utilisation spécialisés que les réseaux publics ne peuvent pas prendre en charge de manière adéquate, les a rendus immensément populaires.

Les réseaux privés 4G/LTE ont changé la donne pour les entreprises qui cherchaient une alternative au Wi-Fi, en offrant davantage de contrôle, de sécurité, de flexibilité, d’évolutivité et de fiabilité. Leur capacité à prendre en charge des cas d’utilisation spécialisés que les réseaux publics ne pouvaient pas prendre en charge de manière adéquate les a rendus extrêmement populaires. Toutefois, les limites des capacités de la 4G/LTE ont stimulé le développement de la 5G, qui a été conçue dès le départ pour surmonter ces défis, ce qui a stimulé l’adoption des réseaux privés 5G (P5G) à la fois sur la 4G/LTE privée et, dans de nombreux cas, sur le Wi-Fi privé.

Bien que cet article n’ait pas pour but de comparer directement les MPN avec le Wi-Fi privé, il est important de noter que les MPN ne sont pas censés remplacer le Wi-Fi dans tous les cas. Le Wi-Fi continuera probablement à jouer un rôle dans de nombreux environnements.

Comme mentionné, les réseaux P5G résolvent de nombreuses limites de la 4G/LTE privée en offrant des vitesses plus élevées, une latence plus faible, une meilleure prise en charge des densités d’appareils plus importantes, une flexibilité accrue grâce au découpage du réseau et l’évolutivité nécessaire pour les technologies futures. Pour les industries qui exigent des communications en temps réel, une connectivité IoT massive ou une fiabilité critique, la P5G représente la prochaine étape de leur transformation numérique.

Dans notre précédent livre blanc, « Private 5G to Help Solve Existential Challenges in the Digital Transformation of Warehouses », nous avons expliqué comment la technologie Private 5G a considérablement évolué au cours des deux ou trois dernières années. Cette réduction de la taille de l’équipement radio, de la consommation d’énergie et les améliorations significatives de la fiabilité du matériel ont positionné le Private 5G comme une solution viable à long terme. L’amélioration de la fiabilité du matériel, la tendance à la « softwarisation » et la disponibilité de logiciels libres ont fait de l’utilisation de serveurs commerciaux prêts à l’emploi une réalité, réduisant ainsi les coûts sans qu’il soit nécessaire de déployer de grands volumes. 

En outre, une grande partie du nouveau spectre dédié mis à la disposition des MPN est mieux adaptée au déploiement d’un réseau 5G privé qu’à un réseau 4G/LTE privé. Ce spectre dédié est un facteur clé pour les MPN et offre un avantage par rapport au Wi-Fi privé en améliorant la disponibilité et la fiabilité du réseau privé.

L’écosystème des appareils compatibles avec la 5G privée s’est également considérablement élargi l’année dernière, offrant aux entreprises et aux industries davantage d’options de connectivité pour leurs machines et leurs équipements. Dans le même temps, le coût des appareils a considérablement diminué et devrait continuer à baisser à mesure que les économies d’échelle continuent à produire leurs effets.

Enfin, il convient de souligner que de nombreux noms différents sont utilisés pour représenter un NPP. Nous l’avons expliqué dans notre précédent article de blog et dans notre vidéo ici.

Architecture du réseau privé 5G

L’architecture d’un MPN, bien que simplifiée, se compose de plusieurs éléments clés qui fonctionnent ensemble pour permettre une communication sécurisée et hautement performante pour les cas d’utilisation de l’entreprise. Examinons chacun de ces composants un par un :

Réseau de données (IP) : Le réseau de données est le lieu où résident toutes les informations et applications propres à l’entreprise. Il peut être comparé à l’internet dans les réseaux publics, auquel les utilisateurs accèdent pour naviguer, faire des achats et lire en continu. Dans le contexte de la 5G privée, le réseau de données stocke toutes les données critiques des utilisateurs et de l’entreprise, telles que les données opérationnelles, les systèmes de contrôle des machines et les applications. Le réseau de données peut également inclure des centres de données en nuage ou en périphérie, ce qui permet de localiser l’informatique et de réduire la latence. Les applications d’entreprise, qu’elles soient exécutées sur les appareils des utilisateurs ou sur le réseau privé lui-même, communiquent avec les serveurs d’application via ce réseau de données. Cette infrastructure peut être soit sur place, soit hébergée en externe par un fournisseur tiers.

Réseau central (CN) : Le réseau central (CN) est le centre de contrôle ou « cerveau » du réseau mobile. Il prend en charge des tâches essentielles telles que la gestion des sessions, la mobilité (assurer des transitions transparentes lorsque les appareils se déplacent entre les zones de couverture) et l’authentification (vérifier l’identité des appareils connectés). Le cœur du réseau gère également la connexion du réseau aux réseaux de données externes, en veillant à ce que les applications et les services puissent communiquer efficacement. Dans la 5G privée, le cœur de réseau comprend souvent des fonctions avancées telles que le découpage du réseau, qui permet aux entreprises de créer des réseaux virtuels distincts pour différentes applications dont les exigences en matière de performance et de sécurité varient.

Réseau d’accès radio (RAN) : Le réseau d’accès radio (RAN) est responsable de l’interface sans fil entre les appareils des utilisateurs et le réseau central. Il gère la transmission et la réception des signaux radio et se compose généralement de stations de base ou de petites cellules qui communiquent avec l’équipement de l’utilisateur. Le backhaul relie le RAN au réseau central et peut utiliser le Gigabit Ethernet à haut débit, la fibre optique ou d’autres technologies de transport dédiées. Dans la 5G privée, l’architecture RAN est souvent simplifiée avec des nœuds radio intégrés qui combinent les fonctionnalités des unités de bande de base (BBU) et des unités radio (RU) traditionnelles. Alors que les réseaux publics peuvent séparer ces unités pour des raisons d’évolutivité, les réseaux privés, en particulier dans les environnements localisés, utilisent souvent des petites cellules tout-en-un pour faciliter le déploiement et la rentabilité.

Équipement de l’utilisateur (UE) : L’équipement de l’utilisateur (UE) est constitué de tout appareil qui se connecte au réseau mobile, comme les smartphones, les tablettes, les ordinateurs portables, les capteurs industriels, les robots ou même les véhicules autonomes. Ces appareils communiquent via l’interface aérienne en utilisant le spectre radioélectrique alloué. Dans les réseaux 5G publics, le spectre dédié sous licence est essentiel pour gérer les communications à grande échelle. Pour les réseaux 5G privés, l’accès à un spectre dédié est tout aussi important pour garantir des performances élevées, la fiabilité et un minimum d’interférences. De nombreux régulateurs dans le monde ont commencé à attribuer des bandes de fréquences spécifiques pour un usage privé, encourageant l’innovation dans les déploiements de réseaux privés pour des secteurs tels que la fabrication, les soins de santé et la logistique.

Cas d’utilisation des réseaux 5G privés

Les cas d’utilisation des réseaux privés 5G ne manquent pas. De la fabrication intelligente et de l’IoT industriel aux soins de santé et aux villes intelligentes, la Private 5G aide à relever les défis que les solutions Wi-Fi ou 4G/LTE sont incapables de satisfaire. Qu’il s’agisse d’automatiser les lignes de production, de prendre en charge les véhicules autonomes ou d’améliorer les services de santé à distance, la Private 5G offre la flexibilité, l’évolutivité et la fiabilité nécessaires pour favoriser la transformation numérique. Grâce à sa capacité à gérer un débit de données élevé, à garantir la confidentialité des données et à prendre en charge les applications critiques, Private 5G devient un catalyseur clé pour les opérations modernes et connectées.

Le graphique suivant, tiré du rapport Private Mobile Networks September 2024 de la GSA, souligne que le marché des MPN a continué de croître, le nombre de références clients uniques pour les déploiements de moyenne et grande envergure (avec un chiffre d’affaires supérieur à 100 000 €) ayant atteint 1 489.

En outre, d’autres estimations suggèrent qu’il existe des milliers, voire des dizaines de milliers de MPN dans le monde. En résumé, un grand nombre de ces produits sont testés, mis à l’essai et déployés.

Voici quelques-uns des principaux cas d’utilisation des réseaux 5G privés :

Fabrication intelligente : Les réseaux privés 5G permettent aux usines intelligentes de communiquer en temps réel entre les machines, les capteurs et les systèmes de contrôle. Grâce à une latence ultra-faible, une fiabilité élevée et une connectivité massive des appareils, les fabricants peuvent automatiser les processus, surveiller les lignes de production et réduire les temps d’arrêt grâce à la maintenance prédictive. Les débits de données élevés de la 5G permettent une surveillance en temps réel ainsi que l’analyse des données, ce qui conduit à une production plus efficace et à une utilisation optimisée des ressources. Ceci est particulièrement bénéfique pour les industries nécessitant un contrôle et une coordination précis, telles que l’automobile, l’aérospatiale et l’électronique.

Éducation et campus intelligents : Les réseaux privés 5G permettent de créer des campus intelligents, en fournissant une connectivité sans fil rapide et fiable aux établissements d’enseignement. Avec la 5G, les écoles et les universités peuvent prendre en charge le streaming vidéo haute définition pour l’apprentissage à distance, l’éducation basée sur l’AR/VR et la collaboration en temps réel entre les étudiants et les enseignants. Les campus intelligents peuvent également bénéficier de dispositifs IoT qui améliorent la sécurité, la gestion de l’énergie et l’efficacité opérationnelle. La flexibilité et la sécurité d’un réseau privé garantissent que les établissements d’enseignement peuvent répondre à leurs besoins de connectivité sans dépendre de l’infrastructure publique.

Opérations minières : Dans le secteur minier, les réseaux privés 5G améliorent la sécurité, l’efficacité et le contrôle opérationnel en permettant une surveillance en temps réel de l’équipement, des travailleurs et des conditions environnementales. Les véhicules autonomes et les machines télécommandées bénéficient d’une communication fiable et à faible latence qui leur permet de fonctionner sans problème dans des environnements difficiles et éloignés. Avec la 5G, les opérateurs peuvent également effectuer des inspections à distance à l’aide de drones, optimiser l’extraction des ressources grâce à des analyses basées sur l’IA et renforcer la sécurité des travailleurs grâce à des alertes en temps réel dans les zones dangereuses.

Ports maritimes et aéroports : Les ports et les aéroports nécessitent une coordination transparente entre de nombreux systèmes, notamment pour la manutention du fret, la gestion des passagers et les opérations de sécurité. La 5G privée prend en charge ces environnements en offrant une communication ultra-fiable et à faible latence entre les capteurs, les véhicules, les robots et les travailleurs. Dans les aéroports, la 5G peut améliorer l’efficacité des systèmes de manutention des bagages, automatiser les processus d’embarquement et fournir une meilleure connectivité pour les infrastructures basées sur l’IdO. Dans les ports, la 5G peut optimiser la manutention des conteneurs, suivre les expéditions en temps réel et améliorer la gestion globale de la chaîne d’approvisionnement.

Entreposage et logistique intelligents : La 5G privée transforme l’entreposage et la logistique en permettant le suivi en temps réel des marchandises, des véhicules à guidage automatique (AGV) et des systèmes intelligents de gestion des stocks. La connectivité rapide et à faible latence permet une communication transparente entre des appareils tels que les robots autonomes, les chariots élévateurs et les systèmes de convoyage. Cela permet d’améliorer l’efficacité des opérations dans les entrepôts, de réduire les erreurs humaines et de diminuer les coûts d’exploitation. La 5G améliore également la capacité d’intégrer des drones pour la numérisation des stocks et la livraison sur le dernier kilomètre.

Soins de santé et hôpitaux intelligents : Dans le domaine de la santé, la 5G privée permet une communication plus rapide et plus fiable entre les appareils médicaux, les systèmes de surveillance des patients et les plateformes de gestion des hôpitaux. La chirurgie à distance en temps réel, assistée par des systèmes robotiques, est possible grâce à une latence ultra-faible et à une bande passante élevée. La 5G prend également en charge la vidéo haute définition pour la télémédecine, ce qui permet aux médecins de diagnostiquer et de traiter les patients à distance. Grâce à un réseau privé, les hôpitaux peuvent gérer en toute sécurité les données sensibles des patients, garantir le respect de la vie privée et optimiser l’affectation des ressources dans les environnements de soins critiques.

Réseaux intelligents et services publics : Pour les entreprises du secteur de l’énergie, la 5G privée permet de surveiller et de contrôler en temps réel les réseaux électriques et l’infrastructure des services publics. La 5G peut gérer le grand nombre de capteurs et de dispositifs IoT nécessaires pour surveiller la production, la distribution et la consommation d’énergie. Elle permet de créer des réseaux intelligents qui s’adaptent dynamiquement aux changements de la demande d’énergie, améliorant ainsi l’efficacité et la durabilité. Pour les services publics tels que les compagnies d’eau ou de gaz, les réseaux privés offrent une sécurité et une fiabilité accrues pour gérer les infrastructures critiques à distance.

Défense et maintien de la paix : Les réseaux privés 5G jouent un rôle crucial dans la défense et le maintien de la paix en fournissant des communications sécurisées, à haut débit et à faible latence adaptées aux besoins uniques des opérations militaires et de paix. Ces réseaux permettent le partage de données en temps réel sur des terrains vastes, éloignés et difficiles, en soutenant des technologies avancées telles que les véhicules autonomes, les systèmes aériens sans pilote (UAS) et la surveillance pilotée par l’IA. Avec la possibilité de mettre en place des réseaux ad hoc sur le terrain, la 5G privée garantit une connectivité fiable pour les opérations critiques, même dans les zones où l’infrastructure existante est faible ou inexistante. Les fonctions de sécurité renforcées de la 5G privée protègent les communications et les données sensibles, tandis que l’évolutivité et la flexibilité du réseau permettent un déploiement et un ajustement rapides aux besoins dynamiques des missions de défense et de maintien de la paix.

Dans l’ensemble, les déploiements de réseaux privés 5G augmentent à mesure que les industries reconnaissent le potentiel et les capacités des MPN. Au fur et à mesure que les mises en œuvre réelles deviennent plus visibles, elles apportent la confiance nécessaire à d’autres organisations pour explorer et adopter cette technologie transformatrice.

Déployer un réseau 5G privé : Un guide étape par étape

Le déploiement d’un réseau 5G privé n’est pas aussi délicat que la plupart des gens le pensent. Voici un aperçu du processus. Certaines de ces étapes peuvent nécessiter l’aide d’experts, en fonction de la criticité du cas d’utilisation. 

1. Définir les exigences : Définir les cas d’utilisation du réseau P5G et évaluer les besoins de l’entreprise (par exemple, la zone de couverture, les exigences en matière de latence, la densité des appareils, etc.)
2. Sélection du spectre radioélectrique : Examiner tous les choix possibles de disponibilité du spectre (sous licence, sans licence, accès partagé, etc.) qui peuvent être utilisés pour le réseau P5G et déterminer les priorités en fonction de la facilité de disponibilité, de la prise en charge des appareils et des caractéristiques.
3. Acquisition et mise en place de l’infrastructure : Identifier les vendeurs, les intégrateurs ou les fournisseurs de solutions qui vont fournir des composants individuels, des services ou une solution complète, avec ou sans assistance. Identifiez la personne qui installera le réseau, qu’il s’agisse d’une personne interne ou d’une personne ou organisation externe.
4. Optimisation et tests : Une fois le réseau mis en place et opérationnel, vérifiez la couverture, évaluez les performances en fonction des besoins, ajustez les paramètres nécessaires et refaites les tests si nécessaire.
5. Vérifier et déployer les logiciels de sécurité/pare-feu : C’est l’une des exigences les plus cruciales et il est obligatoire que la sécurité soit en place avant tout essai ou POC. 
6. Exploitation et gestion du réseau : Une fois le réseau prêt, assurez-vous que le logiciel de gestion et de surveillance fonctionne comme prévu. Assurez-vous qu’il existe un processus de maintenance du réseau et que vous disposez des bonnes personnes pour faire évoluer le réseau si nécessaire.

Conclusion et prochaines étapes

Les réseaux 5G privés ne sont plus seulement une vision d’avenir ; ils sont activement déployés dans un large éventail d’industries, de la fabrication et de la logistique aux soins de santé et aux villes intelligentes. Ces premiers déploiements présentent déjà des avantages tangibles, tels qu’une meilleure connectivité, une sécurité renforcée et un traitement des données en temps réel, ce qui prouve que la 5G privée n’est pas seulement théorique, mais pratique et efficace. Avec l’émergence de points de démonstration réussis, il est clair que la technologie est polyvalente et peut être adaptée à divers scénarios, y compris des environnements où les solutions Wi-Fi ou 4G/LTE traditionnelles ne sont pas à la hauteur.

Ce qui est encore plus passionnant, c’est que le déploiement d’un réseau 5G privé est beaucoup plus simple que ce que de nombreuses organisations pourraient penser. La technologie a mûri, avec du matériel sur étagère, des logiciels libres et un spectre dédié qui rendent la mise en œuvre plus simple et plus rentable. Que vous cherchiez à prendre en charge des déploiements IoT massifs, à permettre des applications à faible latence ou simplement à assurer la pérennité de vos opérations, les réseaux 5G privés offrent une solution robuste et évolutive qui peut être personnalisée en fonction de vos besoins spécifiques.

Alors que les industries continuent de se transformer numériquement, la technologie privée 5G apparaît comme un catalyseur crucial de l’innovation, offrant la fiabilité, la flexibilité et les performances nécessaires pour piloter la prochaine génération d’opérations connectées. C’est le moment idéal pour les entreprises d’explorer comment cette technologie peut révolutionner leurs stratégies de connectivité.

Firecell travaille directement et indirectement avec plusieurs industries sur divers projets intérieurs et extérieurs. Les solutions de connectivité de pointe de Firecell sont adaptées aux besoins spécifiques des entreprises industrielles. Conçue pour les environnements industriels exigeants, la solution 5G de Firecell offre une connectivité fiable, sécurisée et performante. En simplifiant le déploiement des réseaux 5G au sein des entreprises et en réduisant les coûts globaux, Firecell vise à accélérer le retour sur investissement.

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