Déployer des réseaux 5G privés dans Azure

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La quatrième révolution industrielle, souvent appelée Industrie 4.0, est là. Industrie 4.0 apporte avec elle des applications industrielles modernes qui vont changer la façon dont les entreprises fonctionnent. Ces applications améliorent la puissance de traitement et la connectivité. Elles collectent et traitent l’ensemble des données d’une organisation pour aider les entreprises à fonctionner de manière plus stratégique et plus efficace. À mesure que les entreprises se développent, elles ont besoin de solutions capables de gérer ces charges de travail.

Pour répondre à ces exigences, les entreprises modernes ont besoin de réseaux 5G privés et de solutions de computing en périphérie multi-accès (MEC). Les réseaux LTE/5G privés fournissent aux entreprises la vitesse, la sécurité, la mobilité et la qualité de service dont elles ont besoin pour traiter les données efficacement. Le computing en périphérie prend en charge les applications industrielles sensibles à la latence ainsi que la localisation des données, et permet de traiter rapidement les données à la périphérie.

Avant de pouvoir tirer parti des avantages des réseaux LTE/5G privés les entreprises doivent d’abord surmonter certaines difficultés. Celles-ci incluent le fait de réduire la complexité des opérations et de l’ingénierie, de garantir une visibilité de bout en bout pour les entreprises multisites, de sécuriser les accès et d’améliorer la livraison de solutions logicielles automatisées.

Pour les surmonter, Microsoft a développé une approche qui combine certains services managés Azure, notamment une plateforme et des services réseau, ainsi qu’un écosystème d’éditeurs de logiciels indépendants Radio et Application. Cette solution est un service de réseau 5G privé entièrement intégré et destiné aux entreprises. Des opérateurs mobiles et des fournisseurs de services managés de plus en plus nombreux fournissent et gèrent ces services. La solution combine Azure, Azure Network Function Manager, Azure Arc, Azure Stack Edge, Azure Kubernetes Service et Azure Private 5G Core. Ces services sont tous gérés et orchestrés à partir du cloud Azure.

Cette approche résout les difficultés liées à la complexité et aux coûts auxquelles sont confrontés les intégrateurs système et les entreprises. Elle permet aux entreprises de déployer des réseaux 5G privés hautes performances et à sécurité renforcée, qui favorisent l’adoption d’applications industrielles modernes.

Cet article est le premier d’une série de deux articles qui expliquent comment les intégrateurs système et les opérateurs peuvent créer des réseaux privés pour les entreprises à l’aide des services Azure. Ces réseaux tirent parti des avantages d’un cloud hyperscale et d’une architecture MEC intégrée pour réduire les CapEx et OpEx, stimuler l’innovation et créer de nouvelles opportunités de revenus.

Réseaux privés améliorés par la 5G

Les réseaux privés améliorés par la 5G sont en train de transformer les services de télécommunications. Les principales fonctionnalités radio et cœur de la 5G permettent une mise à l’échelle et une livraison de haut débit mobile (eMBB), des communications ultra-fiables à faible latence (URLLC) et des communications massives de type machine (mMTC). Cela permet aux opérateurs de proposer de nouveaux services destinés aux développeurs d’applications industrielles hautes performances et d’introduire de nouveaux modèles commerciaux.

Les offres basées sur les consommateurs, telles que la voix, le texte, les données et la vidéo, resteront une partie intégrante du portefeuille de services des opérateurs de télécommunications. Toutefois, les nouvelles offres d’entreprise telles que les réseaux privés LTE/5G pour la robotique, l’IA vidéo, l’IoT à grande échelle pour les applications de jumeau numérique et les expériences de réalité augmentée avec des appareils comme HoloLens créeront de nouvelles opportunités de revenus pour les opérateurs. Pour fournir ces services, les opérateurs de télécommunications doivent aller au-delà de l’architecture réseau des télécommunications traditionnelles et utiliser plus directement le cloud hyperscale et le calcul MEC.

Plusieurs facteurs motivent l’implémentation de réseaux mobiles d’entreprise privés :

  • Les limites de mise à l’échelle et d’étendue des systèmes sans fil sur site actuels
  • La quantité croissante des données et des vidéos générées
  • Le besoin accru de niveaux toujours plus élevés de mobilité et de sécurité, et la demande d’un traitement des données en temps réel

La combinaison de la 5G, du calcul MEC et du cloud permet de créer des réseaux sans fil privés rapides, hautement sécurisés et scalables, qui peuvent tirer parti des applications pour obtenir des données d’analytique à la périphérie, dans le cloud ou dans des emplacements hybrides.

Voici quelques cas d’usage du secteur qui sont rendus possibles par les réseaux 5G privés :

Diagram showing industry use cases that are powered by private 5G networks.

Les réseaux 5G privés sont importants pour les services d’entreprise 5G, car leurs fonctionnalités sous-tendent les services plus sophistiqués, tels que les espaces intelligents et les applications de l’Industrie 4.0. Pourtant, malgré les avantages des réseaux privés 5G, certaines difficultés demeurent pour les opérateurs et les entreprises. La plus grande difficulté est celle qui est liée à la complexité du déploiement et de la gestion d’un réseau 5G dans un environnement d’entreprise. Les réseaux 5G nécessitent des compétences que n’ont généralement pas les entreprises traditionnelles. Ces compétences peuvent aller de la conception d’un système de fréquences radio (RF) aux architectures des cœurs mobiles 5G. En outre, les opérateurs de télécommunications peuvent ne pas avoir le portefeuille de technologies ni la mémoire minimale nécessaires pour déployer de manière économique des réseaux 5G et le computing en périphérie géré par le cloud dans un environnement d’entreprise.

Microsoft propose une approche simplifiée de « MEC en tant que service » qui combine une plateforme cloud hyperscale globale avec des composants réseau, comme un cœur autonome 5G natif Cloud qui alimente une suite d’applications cloud. Cette approche permet aux entreprises de collecter des données sur l’ensemble de leurs réseaux, et de traiter efficacement les données sensibles aux retards à la périphérie, tout en traitant de grandes quantités de données dans Azure.

Avantages des réseaux 5G privés

L’arrivée de la 4G et l’accès à des spectres partagés comme ceux du CBRS dans certaines régions ont changé l’économie des réseaux 5G privés. Ce changement a eu lieu parce qu’il a permis aux entreprises de déployer et d’expérimenter à l’aide de réseaux cellulaires privés dédiés qui utilisent des petites cellules et des fonctions réseau virtualisées. Les optimisations relatives au RAN 5G et aux cœurs offrent un ensemble plus riche de fonctionnalités, notamment une plus grande rapidité, une latence ultra-faible, des méthodes de sécurité et des économies. Ces caractéristiques de la 5G sont essentielles dans des secteurs comme l’industrie et le transport, où les difficultés liées à la couverture géographique et à l’utilisation croissante des applications IoT nécessitent des caractéristiques réseau améliorées.

Plusieurs secteurs verticaux peuvent tirer parti de ces mêmes caractéristiques, comme l’expliquent les sections suivantes.

Couverture fiable

De nombreuses applications industrielles et d’entreprise nécessitent une connectivité qui dépasse les limites de couverture des technologies câblées et Wi-Fi que l’on rencontre fréquemment dans les environnements de technologie opérationnelle. L’utilisation par les radios 4G et 5G d’un spectre dédié pour limiter les interférences dynamiques et augmenter la puissance de transmission, ainsi que les fonctionnalités de mobilité inhérentes, offrent de hautes performances, une capacité élevée et une connectivité sans fil économique dans les sites étendus. Ces sites incluent les aéroports, les ports maritimes, les mines à ciel ouvert, les centres de distribution, les campus et les chantiers de construction. La possibilité d’utiliser différentes options de spectre optimise la couverture et les taux de données pour les cas d’usage en intérieur et en extérieur.

Débit plus élevé

La technologie 4G peut fournir le débit dont ont besoin de nombreuses applications de réseau privé. Toutefois, la 5G peut fournir de 10 à 20 fois le débit de la 4G, ce qui étend la gamme d’applications pouvant être prises en charge avec une technologie sans fil. Les options de spectre à venir, comme les ondes millimétriques, peuvent être déployées pour une utilisation en intérieur afin d’optimiser la densité des appareils, même lorsqu’ils sont distribués dans des environnements RF bruyants. De cette façon, le réseau devient scalable.

Latence faible

Les réseaux 5G fournissent une latence inférieure à celle des réseaux 4G. Une faible latence est importante pour les applications ayant des contraintes de temps, comme les systèmes de contrôle robotisés, qui ont généralement un budget de latence aller-retour inférieur ou égal à 10 ms. Les réseaux 5G sur lesquels des applications sont déployées au sein de sites de computing en périphérie locaux peuvent facilement prendre en charge ces exigences de latence.

Prise en charge de l’accès déterministe

Du fait de sa conception, la radio 5G prend en charge l’accès déterministe. Cette conception garantit une limite supérieure pour la latence et la gigue, ce qui est important pour de nombreux types d’applications. Dans cette catégorie, la 5G est beaucoup plus proche des performances de l’Ethernet câblé. Grâce à la 5G, les applications qui nécessitaient auparavant des connexions câblées peuvent désormais utiliser la technologie sans fil.

Localisation et confidentialité des données

En utilisant les réseaux d’entreprise traditionnels, les entreprises peuvent limiter efficacement l’exposition des données à certaines régions géodélimitées. Toutefois, avec l’adoption généralisée des technologies sans fil, la possibilité de limiter l’exposition des données s’est faite au prix d’une restriction d’accès. Combinés au computing en périphérie, les réseaux 5G privés peuvent offrir une meilleure visibilité ainsi qu’un meilleur contrôle sur l’emplacement d’accès et de traitement des données. Cette visibilité et ce contrôle donnent à l’entreprise un niveau de souveraineté des données beaucoup plus élevé. Les réseaux 5G privés et le computing en périphérie permettent de conserver localement des informations hautement sensibles avec une sécurité accrue et de ne pas les exposer, même à l’opérateur, via des connexions réseau externes.

Simplicité opérationnelle

Les opérateurs sont obligés d’implémenter plusieurs versions de technologies réseau, ainsi que le contrôle d’accès et d’autres fonctions de sécurité, car elles ont besoin d’un accès câblé, d’un accès Wi-Fi et, de plus en plus, d’un accès à haut débit mobile aux ressources de l’entreprise. Les réseaux sans fil privés permettent aux équipes informatiques de créer une architecture d’accès simplifiée qui fonctionne pour tous les employés, qu’ils se trouvent au bureau ou en dehors de celui-ci.

Économies au niveau des liaisons terrestres

Certains types d’applications industrielles et d’entreprise, comme les caméras vidéo haute résolution pour la surveillance ou l’inspection, génèrent de grandes quantités de données. Ces applications impliquent généralement un mélange de stockage et d’analyse. Elles ne sont généralement pas très sensibles à la latence. Toutefois, il est judicieux de déployer ces applications dans des installations de calcul locales afin d’éviter le coût élevé d’un transfert par liaison terrestre de grands volumes de données vers un cloud centralisé. Les réseaux 5G privés rendent ce type de déploiement possible. La connectivité aux installations cloud centralisées doit ensuite gérer uniquement les données récapitulatives, comme les informations concernant les événements actionnables détectés par l’analyse locale.

Les réseaux mobiles 5G privés ne permettent pas seulement de conserver les données localement. Ils aident également les entreprises à se protéger contre les menaces pesant sur leur sécurité des informations et des communications. La 5G comprend des mécanismes de sécurité qui sont davantage intégrés que dans les précédentes générations de technologie cellulaire. En outre, elle inclut une protection renforcée contre les attaques sophistiquées, comme IMSI-catcher et Stingray. En utilisant plusieurs couches de sécurité Azure incorporée et des outils comme Defender pour le cloud, l’opérateur peut déployer, monitorer, et exploiter des charges de travail et des applications critiques avec une sécurité améliorée, même lors d’une exécution à la périphérie du client.

Réseau 5G privé : Étude de cas de l’industrie

Les appareils intelligents, l’automatisation, le cloud et la technologie haut débit mobile sont à l’origine de la révolution dite « Industrie 4.0 ». Cette révolution, à son tour, crée une demande en réseaux 5G privés dans le secteur de l’industrie, qui est le premier consommateur de réseaux 5G privés. Les réseaux 5G privés peuvent constituer une base pour les industries qui souhaitent connecter des appareils intelligents et utiliser des données de télémétrie pour prendre des décisions en temps réel et améliorer leur efficacité opérationnelle. La possibilité de traiter efficacement les données réseau dans le cloud aide les industries de différentes façons :

Prédiction de la maintenance

  • Monitoring et suivi de la qualité
  • Réduction de l’usure, des pannes et des goulots d’étranglement des machines
  • Plus grande efficacité opérationnelle

Usines intelligentes

  • Applications d’usine connectée
  • Applications de sécurité du personnel et gestion de la qualité de l’air
  • Contrôle d’accès (sécurité) et analytique intelligente

Opérations de fabrication

  • Gestion des ressources, et fabrication et inventaire intelligents
  • Monitoring et optimisation des performances
  • Visibilité opérationnelle de bout en bout

L’approche Microsoft des réseaux 5G privés est idéale pour les applications IoT et Industrie 4.0. La possibilité de traiter des données dans une plateforme locale unique et de retourner intelligemment des données sélectives pour le traitement dans Azure permet une prise de décision et une automatisation en temps réel avec de faibles temps de latence. La réduction du trafic de liaison terrestre réduit également les coûts, aussi bien pour l’entreprise que pour l’opérateur.

Le modèle Azure Confiance Zéro permet de garantir que les données relatives à la fabrication restent sécurisées à mesure qu’elles se déplacent entre les fonctions de réseau mobile, l’entreprise et le cloud. Ces améliorations de sécurité évitent également aux opérateurs d’avoir à sécuriser les données client en transit ou dans le stockage.

Chemin des télécommunications vers les réseaux 5G privés

Les réseaux 5G privés sont au croisement entre les réseaux locaux d’entreprise traditionnel, les réseaux industriels spécialisés et le réseau mobile public. Ils donnent aux opérateurs la possibilité d’étendre les services 5G vers de nouveaux marchés.

Lorsqu’elles réfléchissent à la façon de déployer des réseaux 5G privés, de nombreuses entreprises considèrent les opérateurs de réseaux mobiles comme des fournisseurs potentiels. Les entreprises considèrent les opérateurs comme des partenaires de confiance au niveau des communications, et les relations commerciales sont déjà établies. Les opérateurs disposent d’une expertise en matière de déploiement et d’exploitation de réseaux mobiles sécurisés et fiables. En fonction des licences du spectre local, il peut exister une exigence réglementaire ou une condition de spectre qui stipule qu’une entreprise doit s’associer à un opérateur mobile pour déployer la 5G privée.

Certains opérateurs de réseau peuvent considérer les réseaux 5G privés comme une extension naturelle de leurs réseaux mobiles publics. Ils peuvent tirer parti de leurs ressources réseau existantes et utiliser le découpage réseau pour séparer de manière sécurisée le trafic mobile d’entreprise des réseaux publics. Toutefois, les entreprises veulent un réseau dédié avec une connectivité localisée et un contrôle supérieur à ce qu’elles peuvent obtenir avec cette approche. En outre, les réseaux publics sont construits principalement pour servir le marché du haut débit mobile. Ils sont hautement optimisés pour cela. Les applications d’entreprise imposent des exigences nouvelles sur le réseau, ce qui n’offre pas la flexibilité nécessaire. Le secteur est en train d’adopter un réseau sans fil privé basé sur la périphérie qui permet également une intégration approfondie au réseau de l’opérateur. Les entreprises doivent tirer parti de la flexibilité de la 5G.

Diagram that shows how telcos provide Azure managed-edge networks and applications to global enterprises.

Pour inspirer confiance aux opérateurs et aux entreprises, une solution de réseau 5G privé doit avoir trois attributs clés :

  • Une connectivité managée. De nombreuses entreprises ont l’habitude de gérer leur réseau Wi-Fi et leurs points d’accès mobiles. Mais peu d’entre elles ont de l’expérience en conception de réseaux radio 4G/5G, en activation SIM et en déploiement de solutions de bout en bout. Cette situation offre aux opérateurs l’occasion d’apporter une solution de gestion de la radio et du spectre pour répondre aux besoins des entreprises.

  • Des services managés. Un partenaire capable de déployer et de gérer des réseaux 5G privés de bout en bout, mais également de développer et de fournir des applications, ajoute une valeur significative à l’entreprise. Le fait de déplacer l’intégralité de la gestion de la solution vers un environnement cloud centralisé permet aux opérateurs et aux fournisseurs de services managés de fournir des services managés de bout en bout à partir d’un emplacement unique. Le fait de tirer parti de l’automatisation, de la sécurité et de la mise à l’échelle des architectures basées sur le cloud est essentiel pour fournir un modèle de retour sur investissement clair permettant aux entreprises d’adopter les réseaux 5G privés.

  • Des applications managées. Les cas d’usage impliquant des réseaux 5G privés dépendent des entreprises qui les utilisent. Par exemple, une plateforme de forage pétrolière éloignée n’aura pas les mêmes préoccupations qu’un constructeur automobile. Pour répondre à ces différents cas d’usage, il doit y avoir flexibilité et simplicité dans la façon dont les plateformes et les réseaux de périphérie sont configurés, déployés et gérés.

Les processus d’installation et de gestion des réseaux sans fil privés avec les applications MEC souhaitées sont simplifiés aussi bien pour l’opérateur que pour l’entreprise.

Accéder à la deuxième partie : Créer un réseau 5G privé

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Cet article est géré par Microsoft. Il a été écrit à l’origine par les contributeurs suivants.

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