Die gNB-Architektur (Next-Generation NodeB) in 5G bezieht sich auf die Basisstationskomponente des 5G-Radio Access Network (RAN). Der gNB ist ein entscheidendes Element im 5G-Ökosystem, das für den Aufbau drahtloser Verbindungen mit Benutzergeräten (UE) und die Erleichterung der Datenübertragung zwischen UEs und dem Kernnetzwerk verantwortlich ist. Das Verständnis der gNB-Architektur ist für das Verständnis der Bereitstellung und Funktionalität von 5G-Netzwerken von entscheidender Bedeutung.
Zu den wichtigsten Aspekten der gNB-Architektur in 5G gehören:
- Funkeinheit (RU):
- Die Architektur des gNB beinhaltet die Trennung der Radio Unit (RU) von der Basisbandverarbeitung, bekannt als Centralized Unit (CU). Das EVU ist für die Übertragung und den Empfang von Funksignalen verantwortlich, einschließlich Aufgaben wie Modulation und Demodulation, Strahlformung und Hochfrequenzverarbeitung (RF).
- Zentralisierte Einheit (CU):
- Die Centralized Unit (CU) übernimmt die Basisbandverarbeitungsfunktionen wie digitale Signalverarbeitung, Modulation und Codierung. Die Trennung von RU und CU ermöglicht Flexibilität und Skalierbarkeit in 5G-Netzwerken. Verschiedene RUs können sich mit einer gemeinsamen CU verbinden und so die Ressourcennutzung optimieren.
- Verteilte Einheit (DU):
- In einigen gNB-Architekturen kann die Centralized Unit (CU) weiter in Distributed Units (DUs) unterteilt werden. Diese verteilte Architektur erhöht die Flexibilität des Netzwerks und ermöglicht den Einsatz spezifischer DUs näher an den Funkeinheiten für eine Kommunikation mit geringer Latenz.
- Funktionale Aufteilung:
- Die gNB-Architektur verwendet eine funktionale Aufteilung zwischen RU und CU oder DU. Die funktionale Aufteilung definiert die Aufgabenverteilung zwischen diesen Einheiten, optimiert die Verarbeitungslast und steigert die Effizienz des gesamten Funkzugangsnetzwerks.
- Front-/Mid-/Back-Haul-Verbindungen:
- Der gNB ist über Backhaul-Verbindungen mit dem Kernnetzwerk verbunden. Der Fronthaul verbindet RU und CU/DU und erleichtert den Austausch von Funksignalen und Basisbandverarbeitungsinformationen. Der Mittelweg verbindet ggf. verschiedene DUs.
- Standardisierung:
- Die gNB-Architektur wird vom 3rd Generation Partnership Project (3GPP) definiert, der Standardisierungsorganisation, die für die Spezifikation mobiler Kommunikationstechnologien verantwortlich ist. Das 3GPP stellt sicher, dass gNB-Architekturen verschiedener Anbieter gemeinsame Spezifikationen einhalten und ermöglicht so die Interoperabilität bei Bereitstellungen mehrerer Anbieter.
- Unterstützung für verschiedene Frequenzbänder:
- Der gNB ist für die Unterstützung verschiedener Frequenzbänder konzipiert, darunter sowohl Frequenzbereich 1 (FR1) als auch Frequenzbereich 2 (FR2). Diese Flexibilität ermöglicht es Betreibern, 5G-Dienste über ein breites Spektrum an Frequenzen bereitzustellen, von denen jede ihre eigenen Eigenschaften und Anwendungsfälle hat.
- Massive MIMO und Beamforming:
- Die gNB-Architektur unterstützt fortschrittliche Antennentechnologien wie Massive Multiple Input Multiple Output (MIMO) und Beamforming. Diese Technologien verbessern die spektrale Effizienz und ermöglichen dem gNB die gleichzeitige Kommunikation mit mehreren UEs.
- Netzwerk-Slicing:
- Die gNB-Architektur orientiert sich am Konzept des Network Slicing und ermöglicht die logische Aufteilung des Netzwerks in mehrere virtuelle Netzwerke, die auf bestimmte Dienste oder Anwendungsfälle zugeschnitten sind. Network Slicing erhöht die Vielseitigkeit von 5G-Netzwerken und berücksichtigt unterschiedliche Anforderungen.
Zusammenfassend stellt die gNB-Architektur in 5G ein flexibles und skalierbares Design dar, das die HF-Verarbeitungsfunktionen der Funkeinheit von der zentralisierten oder verteilten Basisband-Verarbeitungseinheit trennt. Diese Trennung verbessert die Ressourcennutzung, ermöglicht die Unterstützung verschiedener Frequenzbänder und erleichtert den Einsatz fortschrittlicher Technologien für eine optimale 5G-Netzwerkleistung.