¿Qué es RB y PRB en 5G?
En las redes 5G NR (New Radio), los términos RB (Resource Block) y PRB (Physical Resource Block) hacen referencia a las unidades mínimas de recursos de radiofrecuencia asignadas al usuario para la transmisión y recepción de datos en el dominio físico. Ambos conceptos son fundamentales en la planificación, asignación de espectro y programación de recursos dentro de la red de acceso por radio (RAN).
RB (Resource Block)
Un RB o Bloque de Recursos es una unidad lógica de recursos en el dominio de frecuencia. Está compuesto por un número fijo de subportadoras (generalmente 12) en el dominio de frecuencia, y por una duración determinada en el dominio del tiempo. La estructura de RB varía dependiendo del numerology (μ), es decir, el espaciamiento entre subportadoras, que en 5G puede ser de 15, 30, 60, 120 o 240 kHz.
En resumen, un RB define un área bidimensional en el dominio tiempo-frecuencia que puede utilizarse para transportar datos de usuario o señalización. Su definición es abstracta y se utiliza como base para la planificación y programación de recursos en la capa MAC (Medium Access Control).
PRB (Physical Resource Block)
Un PRB es la implementación física de un RB. Es decir, cuando el RB es asignado efectivamente para transmitir datos o control en una trama 5G, se convierte en un PRB. Incluye los símbolos OFDM específicos en el dominio del tiempo y las subportadoras en el dominio de la frecuencia.
Los PRB se utilizan directamente en la capa física (PHY), y representan los recursos reales que se emplean durante una transmisión en el canal físico. El número de PRBs disponibles depende del ancho de banda del canal y el espaciamiento entre subportadoras.
Estructura del PRB
En condiciones típicas, un PRB está compuesto por:
- 12 subportadoras contiguas en frecuencia
- 14 símbolos OFDM por slot (en TDD o FDD, dependiendo del tipo de transmisión)
El área total de un PRB en una ranura varía según el numerology. Por ejemplo, con un espaciamiento de subportadora de 15 kHz, una ranura dura 1 ms, mientras que con 30 kHz, dura 0,5 ms. Esto influye directamente en la densidad de transmisión y la eficiencia espectral.
Asignación dinámica de PRBs
En redes 5G, el scheduler del gNodeB se encarga de asignar dinámicamente los PRBs a los diferentes usuarios conectados. Esta asignación puede cambiar en cada slot dependiendo del tráfico, calidad del canal, prioridad del usuario, y otras políticas de QoS (Quality of Service). Esta flexibilidad permite una mayor eficiencia espectral y adaptabilidad a entornos variables.
¿Cuántos PRBs hay en 5G?
El número máximo de PRBs en un canal 5G NR depende del ancho de banda total y el numerology utilizado. Por ejemplo, para un canal de 100 MHz con μ=3 (espaciamiento de 120 kHz), se pueden tener hasta 66 PRBs por símbolo, lo que representa una capacidad muy alta de transmisión.
¿Cuál es la diferencia entre RB y PRB?
RB es una representación lógica que se utiliza en las capas superiores de la pila de protocolos para planificar y estructurar la asignación de recursos, mientras que PRB es la realización física de ese RB en la capa física. En la práctica, el número de PRBs disponibles define cuántos recursos pueden ser usados simultáneamente por los usuarios en un momento dado.
¿Cómo se relacionan con la eficiencia de la red?
La gestión eficiente de PRBs es crucial para maximizar el rendimiento de la red. Una asignación inadecuada puede llevar a congestión, latencia alta o desperdicio de espectro. Por ello, los algoritmos de scheduling inteligentes en 5G juegan un papel clave para asegurar calidad de servicio, baja latencia y alto throughput.
¿En qué capas del protocolo se usan?
- RBs: utilizados en las capas MAC y RLC para la planificación lógica de recursos.
- PRBs: utilizados en la capa PHY para la transmisión física sobre el canal de radio.
Relación con otras tecnologías
Los RBs y PRBs también existían en 4G LTE, pero en 5G se han adaptado a una arquitectura más flexible gracias al uso de múltiples numerologies, mayor ancho de banda y el uso de tecnología como beamforming y Massive MIMO. Esto permite aprovechar mejor los recursos del espectro y adaptar las transmisiones a las condiciones específicas del entorno.
¿Por qué son importantes en el diseño de 5G?
El conocimiento y gestión de RBs y PRBs es vital para ingenieros de redes y operadores, ya que afectan directamente al dimensionamiento de celdas, el diseño del espectro y la capacidad del sistema. También influyen en decisiones como la selección de bandas, agregación de portadoras y configuración de numerology para distintos tipos de tráfico (eMBB, URLLC, mMTC).
¿Puede un usuario tener varios PRBs?
Sí. Dependiendo de la calidad de su canal y las necesidades de tráfico, un usuario puede ser asignado a varios PRBs simultáneamente, lo cual se traduce en una mayor velocidad de transmisión. Esta asignación es dinámica y controlada por el gNodeB en cada intervalo de tiempo programado.