De gNB-architectuur (Next-Generation NodeB) in 5G verwijst naar de basisstationcomponent van het 5G-radiotoegangsnetwerk (RAN). De gNB is een cruciaal element in het 5G-ecosysteem dat verantwoordelijk is voor het tot stand brengen van draadloze verbindingen met gebruikersapparatuur (UE) en het faciliteren van de gegevensoverdracht tussen UE’s en het kernnetwerk. Het begrijpen van de gNB-architectuur is essentieel voor het begrijpen van de inzet en functionaliteit van 5G-netwerken.
Belangrijke aspecten van de gNB-architectuur in 5G zijn onder meer:
- Radio-eenheid (RU):
- De architectuur van de gNB omvat de scheiding van de Radio Unit (RU) van de basisbandverwerking, bekend als de Centralized Unit (CU). De RU is verantwoordelijk voor de transmissie en ontvangst van radiosignalen, inclusief taken als modulatie en demodulatie, beamforming en radiofrequentie (RF) verwerking.
- Gecentraliseerde eenheid (CU):
- De Centralized Unit (CU) verzorgt de basisbandverwerkingsfuncties, zoals digitale signaalverwerking, modulatie en codering. De scheiding van de RU en CU zorgt voor flexibiliteit en schaalbaarheid in 5G-netwerken. Verschillende RU’s kunnen verbinding maken met een gemeenschappelijke CU, waardoor het gebruik van resources wordt geoptimaliseerd.
- Gedistribueerde eenheid (DU):
- In sommige gNB-architecturen kan de gecentraliseerde eenheid (CU) verder worden onderverdeeld in gedistribueerde eenheden (DU’s). Deze gedistribueerde architectuur vergroot de flexibiliteit van het netwerk, waardoor de inzet van specifieke DU’s dichter bij de radio-eenheden mogelijk wordt gemaakt voor communicatie met lage latentie.
- Functionele splitsing:
- De gNB-architectuur maakt gebruik van een functionele splitsing tussen de RU en CU of DU. De functionele splitsing definieert de taakverdeling tussen deze eenheden, waardoor de verwerkingsbelasting wordt geoptimaliseerd en de efficiëntie van het algehele radiotoegangsnetwerk wordt verbeterd.
- Verbindingen voor/midden/achter:
- De gNB is via backhaulverbindingen verbonden met het kernnetwerk. De fronthaul verbindt de spoorwegonderneming en CU/DU, waardoor de uitwisseling van radiosignalen en basisbandverwerkingsinformatie wordt vergemakkelijkt. De mid-haul verbindt, indien van toepassing, verschillende DU’s.
- Standaardisatie:
- De gNB-architectuur wordt gedefinieerd door het 3rd Generation Partnership Project (3GPP), de standaardorganisatie die verantwoordelijk is voor het specificeren van mobiele communicatietechnologieën. De 3GPP zorgt ervoor dat gNB-architecturen van verschillende leveranciers voldoen aan gemeenschappelijke specificaties, waardoor interoperabiliteit bij implementaties van meerdere leveranciers mogelijk wordt.
- Ondersteuning voor verschillende frequentiebanden:
- De gNB is ontworpen om verschillende frequentiebanden te ondersteunen, waaronder zowel frequentiebereik 1 (FR1) als frequentiebereik 2 (FR2). Dankzij deze flexibiliteit kunnen operators 5G-diensten inzetten over een breed scala aan spectrumfrequenties, elk met zijn eigen kenmerken en gebruiksscenario’s.
- Massieve MIMO en Beamforming:
- De gNB-architectuur ondersteunt geavanceerde antennetechnologieën zoals Massive Multiple Input Multiple Output (MIMO) en beamforming. Deze technologieën verbeteren de spectrale efficiëntie en zorgen ervoor dat de gNB tegelijkertijd met meerdere UE’s kan communiceren.
- Netwerk-slicing:
- De gNB-architectuur sluit aan bij het concept van netwerk-slicing, waardoor het netwerk logisch kan worden opgedeeld in meerdere virtuele netwerken die zijn afgestemd op specifieke diensten of gebruiksscenario’s. Network slicing vergroot de veelzijdigheid van 5G-netwerken en voldoet aan uiteenlopende eisen.
Samenvattend vertegenwoordigt de gNB-architectuur in 5G een flexibel en schaalbaar ontwerp dat de RF-verwerkingsfuncties van de radio-eenheid scheidt van de gecentraliseerde of gedistribueerde basisbandverwerkingseenheid. Deze scheiding verbetert het gebruik van hulpbronnen, maakt de ondersteuning van verschillende frequentiebanden mogelijk en vergemakkelijkt de inzet van geavanceerde technologieën voor optimale 5G-netwerkprestaties.