W kontekście komunikacji bezprzewodowej 5G (piątej generacji) termin UTRAN, będący skrótem od Universal Terrestrial Radio Access Network, odnosi się konkretnie do architektury sieci dostępu radiowego stosowanej w sieciach komórkowych 3G (trzeciej generacji) i 4G (czwartej generacji). , a nie 5G. Zamiast tego 5G wprowadza nową architekturę sieci dostępu radiowego znaną jako NR (New Radio). Aby zapewnić kompleksowe zrozumienie, przyjrzyjmy się UTRAN w kontekście technologii 3G i 4G:
- UTRAN w 3G (UMTS):
- Definicja: W erze 3G sieć UTRAN była podstawowym składnikiem sieci UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). UTRAN pełnił funkcję radiowej sieci dostępowej odpowiedzialnej za podłączenie urządzeń mobilnych (sprzętu użytkownika lub UE) do sieci szkieletowej.
- Kluczowe komponenty:
- Node-B (stacja bazowa): Węzeł-B, znany również jako stacja bazowa, był kluczowym elementem sieci UTRAN odpowiedzialnym za transmisję i odbiór radiowy. Komunikował się bezpośrednio z UE i zarządzał interfejsem radiowym.
- Kontroler sieci radiowej (RNC): RNC był kolejnym kluczowym elementem w UTRAN. Zajmował się takimi zadaniami, jak przekazywanie, zarządzanie zasobami radiowymi i funkcje płaszczyzny kontrolnej związane z radiową siecią dostępową.
- Funkcje UTRAN w 3G:
- Zarządzanie zasobami radiowymi: UTRAN efektywnie zarządza zasobami radiowymi, przydzielając kanały i dostosowując parametry transmisji w celu optymalizacji jakości komunikacji.
- Zarządzanie mobilnością: UTRAN ułatwił zarządzanie mobilnością, zapewniając płynne przekazywanie między różnymi komórkami, gdy UE poruszały się w obszarze zasięgu sieci.
- Zarządzanie Nośnikami: UTRAN zajmował się zakładaniem i wydawaniem nośników, które są kanałami komunikacyjnymi dedykowanymi konkretnym usługom, zapewniającymi odpowiedni QoS (Quality of Service).
- Kontrola połączeń: UTRAN odegrał rolę w kontroli połączeń, zarządzaniu konfiguracją, konserwacją i udostępnianiem połączeń głosowych i transmisji danych.
- UTRAN w 4G (LTE):
- Ewolucja do LTE: Wraz z pojawieniem się 4G LTE (Long-Term Evolution) architektura ewoluowała, ale termin UTRAN nadal był używany do opisu radiowej sieci dostępowej. Jednak w LTE komponenty i funkcje zostały na nowo zdefiniowane.
- Kluczowe komponenty LTE UTRAN:
- eNodeB (Rozwinięty NodeB): Ewolucję Node-B w LTE reprezentuje eNodeB. eNodeB są odpowiedzialne za transmisję i odbiór radiowy, podobnie jak ich poprzednicy w UMTS.
- Evolved Packet Core (EPC): Podczas gdy UTRAN skupiał się na dostępie radiowym, LTE wprowadziło EPC, który obejmuje jednostki takie jak MME (jednostka zarządzająca mobilnością) i S-GW (brama obsługująca). Podmioty te obsługują podstawowe funkcje sieciowe.
- Funkcje UTRAN w LTE:
- Ulepszone zarządzanie zasobami radiowymi: LTE UTRAN w dalszym ciągu zarządzał zasobami radiowymi, ale wprowadził ulepszenia w celu poprawy wydajności, w tym obsługę wyższych szybkości transmisji danych.
- Kompatybilność wsteczna: LTE UTRAN utrzymuje kompatybilność wsteczną z sieciami 3G, umożliwiając płynne przełączanie pomiędzy LTE i starszymi technologiami 3G.
- Integracja z EPC: LTE UTRAN współpracował z EPC, aby zapewnić łączność typu end-to-end, wspierając efektywny przepływ danych pomiędzy UE a siecią rdzeniową.
- Przejście na 5G NR (nowe radio):
- Wprowadzenie 5G NR: Przejście z LTE na 5G wprowadziło nową technologię dostępu radiowego znaną jako NR (Nowe Radio). W kontekście 5G sieć UTRAN nie jest wykorzystywana, a radiową sieć dostępową charakteryzują gNB (gNodeB), które zastępują eNodeB.
- Kluczowe komponenty 5G NR:
- gNodeB (gNB): gNB to główny węzeł dostępu radiowego w sieci 5G NR. Pełni funkcje podobne do eNodeB w LTE, zarządzając transmisją i odbiorem radiowym, ale z ulepszeniami obsługującymi nowe możliwości 5G.
- NG-RAN (sieć dostępu radiowego nowej generacji): Termin NG-RAN jest używany w sieci 5G do opisania ogólnej architektury sieci dostępu radiowego, która obejmuje gNB.
- Funkcje 5G NR:
- Większe szybkości transmisji danych: 5G NR zapewnia znacznie zwiększone szybkości transmisji danych, mniejsze opóźnienia i zwiększoną pojemność w porównaniu z poprzednimi generacjami, zaspokajając różnorodne przypadki użycia i zastosowania.
- Wsparcie dla nowych przypadków użycia: 5G NR zaprojektowano z myślą o obsłudze szerokiego zakresu zastosowań, w tym ulepszonej mobilnej łączności szerokopasmowej (eMBB), komunikacji masowej typu maszynowego (mMTC) i niezwykle niezawodnej komunikacji o niskim opóźnieniu (URLLC).
- Zaawansowane technologie antenowe: 5G NR wykorzystuje zaawansowane technologie antenowe, takie jak Massive MIMO (Multiple Output Multiple Output), kształtowanie wiązki i komunikacja na falach milimetrowych, aby zoptymalizować zasięg i przepustowość.
- Network Slicing: 5G wprowadza dzielenie sieci, umożliwiając tworzenie sieci wirtualnych dostosowanych do konkretnych usług i aplikacji, zapewniając dostosowaną łączność przy zróżnicowanych wymaganiach QoS.
Podsumowując, UTRAN, pierwotnie kojarzony z radiową siecią dostępową w technologii 3G (UMTS) i 4G (LTE), stanowi etap ewolucyjny w komunikacji bezprzewodowej. Wraz z pojawieniem się 5G architektura została przeniesiona na NR, obejmującą gNB i NG-RAN. Ta zmiana powoduje znaczną poprawę szybkości transmisji danych, opóźnień i możliwości obsługi różnorodnych zastosowań, wyznaczając nową erę w łączności bezprzewodowej.