W kontekście komunikacji bezprzewodowej 5G (piątej generacji) termin „węzeł B” nie jest bezpośrednio używany. Zamiast tego odpowiednia jednostka nazywana jest „gNB” (węzeł B nowej generacji). GNB to kluczowy element sieci dostępu radiowego 5G (RAN), pełniący funkcję stacji bazowej łączącej sprzęt użytkownika (UE) z siecią 5G. Przyjrzyjmy się szczegółom gNB i jego roli w 5G:
1. Definicja i rola gNB:
- gNB (węzeł nowej generacji B): gNB to węzeł dostępu radiowego w sieci RAN 5G odpowiedzialny za przesyłanie i odbieranie sygnałów radiowych do i z UE. Zastępuje termin „NodeB” używany w poprzednich generacjach (np. LTE lub 4G). GNB odgrywa kluczową rolę w zapewnianiu dostępu do sieci 5G, oferując lepszą szybkość transmisji danych, zmniejszone opóźnienia i lepszą łączność dla różnych aplikacji.
2. Kluczowa charakterystyka gNB:
- Wsparcie dla Nowego Radia (NR): GNB zaprojektowano do obsługi interfejsu radiowego Nowego Radia (NR), który jest kluczowym elementem standardu 5G. NR umożliwia gNB dostarczanie wyższych szybkości transmisji danych, zwiększonej pojemności i lepszej wydajności widmowej w porównaniu z poprzednimi generacjami.
- Massive MIMO (Multiple-Input Multiple-Output): gNB często wykorzystują technologię Massive MIMO, która wymaga użycia dużej liczby anten w celu zwiększenia wydajności komunikacji radiowej. Massive MIMO zapewnia lepszy zasięg, zwiększoną pojemność i lepszą wydajność w zatłoczonych obszarach.
- Elastyczne wykorzystanie widma: gNB są zaprojektowane do pracy w różnych pasmach częstotliwości, w tym zarówno w pasmach poniżej 6 GHz, jak i w pasmach mmWave (fale milimetrowe). Ta elastyczność pozwala na efektywne wykorzystanie widma i obsługuje różnorodne scenariusze wdrażania.
- Niskie opóźnienia: gNB przyczynia się do osiągnięcia komunikacji o niskim opóźnieniu w sieciach 5G, umożliwiając aplikacje wymagające reakcji w czasie rzeczywistym, takie jak rzeczywistość rozszerzona (AR), rzeczywistość wirtualna (VR) i krytyczna komunikacja maszyna-maszyna .
3. Architektura i interfejsy gNB:
- Interfejs z siecią rdzeniową 5G: GNB komunikuje się z siecią szkieletową 5G, łącząc się z funkcjami sieci rdzeniowej, takimi jak AMF (funkcja zarządzania dostępem i mobilnością), SMF (funkcja zarządzania sesją) i UPF (funkcja płaszczyzny użytkownika).
- Oddzielenie płaszczyzny sterowania i płaszczyzny użytkownika: Podobnie jak w przypadku ogólnej architektury 5G, gNB charakteryzuje się oddzieleniem funkcji płaszczyzny sterowania i płaszczyzny użytkownika. Ta separacja zwiększa skalowalność, elastyczność i wydajność w obsłudze sygnalizacji i ruchu danych.
4. Scenariusze wdrożenia:
- Wdrożenia autonomiczne (SA) i niesamodzielne (NSA): gNB można wdrażać zarówno w konfiguracjach autonomicznych, jak i niesamodzielnych. We wdrożeniach NSA działają one w połączeniu z istniejącą infrastrukturą LTE, natomiast wdrożenia SA obejmują pełną sieć rdzeniową 5G.
- Wdrożenia w miastach i na obszarach wiejskich: gNB są wdrażane w różnych środowiskach, od obszarów miejskich o dużym zagęszczeniu użytkowników po obszary wiejskie, gdzie zasięg i komunikacja na duże odległości mają kluczowe znaczenie.
5. Integracja z poprzednimi technologiami:
- Kompatybilność wsteczna: Podczas gdy 5G wprowadza nowe technologie, gNB zostały zaprojektowane tak, aby były wstecznie kompatybilne z LTE. Kompatybilność ta pozwala na płynne przejście z LTE na 5G, umożliwiając efektywne wykorzystanie istniejącej infrastruktury.
6. Wpływ i ewolucja branży:
- Ulepszona mobilna łączność szerokopasmowa (eMBB): Możliwości gNB przyczyniają się do dostarczania ulepszonych usług mobilnego Internetu szerokopasmowego, zapewniając użytkownikom szybki dostęp do Internetu, strumieniowe przesyłanie multimediów i doskonałe wrażenia mobilne.
- Obsługa Internetu rzeczy (IoT): gNB obsługują różnorodne przypadki użycia IoT, w tym komunikację typu Massive Machine Type Communication (mMTC) i ultraniezawodną komunikację o niskim opóźnieniu (URLLC), spełniając wymagania dotyczące łączności szerokiej gamy urządzeń IoT.
7. Wyzwania i rozważania:
- Zarządzanie zakłóceniami: W miarę rozwoju sieci 5G zarządzanie zakłóceniami między urządzeniami gNB staje się kluczowe dla utrzymania optymalnej wydajności sieci.
- Efektywność energetyczna: Rozmieszczenie dużej liczby gNB wymaga zwrócenia uwagi na efektywność energetyczną, aby zminimalizować wpływ na środowisko i koszty operacyjne.
8. Przyszły rozwój:
- Ulepszenia w wersjach: W miarę ewolucji technologii 5G, w kolejnych wydaniach 3GPP gNB będą nadal udoskonalane i optymalizowane, uwzględniając pojawiające się wymagania i technologie.
Podsumowując, gNB jest podstawowym elementem radiowej sieci dostępowej 5G, pełniącym funkcję stacji bazowej ułatwiającej bezprzewodową komunikację pomiędzy sprzętem użytkownika a siecią rdzeniową 5G. Jego możliwości, w tym obsługa NR, masowego MIMO i niskie opóźnienia, przyczyniają się do ogólnej wydajności i sukcesu sieci 5G.