5G mimarisi, önceki nesil mobil şebekelere kıyasla daha esnek, modüler ve sanallaştırılmış bir yapı sunar. Bu yeni yapının en önemli bileşenlerinden biri olan gNodeB (gNB), 5G baz istasyonudur. Ancak 5G’de gNodeB artık tek bir fiziksel birim değil, işlevsel olarak bölünmüş bir yapıya sahiptir. Bu yapı iki ana parçadan oluşur: gNB-CU (Central Unit) ve gNB-DU (Distributed Unit).
Bu bölünmüş mimari sayesinde operatörler, farklı işlevleri farklı lokasyonlara yerleştirerek ağ kaynaklarını daha verimli kullanabilir, gecikmeyi azaltabilir ve ağ performansını artırabilir. Ayrıca bu yapı, bulut tabanlı ve sanallaştırılmış ağ çözümleriyle entegre olmayı kolaylaştırır.
gNB DU ve gNB CU nedir?
gNB-CU, merkezi birim olarak adlandırılır ve daha çok kontrol düzeyi işlemleriyle ilgilenir. gNB-DU ise dağıtık birimdir ve kullanıcı verilerinin fiziksel olarak işlenmesini sağlar. İki bileşen birlikte çalışarak uçtan uca 5G iletişimini sağlar.
gNB-DU (Distributed Unit) – Dağıtık Birim
gNB-DU, radyo erişim ağına en yakın noktada konumlandırılan birimdir. Genellikle baz istasyonunun fiziksel konumuna yakın veya direkt olarak anten ile entegredir. DU, zaman açısından kritik işlemleri üstlenir çünkü düşük gecikme gerektirir.
- Fiziksel katman (PHY) ve MAC katmanı işlemlerini yürütür
- Zaman duyarlı görevler (örneğin planlama, modülasyon, iletim)
- Kullanıcı verilerinin hızlı işlenmesi
- Genellikle gerçek zamanlı donanımlarda çalışır
- Fronthaul bağlantısı ile gNB-CU’ya bağlıdır
DU’lar, birçok kullanıcıya aynı anda hizmet verebilir ve yüksek bant genişliği gerektiren hizmetleri sunabilir. Ayrıca, DU’ların dağıtık yapıda olması sayesinde, ağ trafiği optimize edilir ve çekirdek ağ üzerindeki yük azalır.
gNB-CU (Central Unit) – Merkezi Birim
gNB-CU ise ağın daha merkezi bir noktasında bulunur. Fiziksel olarak veri merkezlerinde, bulut ortamlarında veya sanallaştırılmış sunucularda çalışabilir. CU, kontrol ve sinyalizasyon görevlerini üstlenir ve DU’lar ile iletişim kurar.
- RRC (Radio Resource Control) protokolünü yönetir
- PDCP (Packet Data Convergence Protocol) işlemleri gerçekleştirir
- Kullanıcı bağlantılarını, güvenliği ve mobiliteyi kontrol eder
- DU’ları yöneterek ağ kaynaklarının dağılımını sağlar
- CU’lar birden fazla DU ile eşzamanlı çalışabilir
gNB-CU, şebekenin genel yönetimini kolaylaştırır ve kullanıcıya sunulan hizmetlerin kalitesini garanti eder. DU’dan gelen verileri işler, yönlendirir ve çekirdek ağa (5GC) iletir.
gNB-DU ve gNB-CU Karşılaştırma Tablosu
| Özellik | gNB-DU (Dağıtık Birim) | gNB-CU (Merkezi Birim) |
|---|---|---|
| Konum | Radyo erişim noktasına yakın | Merkezi ofis veya bulut altyapısı |
| Temel Görev | Fiziksel veri işleme, zaman kritik işlemler | Kontrol, sinyalizasyon, protokol yönetimi |
| Çalıştığı Katmanlar | PHY, MAC, RLC | PDCP, RRC |
| Gerçek Zamanlılık | Yüksek | Orta |
| Sanallaştırma | Sınırlı | Yüksek |
| Fronthaul / Midhaul | gNB-CU’ya bağlıdır | 5G çekirdek ağa bağlıdır |
Neden bu ayrım yapılır?
- Daha iyi kaynak kullanımı ve yük paylaşımı sağlamak
- Şebekeyi daha esnek ve ölçeklenebilir hale getirmek
- Bulut tabanlı RAN çözümlerine geçişi kolaylaştırmak
- Gecikmeyi azaltmak ve kritik servisleri optimize etmek
Örneğin, akıllı fabrikalar veya otomasyon sistemleri gibi düşük gecikme gerektiren uygulamalarda, gNB-DU yerel olarak kurulur ve zaman kritik işlemler burada gerçekleşir. Ancak genel bağlantı yönetimi ve servis kalitesi CU tarafından merkezi olarak sağlanır.
Örnek Uygulama Senaryosu
Bir şehir genelinde yerleştirilmiş çok sayıda 5G anteni olduğunu düşünelim. Bu antenlere entegre gNB-DU’lar vardır ve her biri binlerce kullanıcıya hizmet verir. Ancak tüm bu DU’lar, merkezi bir CU’ya bağlanır. CU, kullanıcı oturumlarını, mobiliteyi ve güvenliği yönetir. Böylece operatör, hem düşük gecikme hem yüksek kontrol gücünü aynı anda sağlar.
Bu yapı, özellikle O-RAN (Open RAN) gibi açık mimari yapılarla uyumludur. Farklı üreticilerin donanımları ile farklı yazılımlar birlikte çalışabilir hale gelir. CU ve DU, açık arabirimlerle birbirine bağlanabilir, bu da rekabeti artırır ve maliyetleri düşürür.
Sonuç olarak, gNB-CU ve gNB-DU ayrımı 5G şebekelerinin geleceğe uygun, modüler ve verimli bir şekilde çalışmasını sağlar. Bu mimari hem düşük gecikme hem yüksek kapasite ihtiyacını aynı anda karşılayabilir.