5G NG-RAN – Nowa Generacja Sieci Dostępu Radiowego
NG-RAN (Next Generation Radio Access Network) to kluczowy element architektury 5G, który odpowiada za komunikację radiową między urządzeniami użytkowników (UE) a siecią rdzeniową 5G (5GC). W przeciwieństwie do E-UTRAN, który jest ewolucją LTE, NG-RAN to całkowicie nowa, zoptymalizowana i zaprojektowana od podstaw sieć radiowa, aby spełnić wymagania 5G w zakresie szybkości, opóźnień i masowej liczby połączeń.
Podstawowe komponenty NG-RAN
NG-RAN składa się z nowych stacji bazowych zwanych gNodeB (gNB), które zastępują tradycyjne eNodeB z LTE. gNodeB jest odpowiedzialne za transmisję radiową i kontrolę połączeń 5G NR (New Radio). Struktura NG-RAN jest bardziej elastyczna i podzielona na dwie główne części:
- Central Unit (CU) – odpowiada za funkcje wyższych warstw protokołu, takie jak zarządzanie sesją i kontrola zasobów.
- Distributed Unit (DU) – obsługuje niższe warstwy, w tym przetwarzanie sygnału radiowego i transmisję fizyczną.
Podział ten pozwala operatorom sieci na lepszą skalowalność i elastyczność w rozmieszczeniu sprzętu i oprogramowania.
Architektura NG-RAN i jej znaczenie dla 5G
NG-RAN ściśle współpracuje z rdzeniem 5G (5GC), który wprowadza nowe funkcje, takie jak network slicing (podział sieci na dedykowane segmenty) i ultra-niskie opóźnienia. gNodeB łączy się z 5GC przez interfejs NG, który zastępuje starszy interfejs S1 z LTE. To pozwala na bardziej zaawansowane funkcje i lepszą optymalizację sieci.
Jak działa komunikacja w NG-RAN?
Kluczowe cechy NG-RAN
NG-RAN zapewnia:
- Obsługę szerokiego pasma częstotliwości – od niskich do bardzo wysokich, w tym mmWave, co umożliwia ekstremalnie szybkie połączenia.
- Dynamiczne zarządzanie zasobami – optymalizuje wykorzystanie widma i moc transmisji, dostosowując się do zmieniających się warunków sieci.
- Ultra-niskie opóźnienia – kluczowe dla zastosowań takich jak autonomiczne pojazdy, VR, czy zdalna chirurgia.
- Masowa łączność urządzeń – pozwala na obsługę milionów urządzeń IoT na kilometr kwadratowy.
Podział funkcji w NG-RAN – CU i DU
Podział gNodeB na Central Unit i Distributed Unit pomaga w rozproszeniu obciążenia i uproszczeniu zarządzania:
- CU odpowiada za warstwy kontrolne i sieciowe (RRC, PDCP).
- DU realizuje warstwy fizyczne i warstwy łącza danych (RLC, MAC, fizyczna).
Taki model umożliwia wdrożenie funkcji chmurowych i wirtualizację sieci, co jest fundamentem nowoczesnych sieci 5G.
Porównanie NG-RAN z LTE E-UTRAN
| Cecha | E-UTRAN (LTE) | NG-RAN (5G) |
|---|---|---|
| Stacje bazowe | eNodeB | gNodeB z podziałem na CU i DU |
| Interfejs do rdzenia | S1 (do EPC) | NG (do 5GC) |
| Obsługiwane pasma | Do 20 MHz (LTE Advanced) | Do kilkuset MHz, mmWave |
| Opóźnienia | Relatywnie wyższe | Ultra-niskie, nawet < 1 ms |
| Architektura | Monolityczna | Modularna, rozproszona |
Wpływ NG-RAN na przyszłość sieci mobilnych
NG-RAN jest fundamentem dla pełnego 5G Standalone, które przynosi korzyści w postaci:
- Pełnej niezależności od LTE
- Zwiększonej elastyczności dzięki virtualizacji funkcji sieciowych
- Możliwości tworzenia dedykowanych sieci (network slicing) dla różnych zastosowań
- Wsparcia dla nowych zastosowań, takich jak smart cities, przemysł 4.0, autonomiczne systemy
Jutro możemy przyjrzeć się dokładniej technologii network slicing i jak NG-RAN ją umożliwia.
