eNB i gNB – Kluczowe Różnice w Architekturze LTE i 5G
Dziś przyjrzymy się technicznie i praktycznie porównaniu dwóch kluczowych komponentów sieci komórkowych: eNB (Evolved NodeB) w systemie LTE oraz gNB (Next Generation NodeB) w 5G. Chociaż oba pełnią podobną funkcję – zapewniają dostęp radiowy do sieci – ich architektura, możliwości i integracja z pozostałymi elementami sieci różnią się istotnie, co przekłada się na odmienne podejście do projektowania i zarządzania siecią komórkową.
Rola eNB w sieci LTE
W systemie LTE eNB odpowiada za całość komunikacji pomiędzy urządzeniem użytkownika (UE) a siecią szkieletową. Jest to element zintegrowany, który zarządza zarówno warstwą fizyczną, jak i kontrolą dostępu do zasobów. eNB pośredniczy pomiędzy UE a EPC (Evolved Packet Core), realizując funkcje kontroli sesji, zarządzania mobilnością i sterowania radiowego.
Rola gNB w sieci 5G
W 5G gNB pełni analogiczną funkcję, ale działa w znacznie bardziej złożonym środowisku. Sieć 5G została zaprojektowana z założeniem pełnej separacji płaszczyzny sterowania i użytkownika, co umożliwia skalowalność, elastyczność i wdrożenie nowych usług takich jak URLLC czy mMTC. gNB współpracuje z 5GC (5G Core) i może być podzielony na komponenty CU (Central Unit) i DU (Distributed Unit), co ułatwia wdrażanie funkcji wirtualnych i sieci rozproszonej.
Porównanie podstawowych funkcji
Integracja z siecią szkieletową
W LTE, eNB komunikuje się bezpośrednio z EPC przy użyciu interfejsu S1. Obsługuje on zarówno płaszczyznę użytkownika (S1-U), jak i sterowania (S1-C). W 5G, architektura ta została zoptymalizowana – gNB korzysta z nowego interfejsu NG, który również rozdziela płaszczyznę użytkownika (NG-U) i sterowania (NG-C), lecz funkcjonuje w ramach bardziej elastycznego i zorientowanego na usługi rdzenia 5GC.
Rozbudowana funkcjonalność gNB
W porównaniu do eNB, gNB wprowadza kilka kluczowych usprawnień. Po pierwsze, obsługuje różne typy dostępu – od tradycyjnego eMBB po komunikację krytyczną (URLLC) i masową (mMTC). Po drugie, umożliwia dynamiczne dzielenie zasobów dzięki mechanizmom takim jak Network Slicing, co pozwala na niezależne zarządzanie różnymi usługami w ramach tej samej infrastruktury fizycznej.
Podział jednostek CU i DU
W architekturze gNB zastosowano funkcjonalny podział na jednostki Central Unit (CU) i Distributed Unit (DU), co znacząco wpływa na elastyczność wdrażania sieci. CU odpowiada za przetwarzanie danych w warstwach wyższych i funkcje kontrolne, podczas gdy DU obsługuje warstwę fizyczną oraz RLC/MAC. Ten podział pozwala wdrażać CU w chmurze, a DU blisko użytkownika, co skraca opóźnienia i poprawia wydajność.
Zestawienie kluczowych różnic architektonicznych
| Kategoria | eNB | gNB |
|---|---|---|
| Tryby działania | Wyłącznie LTE | 5G NR, możliwość współpracy z LTE (NSA) |
| Współpraca z innymi węzłami | X2 – komunikacja między eNB | Xn – nowy interfejs do komunikacji między gNB |
| Wirtualizacja | Ograniczona | W pełni wspierana (CU może działać jako VNF) |
| Obsługa usług | Internet mobilny, VoLTE | Internet, VoNR, IoT, autonomiczne pojazdy |
| Mechanizmy optymalizacji | Statyczne przydziały zasobów | Dynamiczne slicing, QoS per user/service |
Praktyczne konsekwencje dla operatorów
Różnice te mają bezpośrednie przełożenie na decyzje inwestycyjne operatorów. Przykładowo, migracja z eNB do gNB wiąże się z koniecznością wdrożenia nowej architektury rdzenia sieci i przygotowania zaplecza do obsługi rozproszonej architektury. Jednak korzyści są wymierne – lepsza obsługa wielu typów ruchu, większa elastyczność w zarządzaniu pasmem i gotowość na wdrożenia usług przyszłości.
W środowiskach miejskich, gdzie wymagania w zakresie przepustowości i niskich opóźnień są najwyższe, gNB w połączeniu z CU i DU rozlokowanymi w różnych lokalizacjach fizycznych pozwala na optymalne zarządzanie zasobami i minimalizację latencji. Z kolei w regionach wiejskich możliwe jest wdrażanie gNB w formie zintegrowanej, z funkcjami CU i DU w jednej jednostce, co redukuje koszty wdrożenia.
Dla operatorów istotne jest również to, że gNB może współpracować w trybie NSA z istniejącą infrastrukturą eNB, co umożliwia płynną migrację do pełnej architektury 5G. Pozwala to na wcześniejsze oferowanie usług opartych na technologii 5G, nawet jeśli pełna infrastruktura jeszcze nie istnieje.
Jeśli interesuje Cię, jak wygląda współdziałanie warstw protokołów w architekturze CU/DU, koniecznie zapoznaj się z analizą funkcji RRC i SDAP w sieciach 5G.
