5G gNB-CU : Architecture et Fonctionnalités de la Central Unit

5G gNB-CU : Architecture et Fonctionnalités de la Central Unit

Aujourd’hui, on va voir en détail ce qu’est le gNB-CU dans l’architecture 5G, son rôle clé dans le réseau, ainsi que ses principales fonctions. Le gNB-CU, ou gNodeB Central Unit, est un élément central du réseau radio 5G, qui permet de gérer les communications et la coordination entre différentes unités pour assurer une qualité optimale de service.

Définition et position dans l’architecture 5G

Le gNB-CU est une unité centrale au sein du gNodeB (gNB), l’équipement radio qui connecte les terminaux mobiles au réseau 5G. Dans le cadre de la 5G, le gNB est souvent décomposé en plusieurs parties pour optimiser les performances et la flexibilité : le gNB-CU (Central Unit) et le gNB-DU (Distributed Unit).

Le découpage en CU et DU permet une meilleure gestion des ressources et une séparation claire entre les fonctions centralisées et celles plus proches de l’antenne. Le gNB-CU prend en charge les fonctions de contrôle et de gestion de haut niveau, tandis que le gNB-DU exécute les traitements temps réel liés à la couche physique.

Fonctions principales du gNB-CU

• Gestion de la couche RRC (Radio Resource Control) : Le gNB-CU gère les protocoles de contrôle radio, notamment la gestion des connexions, la mobilité et la configuration des ressources radio.
• Planification et gestion des ressources : Il coordonne la répartition des ressources radio entre les utilisateurs, optimise l’allocation des fréquences et des temps de transmission.
• Gestion de la mobilité : Le gNB-CU assure la continuité de service lors des handovers, en coordination avec le gNB-DU et les unités des autres cellules.
• Interface avec le réseau cœur (Core Network) : Il communique avec le 5GC (5G Core) pour gérer les sessions utilisateur, la signalisation et les politiques QoS (Quality of Service).
• Sécurité : Le gNB-CU prend en charge les mécanismes d’authentification et de chiffrement pour sécuriser les communications.

Interfaces et protocoles utilisés

Le gNB-CU est connecté à plusieurs entités via différentes interfaces normalisées :

1. F1-C (Control Plane Interface) : Interface entre le gNB-CU et le gNB-DU pour la gestion de la signalisation et des fonctions de contrôle. Elle utilise des protocoles tels que SCTP (Stream Control Transmission Protocol) et le NGAP (Next Generation Application Protocol).
2. NG-C (Control Plane with 5G Core) : Interface de contrôle entre le gNB-CU et le 5G Core, utilisée pour la gestion des sessions, la mobilité, et la signalisation.
3. NG-U (User Plane with 5G Core) : Cette interface transporte les données utilisateurs, mais elle est gérée côté gNB-CU et gNB-DU en fonction de l’architecture.

Architecture fonctionnelle et répartition CU/DU

Le gNB-CU est conçu pour fonctionner en mode virtualisé ou physique, avec une architecture flexible :

• Le gNB-CU centralise les fonctions de contrôle et de gestion avancées.
• Le gNB-DU gère les fonctions temps réel liées à la couche physique (PHY), à la couche MAC (Medium Access Control) et à la couche RLC (Radio Link Control).

Cette séparation permet de déployer le gNB-DU proche des antennes (edge) pour minimiser la latence et d’héberger le gNB-CU dans un centre de données plus centralisé, optimisant ainsi les coûts et la maintenance.

Exemple de déploiement gNB-CU / gNB-DU

Avantages du découpage CU/DU dans le réseau 5G

Cette architecture découplée apporte plusieurs bénéfices :

• Flexibilité : Possibilité de faire évoluer indépendamment les fonctions centrales et distribuées.
• Optimisation des ressources : Répartition des charges en fonction des besoins et localisation.
• Réduction de la latence : Le DU proche des antennes minimise les délais dans la couche physique.
• Maintenance facilitée : Mise à jour et gestion centralisée des fonctions de contrôle.
• Scalabilité : Possibilité d’adapter rapidement le réseau aux volumes variables de trafic.

Perspectives et évolutions possibles

Le gNB-CU peut évoluer vers des architectures cloud-native, avec virtualisation complète et orchestration dynamique des ressources via des technologies comme le NFV (Network Function Virtualization) et le MEC (Multi-access Edge Computing). Cette évolution permettra une adaptation en temps réel aux besoins du réseau et aux exigences des applications 5G, comme l’IoT massif ou les communications ultra-fiables à faible latence.

Le gNB-CU est ainsi un élément stratégique dans la construction des réseaux 5G modernes, combinant contrôle intelligent, flexibilité opérationnelle, et intégration avec le cœur de réseau. Sa bonne compréhension est essentielle pour maîtriser l’écosystème radio 5G.

Pour approfondir, découvrez comment fonctionne la séparation user plane/control plane dans les réseaux 5G et son impact sur la performance globale.