5G gNB-DU : Architecture et Fonctionnalités du gNB Distributed Unit

5G gNB-DU : Architecture et Fonctionnalités du gNB Distributed Unit

Aujourd’hui on va voir en détail le gNB-DU (gNB Distributed Unit) dans le contexte de la 5G, un élément clé de l’architecture réseau 5G. Le gNB-DU joue un rôle central dans la gestion radio et la transmission des données entre l’utilisateur final et le réseau central, en collaboration avec le gNB-CU (Central Unit).

1. Introduction au gNB-DU dans la 5G

Le gNB-DU est une composante décentralisée du gNB (gNodeB) 5G. Il se charge principalement de la gestion des fonctions temps réel liées à la couche physique (PHY), à la couche liaison de données (MAC) et à la couche contrôle radio (RLC). Son rôle est de traiter localement les signaux radio et de gérer les ressources radio pour assurer une communication efficace et optimisée avec les terminaux utilisateurs (UE).

2. Architecture globale du gNB dans la 5G

Dans la 5G, le gNB est réparti en deux entités principales :

• gNB-CU (Central Unit) : Gère les fonctions non temps réel et centralisées comme le contrôle de mobilité, le plan de contrôle RRC (Radio Resource Control), et l’interface vers le cœur réseau 5GC.
• gNB-DU (Distributed Unit) : Traite les fonctions temps réel, notamment la gestion des ressources radio et la couche physique, tout en assurant la connexion radio directe avec les UE.

Cette séparation en CU et DU permet une flexibilité accrue dans le déploiement du réseau, en optimisant la latence et en permettant une meilleure gestion des ressources.

3. Fonctions principales du gNB-DU

1. Gestion de la couche physique (PHY) : Le gNB-DU gère la transmission et la réception des signaux radio, effectue le codage/décodage, la modulation/démodulation, et gère la synchronisation avec les UE.
2. Gestion MAC (Medium Access Control) : Contrôle l’accès au canal radio, la planification des ressources, le multiplexage des données utilisateurs et le contrôle de l’alimentation.
3. Gestion RLC (Radio Link Control) : Assure la segmentation, le réassemblage des paquets, le contrôle d’erreur et la retransmission des données perdues.
4. Gestion des ressources radio : Le DU alloue dynamiquement les ressources radio en fonction des besoins du réseau, en temps réel, afin de garantir la qualité de service.
5. Transmission via l’interface F1 : Le gNB-DU communique avec le gNB-CU via l’interface F1, qui sépare le plan de contrôle et le plan utilisateur.

4. Interfaces principales associées au gNB-DU

5. Déploiement et virtualisation du gNB-DU

Le gNB-DU peut être déployé sous forme d’équipement physique dédié ou comme une fonction virtualisée (vDU) dans un environnement cloud ou edge computing. La virtualisation permet :

• Une meilleure scalabilité du réseau en fonction des besoins de trafic.
• Une réduction des coûts d’exploitation grâce à l’utilisation de serveurs standards.
• Une flexibilité dans la localisation des fonctions radio, par exemple pour rapprocher le DU de la cellule et réduire la latence.

Cette approche facilite également l’intégration des technologies SDN (Software Defined Networking) et NFV (Network Functions Virtualization) dans les réseaux 5G, renforçant l’automatisation et l’orchestration.

6. Exemple d’utilisation du gNB-DU

Dans un scénario urbain à forte densité, plusieurs gNB-DU peuvent être déployés dans des points d’accès proches des utilisateurs. Le gNB-DU gère alors localement la gestion radio, optimise les ressources pour les sessions vidéo à haute définition, et transmet les données au gNB-CU pour le contrôle et l’acheminement vers le cœur 5G. Cette organisation améliore la qualité de service et réduit la latence.

7. Avantages et défis liés au gNB-DU

• Avantages : réduction de la latence, gestion locale des ressources radio, optimisation des performances en temps réel, support de la virtualisation.
• Défis : synchronisation stricte avec la RU et le CU, gestion de la complexité du déploiement distribué, nécessité d’interfaces haut débit et fiables (F1).

Le gNB-DU constitue donc un élément technique indispensable pour assurer les performances attendues des réseaux 5G, en particulier pour les applications sensibles à la latence et aux débits élevés.

Pour approfondir la compréhension des architectures 5G, vous pouvez explorer comment fonctionne le gNB-CU et son rôle dans le plan de contrôle.