5G gNB – NR Node B : Architecture et Fonctionnalités

5G gNB – NR Node B : Architecture et Fonctionnalités

Aujourd’hui on va voir en détail le rôle et les caractéristiques du gNB dans les réseaux 5G, également appelé NR Node B. Ce composant est essentiel pour assurer la communication entre les terminaux mobiles et le réseau 5G, en supportant les nouvelles technologies Radio Access Network (RAN) de la 5G NR (New Radio).

Définition et rôle du gNB

Le gNB, ou NR Node B, est l’élément clé du réseau d’accès radio 5G. Il remplace l’eNodeB de la 4G LTE et assure la gestion de la couche physique et la communication radio avec les terminaux (UE – User Equipment). Sa mission principale est de transmettre les données entre le réseau cœur 5G (5GC) et les utilisateurs finaux, tout en garantissant la qualité de service et la faible latence imposées par la 5G.

Le gNB est responsable de :

• La gestion des ressources radio et de la connexion avec les terminaux.
• La modulation et le codage des signaux sur la bande 5G NR.
• Le contrôle des handovers (transferts) entre cellules.
• La mise en œuvre des mécanismes de sécurité radio.

Architecture du gNB

Le gNB se compose de plusieurs parties qui coopèrent pour assurer le fonctionnement optimal du réseau 5G :

1. CU (Central Unit) : partie centralisée qui gère le plan de contrôle (RRC, SDAP) et le plan utilisateur (PDCP). Elle est généralement virtualisée dans des centres de données.
2. DU (Distributed Unit) : partie proche du site radio, responsable de la gestion de la couche MAC, RLC et PHY. Elle exécute le traitement en temps réel du signal radio.
3. RU (Radio Unit) : module radio émetteur-récepteur qui convertit les signaux numériques en ondes radio et vice-versa, installé au plus près de l’antenne.

Cette segmentation en CU, DU, et RU permet une flexibilité importante dans le déploiement et la maintenance du réseau 5G. Par exemple, le CU peut être mutualisé entre plusieurs sites, tandis que la DU et la RU restent proches des antennes pour réduire la latence.

Fonctionnalités principales du gNB

• Support du MIMO massif : Le gNB exploite la technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output) massive, qui utilise un grand nombre d’antennes pour augmenter la capacité et la couverture du réseau.
• Gestion dynamique des ressources radio : Le gNB adapte en temps réel les allocations de fréquence, de puissance et de temps selon la demande et la qualité du signal.
• Prise en charge des bandes mmWave et sub-6 GHz : Le gNB est capable de gérer des fréquences très élevées (ondes millimétriques) pour offrir des débits très rapides, tout en maintenant la compatibilité avec les fréquences plus basses utilisées pour la couverture.
• Réduction de la latence : Grâce à l’architecture optimisée et au découpage fonctionnel, le gNB minimise la latence dans la communication entre le terminal et le réseau.
• Slicing réseau : Le gNB participe à l’implémentation du slicing, une fonction qui permet de découper le réseau en segments virtuels indépendants, adaptés à différents usages (IoT, vidéo, etc.).
• Mobilité avancée : Le gNB gère des mécanismes avancés de handover pour assurer une continuité de service même à haute vitesse, comme dans les transports en commun rapides.

Interfaces du gNB avec le réseau 5G

Le gNB se connecte à plusieurs entités du réseau 5G via des interfaces normalisées :

Exemple de déploiement d’un gNB

Dans un scénario urbain dense, un opérateur peut déployer plusieurs gNB équipés de DU et RU à proximité des utilisateurs pour maximiser la capacité. La CU peut être virtualisée dans un data center régional. Cette architecture permet :

• De gérer efficacement la charge grâce au découpage fonctionnel.
• De réduire la latence en plaçant la DU et la RU au plus près des antennes.
• De faciliter la maintenance et la mise à jour logicielle en centralisant la CU.

Ce modèle facilite aussi l’intégration progressive de nouvelles fonctionnalités 5G sans interruption de service.

Le gNB est donc au cœur de l’innovation 5G, en garantissant des performances radio supérieures, une flexibilité accrue et une gestion efficace du réseau d’accès. Cette évolution technologique est le socle des nouveaux services à haut débit, faible latence et connectivité massive.

Pour approfondir, découvrez comment la 5G gère la mobilité entre différentes technologies d’accès dans notre article dédié au handover 5G.