gNB

gNB (от англ. next Generation Node B, «узел B нового поколения») — это базовая станция сети мобильной связи пятого поколения (5G), работающая в рамках стандарта 3GPP (3rd Generation Partnership Project). gNB является ключевым элементом архитектуры New Radio (NR) и обеспечивает радиодоступ между пользовательским оборудованием (UE) и опорной сетью 5G Core (5GC). В отличие от предшественников (eNB для 4G LTE), gNB поддерживает гибкую конфигурацию, работу в миллиметровом диапазоне частот (mmWave) и технологию Massive MIMO.

История и развитие

Стандартизация gNB началась в рамках проекта 3GPP Release 15, который был завершён в 2018 году. Этот документ определил базовую архитектуру 5G NR, включая функциональное разделение между центральным (CU) и распределённым (DU) блоками, а также поддержку независимого (Standalone, SA) и зависимого (Non-Standalone, NSA) режимов развёртывания. В Release 16 (2020) были добавлены улучшения для работы в нелицензируемых диапазонах (NR-U) и поддержка сверхнадёжной связи с низкой задержкой (URLLC). Release 17 (2022) расширил возможности gNB для работы в диапазоне миллиметровых волн и ввёл поддержку RedCap (устройств с ограниченными возможностями).

В России развёртывание сетей 5G на базе gNB началось в 2020-х годах. Первые коммерческие сети были запущены в крупных городах, однако широкое внедрение сдерживалось отсутствием выделенного диапазона частот (в частности, 3,4–3,8 ГГц) и санкционными ограничениями на поставку оборудования. В 2023 году начались испытания отечественных базовых станций 5G, разрабатываемых в рамках импортозамещения.

Архитектура и устройство

gNB состоит из нескольких функциональных блоков, которые могут быть реализованы как аппаратно, так и программно:

• Центральный блок (CU, Central Unit) — отвечает за обработку протоколов верхнего уровня (RRC, PDCP) и управление мобильностью. Может быть размещён на удалённом сервере.
• Распределённый блок (DU, Distributed Unit) — обрабатывает протоколы нижнего уровня (RLC, MAC, частично PHY). Обычно расположен ближе к антеннам.
• Радиоблок (RU, Radio Unit) — содержит радиочастотное оборудование (усилители, фильтры, антенны) и выполняет цифро-аналоговое преобразование.

Такое разделение (Split Architecture) позволяет гибко масштабировать сеть: CU может обслуживать несколько DU, а RU могут быть вынесены на большую высоту (например, на крыши зданий). gNB поддерживает технологию Massive MIMO (до 64 антенных элементов), что обеспечивает формирование узких лучей (beamforming) и пространственное разделение пользователей.

Поддерживаемые диапазоны частот

gNB работает в двух основных частотных диапазонах, определённых 3GPP:

• FR1 (Frequency Range 1) — от 410 до 7125 МГц. Включает традиционные диапазоны (например, 700 МГц, 1800 МГц, 2600 МГц) и новые (3,5 ГГц, 4,8 ГГц). Обеспечивает широкое покрытие.
• FR2 (Frequency Range 2) — от 24,25 до 52,6 ГГц (миллиметровые волны). Обеспечивает высокую пропускную способность (до нескольких Гбит/с), но имеет ограниченную дальность (до 300–500 метров) и чувствительность к препятствиям.

Режимы работы

gNB может функционировать в двух режимах развёртывания:

• Non-Standalone (NSA) — gNB работает совместно с существующей сетью 4G LTE (eNB). В этом режиме базовая станция 5G использует LTE для передачи управляющих сигналов (Control Plane), а данные передаются по NR. Такой подход позволяет операторам быстрее запустить 5G без модернизации опорной сети.
• Standalone (SA) — gNB полностью независим от LTE. Все функции (управление и передача данных) выполняются через 5G Core. Этот режим обеспечивает более низкую задержку (до 1 мс) и поддержку сетевого слайсинга (network slicing).

Применение

gNB является основой для широкого спектра услуг 5G:

• eMBB (Enhanced Mobile Broadband) — высокоскоростной мобильный интернет (до 10 Гбит/с) для потокового видео, VR/AR и облачных игр.
• URLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communications) — сверхнадёжная связь с задержкой менее 1 мс для промышленной автоматизации, автономного транспорта и телемедицины.
• mMTC (Massive Machine-Type Communications) — поддержка до 1 миллиона устройств на квадратный километр для интернета вещей (IoT), включая «умные» города и сельское хозяйство.

В России gNB активно используется в пилотных проектах: на стадионах (например, «Газпром Арена» в Санкт-Петербурге), в бизнес-центрах и на промышленных предприятиях. В 2024 году оператор «МТС» запустил первую в России сеть 5G SA в Москве на базе оборудования gNB.

Классификация

По типу развёртывания gNB делятся на:

• Макро-базовые станции — устанавливаются на вышках или крышах зданий, обслуживают большие зоны (до 10–20 км в FR1). Мощность передатчика — до 200 Вт.
• Микро-базовые станции — компактные устройства для локального покрытия (торговые центры, аэропорты). Мощность — до 10 Вт.
• Фемто-базовые станции — маломощные устройства для домашнего или офисного использования. Мощность — до 0,25 Вт.

Интересные факты

• Термин «gNB» был введён 3GPP в 2017 году для отличия от eNB (4G) и NB (3G). Буква «g» означает «next generation».
• В миллиметровом диапазоне (FR2) gNB может использовать до 256 антенных элементов, что позволяет формировать лучи шириной менее 10 градусов.
• В России разработкой отечественных gNB занимаются компании «Ростех» (дочернее предприятие «Росэлектроника») и «Сколтех». Первые образцы были протестированы в 2023 году.

Критика и ограничения

Основные проблемы, связанные с gNB, включают:

• Высокая стоимость оборудования — особенно для FR2, где требуется большое количество антенных элементов и сложная оптика.
• Ограниченное покрытие — миллиметровые волны плохо проходят через стены и листву, что требует плотного размещения базовых станций.
• Энергопотребление — Massive MIMO и цифровая обработка сигналов увеличивают потребление энергии по сравнению с 4G. В 2022 году 3GPP ввёл стандарты энергоэффективности для gNB (например, режим «спящего» радиоблока).
• Санитарные нормы — в России действуют жёсткие ограничения на уровень электромагнитного излучения (10 мкВт/см²), что может снижать дальность работы gNB в FR2.

Источники

• 3GPP Technical Specification 38.300: NR and NG-RAN Overall Description (Release 17)
• 3GPP Technical Report 38.801: Study on New Radio Access Technology
• «Сети 5G: архитектура, технологии, стандарты» — под ред. В. В. Шахгильдяна (2021)
• Материалы Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ (2023–2024)
• Отчёты операторов связи (ПАО «МТС», ПАО «ВымпелКом») о пилотных проектах 5G в России