Bei 5G spielt der PRACH (Physical Random Access Channel) eine grundlegende Rolle dabei, dass Benutzergeräte (UE) die Kommunikation mit der Basisstation (gNodeB) initiieren können, wenn sie eine Verbindung herstellen oder Zugriff auf das Netzwerk suchen. Der PRACH ist Teil der Downlink-Signalisierung in der Funkschnittstelle und sein Hauptzweck besteht darin, das Direktzugriffsverfahren für UEs zu erleichtern.
Hier sind die wichtigsten Details zum Zweck von PRACH in 5G:
- Direktzugriffsverfahren:
- Der Hauptzweck des PRACH besteht darin, das Direktzugriffsverfahren zu unterstützen, bei dem es sich um einen Mechanismus handelt, über den UEs die Kommunikation mit dem Netzwerk initiieren. Dies ist wichtig, wenn ein UE eingeschaltet wird, einen neuen Abdeckungsbereich betritt oder eine neue Verbindung herstellen muss.
- Zugriffsanfragen:
- UEs verwenden den PRACH, um erste Zugriffsanfragen an den gNodeB zu senden. Diese Anfragen umfassen wichtige Informationen wie die Identität des UE, Timing-Vorabinformationen und andere Parameter, die der gNodeB benötigt, um Ressourcen für die Uplink-Übertragung des UE zuzuweisen.
- Konkurrenzbasierter Zugriff:
- Der PRACH ist Teil eines konkurrenzbasierten Zugriffsmechanismus, was bedeutet, dass mehrere UEs innerhalb des Abdeckungsbereichs um dieselben Ressourcen konkurrieren können. UEs wählen zufällig eine Präambel aus und übertragen sie auf dem PRACH. Der gNodeB dekodiert dann die Präambeln und bestimmt, welchen UEs Zugriff gewährt wird.
- Präambelübertragung:
- UEs übertragen eine Direktzugriffspräambel auf dem PRACH, um den gNodeB über ihre Anwesenheit und Absicht, auf das Netzwerk zuzugreifen, zu informieren. Die Präambel dient als kurzes und eindeutiges Signal, das dem gNodeB hilft, Zugriffsversuche von verschiedenen UEs zu identifizieren und zu unterscheiden.
- Zeitvorlauf:
- Die in der PRACH-Zugriffsanforderung enthaltenen Timing-Advance-Informationen helfen dem gNodeB, das Übertragungstiming des UE anzupassen. Dies ist entscheidend, um sicherzustellen, dass das übertragene Signal mit dem Timing der Zelle übereinstimmt, insbesondere in Szenarien, in denen sich UEs in unterschiedlichen Entfernungen vom gNodeB befinden.
- Erste Zellensuche:
- Während des anfänglichen Zellsuchprozesses verfügen UEs möglicherweise nicht über genaue Informationen über das Timing und die Frequenz des Netzwerks. Der PRACH ermöglicht es UEs, sich durch die Übertragung der Präambel mit dem Timing der Zelle zu synchronisieren, was den anschließenden Aufbau einer Verbindung erleichtert.
- Unterstützung für verschiedene Dienste:
- Der PRACH soll verschiedene Dienste und Szenarien unterstützen, darunter Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Massive Machine-Type Communication (mMTC) und Ultra-Reliable Low Latency Communication (URLLC). Dank seiner Flexibilität können UEs mit unterschiedlichen Kommunikationsanforderungen effizient auf das Netzwerk zugreifen.
- Ressourcenzuweisung:
- Nach Erhalt der Zugriffsanforderung auf dem PRACH weist der gNodeB Ressourcen für die nachfolgende Uplink-Übertragung des UE zu. Diese Ressourcenzuweisung ermöglicht es dem UE, zusätzliche Signalisierungsnachrichten zu senden und eine Verbindung mit dem Netzwerk herzustellen.
Zusammenfassend dient der PRACH in 5G als entscheidender Kanal für UEs, um die Kommunikation mit dem Netzwerk zu initiieren. Es unterstützt das Random-Access-Verfahren und ermöglicht es UEs, um Ressourcen zu konkurrieren und Verbindungen effizient aufzubauen, was zum Gesamtzugriff und zur Konnektivität im 5G-Netzwerk beiträgt.