Welche verschiedenen Arten von RACH gibt es in 5G?
Es gibt zwei Haupttypen von RACH-Verfahren in 5G: Contention-Based RACH (CBRACH) und Non-Contention-Based RACH (NCRACH).
CBRACH wird für kleine Datenübertragungen auf der Steuerungsebene verwendet und basiert auf einem konkurrenzbasierten Ansatz, bei dem Geräte beim Zugriff auf das Netzwerk kollidieren können. NCRACH hingegen ist für größere Übertragungen auf Datenebene konzipiert und beseitigt Konflikte, indem den Geräten bestimmte Präambeln zugewiesen werden. Darüber hinaus gibt es synchrone und asynchrone Versionen von CBRACH, die unterschiedliche Kompromisse zwischen Konkurrenz und Latenz bieten und so eine Flexibilität beim Netzwerkzugriff basierend auf spezifischen Anforderungen ermöglichen.
Schauen wir uns die einzelnen Details genauer an:
Contention-Based RACH (CBRACH):
CBRACH wird hauptsächlich für den Erstzugriff und die Übertragung kleiner Datenpakete verwendet, was oft als „Control-Plane“-Kommunikation bezeichnet wird.
Es ist konfliktbasiert, da möglicherweise mehrere Benutzergeräte gleichzeitig versuchen, auf das Netzwerk zuzugreifen. Wenn mehrere Geräte gleichzeitig ihre Anfragen senden, kann es zu Kollisionen kommen.
Um Kollisionen zu minimieren, verwendet CBRACH einen Mechanismus ähnlich dem ALOHA-Protokoll. Geräte wählen eine Direktzugriffspräambel aus und übertragen sie. Liegt keine Kollision vor, antwortet das Netzwerk mit einer Konfliktlösungsnachricht und das Gerät fährt mit dem Verbindungsaufbau fort.
CBRACH eignet sich für Szenarien mit geringem bis mittlerem Datenverkehr und ist effizient für kleine Datenübertragungen.
Nicht konfliktbasiertes RACH (NCRACH):
NCRACH hingegen wird für die „Data-Plane“-Kommunikation verwendet, bei der typischerweise größere Datenpakete übertragen werden.
Im Gegensatz zu CBRACH vermeidet NCRACH Konflikte und Kollisionen. Wenn ein Gerät Daten übertragen muss, wählt es eine reservierte Präambel aus, die ihm vom Netzwerk zugewiesen wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer Konfliktlösung.
NCRACH eignet sich gut für Szenarien mit hohem Datenverkehr und hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit. Es stellt sicher, dass Geräte Daten ohne Kollisionsgefahr übertragen können.
Zusätzlich zu diesen primären RACH-Typen gibt es in 5G auch zwei Formen von CBRACH:
Synchrones CBRACH:
Bei dieser Art von CBRACH folgen Geräte einem vordefinierten Zeitplan für den Zugriff auf den Kanal. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit von Konflikten und Kollisionen, kann jedoch zu einer gewissen Latenz führen.
Asynchroner CBRACH:
Durch asynchrones CBRACH können Geräte ohne strengen Zeitplan auf den Kanal zugreifen, was zu mehr Konflikten und möglichen Kollisionen führen kann. Allerdings bietet es im Vergleich zum synchronen CBRACH eine geringere Latenz.
Die Wahl zwischen CBRACH und NCRACH hängt vom spezifischen Anwendungsfall und den Netzwerkanforderungen ab. CBRACH ist effizient für Anwendungen mit geringem bis mittlerem Datenverkehr und latenztoleranten Anwendungen, während NCRACH für Anwendungen mit hoher Datenrate und geringer Latenz bevorzugt wird, bei denen die Vermeidung von Kollisionen von entscheidender Bedeutung ist. Die synchronen und asynchronen CBRACH-Modi bieten Flexibilität beim Ausgleich von Konflikten und Latenz basierend auf den Anforderungen des Netzwerks.