In draadloze 5G-netwerken is RA (Random Access) een fundamentele procedure waarmee gebruikersapparatuur (UE) het eerste contact kan maken met een basisstation (gNodeB) en bronnen kan opvragen voor uplink-transmissie. RA is een cruciaal aspect van de radio-interface en wordt gebruikt tijdens scenario’s zoals de initiële verbinding van de UE met het netwerk, overdrachten of wanneer een UE de verbinding herstelt nadat deze zich in een inactieve toestand heeft bevonden.
De belangrijkste aspecten van RA in 5G zijn onder meer:
- Initiatie van willekeurige toegang:
- RA wordt geïnitieerd door een UE wanneer deze communicatie met het netwerk tot stand moet brengen. Dit gebeurt tijdens de initiële verbindingsopbouw van de UE of wanneer er behoefte is aan extra uplinkbronnen.
- Preambuleverzending:
- De eerste stap in het RA-proces is de verzending van een preambule door de UE. De preambule is een korte signaalreeks die via de uplink naar de gNodeB wordt verzonden en die de aanwezigheid van de UE en de intentie om communicatie tot stand te brengen aangeeft.
- Meerdere preambules:
- 5G-netwerken ondersteunen de overdracht van meerdere preambules, waardoor gelijktijdige toegangspogingen door verschillende UE’s mogelijk zijn. Dit is van cruciaal belang om tegemoet te komen aan de enorme connectiviteitsdoelstellingen van 5G, waarbij een groot aantal apparaten vrijwel gelijktijdig de communicatie kan initiëren.
- Indeling en structuur van de preambule:
- De preambule heeft een specifiek formaat en structuur, inclusief parameters zoals frequentielocatie, tijdsduur en de structuur van de reeks. Gestandaardiseerde formaten zorgen voor compatibiliteit en efficiënte detectie door de gNodeB.
- PRACH (Fysiek Random Access-kanaal):
- Het kanaal waarlangs de preambule wordt verzonden, wordt PRACH genoemd. PRACH is een speciaal kanaal voor het afhandelen van willekeurige toegangsprocedures en dient als toegangspunt voor UE’s tot het netwerk.
- Geschilresolutie:
- Vanwege de mogelijkheid dat meerdere UE’s tegelijkertijd proberen toegang te krijgen tot het netwerk, wordt een mechanisme voor het oplossen van conflicten gebruikt. Geschillen worden opgelost via opeenvolgende procedures, waardoor wordt verzekerd dat elke UE de nodige middelen ontvangt voor voortdurende communicatie.
- Timing vooruit:
- Timing Advance is een cruciaal concept met betrekking tot RA. Het omvat het aanpassen van de timing van de preambule-transmissie om rekening te houden met de variërende afstanden tussen UE’s en de gNodeB. Een goede timing zorgt ervoor dat de preambules van verschillende UE’s met de juiste timingrelatie bij de gNodeB aankomen.
- Berichtenuitwisseling:
- Nadat de preambule is gedetecteerd, verzendt de gNodeB een antwoord dat bekend staat als een Random Access Response (RAR) naar de UE. De RAR bevat informatie zoals de tijdelijke identificatie voor de UE en instructies voor toegang tot de uplinkbronnen.
- Synchronisatiesignalen:
- PRACH wordt gesynchroniseerd met synchronisatiesignalen om UE’s te helpen bij het identificeren van de timing- en frequentieparameters voor het verzenden van hun preambules. Deze synchronisatiesignalen bieden essentiële informatie voor UE’s om hun toegangspogingen op het netwerk af te stemmen.
- Dynamische toegangscontrole:
- RA ondersteunt dynamische toegangscontrole, waardoor UE’s hun toegangspogingen kunnen aanpassen op basis van netwerkomstandigheden, belasting en andere factoren. Deze flexibiliteit draagt bij aan het efficiënt gebruik van radiobronnen in 5G-netwerken.
- RA-configuratie:
- Netwerkoperatoren configureren RA-parameters om de prestaties te optimaliseren. Dit omvat het instellen van het aantal beschikbare preambules, hun spatiëring en andere parameters op basis van de kenmerken van de netwerkimplementatie.
- Verbinding tot stand gebracht:
- Succesvolle RA leidt tot het tot stand brengen van een verbinding tussen de UE en het netwerk. Zodra de verbinding tot stand is gebracht, kan de UE doorgaan met aanvullende procedures, zoals de uitwisseling van besturings- en gebruikersvlakgegevens.
- Gebruiksscenario’s:
- RA wordt gebruikt in verschillende gebruiksscenario’s, waaronder initiële toegang wanneer een UE een nieuwe cel inschakelt of binnengaat, overdrachten tussen cellen en het opnieuw tot stand brengen van de verbinding nadat deze in een inactieve toestand is geweest.
RA
- Efficiëntie en optimalisatie:
- RA-procedures zijn ontworpen met het oog op efficiëntie en optimalisatie, waarbij de behoefte aan een snelle verbinding tot stand wordt gebracht met de beperkte radiobronnen die beschikbaar zijn in het netwerk.
Samenvattend is RA (Random Access) in 5G een cruciale procedure waarmee gebruikersapparatuur de communicatie met het netwerk kan initiëren door preambules via de PRACH te verzenden. Het dient als toegangspunt voor UE’s tot het netwerk en speelt een sleutelrol bij het efficiënte gebruik van radiobronnen voor diverse gebruiksscenario’s in draadloze 5G-netwerken.