W sieciach bezprzewodowych 5G RACH (Random Access Channel) jest krytycznym elementem interfejsu radiowego, który ułatwia początkowy dostęp i nawiązanie komunikacji pomiędzy sprzętem użytkownika (UE) a stacją bazową, znaną również jako gNodeB. RACH umożliwia urządzeniom UE losowy dostęp do sieci w celu żądania zasobów do transmisji łącza zwrotnego, co czyni go niezbędnym w scenariuszach takich jak wstępna konfiguracja połączenia, przełączenia i ponowne ustanawianie połączenia po okresach bezczynności.
Kluczowe aspekty RACH w 5G obejmują:
- Inicjowanie procedury dostępu swobodnego:
- Procedura RACH jest inicjowana przez UE, gdy musi nawiązać komunikację z siecią. Może się to zdarzyć podczas początkowej konfiguracji połączenia, przekazywania lub gdy UE ponownie ustanawia połączenie po przejściu w stan bezczynności.
- Transmisja preambuły:
- Pierwszy etap procesu RACH obejmuje przesłanie preambuły przez UE. Preambuła to krótka sekwencja sygnałowa wysyłana łączem w górę do gNodeB, wskazująca obecność UE i zamiar uzyskania dostępu do sieci.
- Wiele preambuł:
-
Sieci
- 5G obsługują transmisję wielu preambuł, umożliwiając jednoczesne próby dostępu przez różne UE. Ma to kluczowe znaczenie dla spełnienia ogromnych celów w zakresie łączności 5G, w przypadku których duża liczba urządzeń może próbować uzyskać dostęp do sieci niemal jednocześnie.
- Format i struktura preambuły:
- Preambuła ma określony format i strukturę, w tym parametry takie jak lokalizacja częstotliwości, czas trwania i struktura sekwencji. Standaryzowane formaty zapewniają kompatybilność i efektywne wykrywanie przez gNodeB.
- PRACH (kanał fizycznego dostępu swobodnego):
- Kanał, przez który transmitowana jest preambuła, nazywany jest PRACH. PRACH jest dedykowanym kanałem do obsługi procedur dostępu swobodnego i służy jako punkt wejścia UE do sieci.
- Rozstrzygnięcie sporu:
- Ze względu na możliwość jednoczesnej próby uzyskania dostępu do sieci przez wiele UE, zastosowano mechanizm rozstrzygania rywalizacji. Konflikty są rozwiązywane w drodze kolejnych procedur, zapewniając, że każde UE otrzyma zasoby niezbędne do ciągłej komunikacji.
- Przesunięcie czasu:
- Wyprzedzenie czasowe to kluczowa koncepcja związana z RACH. Obejmuje to dostosowanie taktowania transmisji preambuły w celu uwzględnienia różnych odległości pomiędzy UE a gNodeB. Właściwe wyprzedzenie taktowania zapewnia, że preambuły z różnych UE docierają do gNodeB z prawidłową zależnością taktowania.
- Wymiana wiadomości:
- Po wykryciu preambuły gNodeB wysyła do UE odpowiedź znaną jako odpowiedź dostępu swobodnego (RAR). RAR zawiera informacje, takie jak tymczasowy identyfikator UE i instrukcje dotyczące dostępu do zasobów łącza zwrotnego.
- Sygnały synchronizacji:
- PRACH jest zsynchronizowany z sygnałami synchronizacyjnymi, aby pomóc UE w identyfikacji parametrów taktowania i częstotliwości dla transmisji ich preambuł. Te sygnały synchronizacji dostarczają UE niezbędnych informacji w celu dostosowania ich prób dostępu do sieci.
- Dynamiczna kontrola dostępu:
- RACH obsługuje dynamiczną kontrolę dostępu, umożliwiając UE dostosowywanie prób dostępu w oparciu o warunki sieci, obciążenie i inne czynniki. Ta elastyczność przyczynia się do efektywnego wykorzystania zasobów radiowych w sieciach 5G.
- Konfiguracje procedur RA:
- Operatorzy sieci konfigurują parametry RACH, aby zoptymalizować jego wydajność. Obejmuje to ustawienie liczby dostępnych preambuł, ich odstępów i innych parametrów w oparciu o charakterystykę wdrożenia sieci.
- Ustanowienie połączenia:
- Udany RACH prowadzi do nawiązania połączenia pomiędzy UE a siecią. Po nawiązaniu połączenia UE może przystąpić do dodatkowych procedur, takich jak wymiana danych dotyczących sterowania i płaszczyzny użytkownika.
- Przypadków użycia:
- RACH jest wykorzystywany w różnych przypadkach użycia, w tym w początkowym dostępie, gdy UE włącza się lub wchodzi do nowej komórki, w przełączeniach między komórkami i ponownym ustanawianiu połączenia po przejściu w stan bezczynności.
- Wydajność i optymalizacja:
-
Procedury
- RACH zostały zaprojektowane z myślą o wydajności i optymalizacji, równoważąc potrzebę szybkiego nawiązania połączenia z ograniczonymi zasobami radiowymi dostępnymi w sieci.
Podsumowując, RACH (Random Access Channel) w 5G to kluczowa procedura, która umożliwia sprzętowi użytkownika inicjowanie komunikacji z siecią poprzez przesyłanie preambuł przez PRACH. Służy jako punkt wejścia UE do sieci i odgrywa kluczową rolę w efektywnym wykorzystaniu zasobów radiowych do różnorodnych zastosowań w sieciach bezprzewodowych 5G.