Náhodný přístup k médiu v mobilních sítích se směrováním paprsku

Abstract

Pátá generace (5G) mobilních sítí umožňuje služby s vysokou rychlostí přenosu dat a nízkou latencí. Jednou z možností jak těchto požadavků dosáhnout je využití frekvencí nad 6GHz. Tyto frekvence jsou v sérii 38 specifikací 3GPP nazývány frekvencemi druhého pásma (FR2). Ve vysokofrekvenčním systému je však problémem útlum, a tak je pro jeho překonání adaptována technologie formování paprsků. Procedura řídící roviny při formování paprsků vyžaduje více času na synchronizaci a vykonání metody náhodného přístupu s formováním paprsků. Tato práce navrhuje model náhodného přístupu s technologií formování paprsků a ukazuje dopady využití různých množství paprsků, dob jejich pobytů a různých vzorů TDD. Nadále navrhujeme analytický model k vyhodnocení výkonu modelu náhodného přístupu s technologií formování paprsků pomocí odhadování pravděpodobnosti úspěšného přístupu a průměrné prodlevy přístupů. Výsledky simulací ukazují přesnost analyticky derivovaných metrik výkonu.

In the fifth generation (5G) of mobile networks, high data rate and low latency services are supported. In order to fullfill these two requirements, the frequency above 6 GHz is one of options to be used. The frequency above 6 GHz is called frequency range two (FR2) in 3GPP 38 series specification. The attentuation is a critical problem in high frequency system, so beamforming technology is adopted to overcome this problem. For control plane procedure with beamforming, more time is needed to do synchronization and random access procedure with beamforming. This paper proposes random access procedure with beamforming model, and shows the impact of different number of beams, different beam residence times and different TDD patterns. Furthermore, we propose an analytical model to evaluate the performance of the random access procedure with beamforming model by estimating the access success probability and average access delay. The simulations results show the accuracy of the performance metrics derived analytically.