5. Phương pháp nghiên cứu
2.6.1 Nhu cầu quản lý chùm tia
Thiết bị người dùng 4G LTE (UE) giám sát định kỳ liên kết vô tuyến để thu được chất lượng kênh của eNodeB đang phục vụ. Cách tiếp cận này cho phép nó xác định liệu mạng có thể tiếp cận UE với chất lượng liên kết chấp nhận được hay không. Nếu chất
45
lượng liên kết được tìm thấy quá thấp so với ngưỡng, UE sẽ báo cáo lỗi liên kết vô tuyến (RLF) và kích hoạt quá trình kết nối lại ở lớp cao hơn.
Quá trình này bao gồm việc bắt đầu quy trình chọn lại ô mới, tốn nhiều thời gian hơn và do đó dẫn đến giảm tốc độ dữ liệu tổng thể.
Với sự tiến bộ của 5G NR vào chế độ mmWave, nơi định dạng chùm tia lai thường được ưu tiên ở cả trạm gốc và thiết bị của người dùng, việc quản lý mạng trở nên phức tạp hơn. Mặt khác, kiến trúc tạo chùm định hướng cao với số lượng phần tử ăng ten lớn hơn trở nên rất quan trọng để đạt được tốc độ dữ liệu cao hơn. Các thủ tục đặc biệt là cần thiết để UE thiết lập kết nối và duy trì liên kết ngay cả trong các tình huống di động.
mmWave cho phép giao tiếp định hướng với số lượng phần tử ăng ten lớn hơn và cung cấp độ lợi định dạng chùm bổ sung, bù đắp cho sự suy hao lan truyền. Tuy nhiên, các liên kết định hướng sẽ cần sự liên kết chính xác của các chùm tại gNodeB (gNB) và UE. Điều này dẫn đến nhu cầu quản lý hiệu quả các dầm trong đó UE và gNB thường xuyên xác định các dầm tối ưu để làm việc tại bất kỳ thời điểm nào.
3GPP đã xác định một bộ quy trình quản lý chùm tia cho 5G NR có thể áp dụng cho cả hai phương thức hoạt động:
• Chế độ chờ: Đây là khi UE không có hoạt động truyền dữ liệu. Quy trình ở chế độ không hoạt động được sử dụng khi UE đang cố gắng kết nối với mạng lần đầu tiên trong khi bật hoặc khởi động lại kết nối sau khi thức dậy. Quản lý chùm tia ở chế độ nhàn rỗi sẽ giúp thiết lập một truy cập ban đầu có định hướng.
• Chế độ kết nối: Đây là khi quá trình trao đổi dữ liệu đang diễn ra giữa UE và gNB và UE đang di chuyển trong ô. Trong chế độ này, có nhiều khả năng tín hiệu bị suy giảm nhanh chóng do các đặc tính của mmWave, vì vậy việc quản lý chùm theo thời gian thực sẽ giúp duy trì một liên kết lành mạnh.
Các trường hợp sử dụng cho 5G như băng thông rộng di động nâng cao (eMBB), giao tiếp siêu đáng tin cậy và độ trễ thấp (URLLC) và giao tiếp kiểu máy lớn (mMTC) sẽ cần những cải tiến kỹ thuật và quản lý chùm tia 5G trở nên không thể thiếu.
46
Quản lý chùm tia là một tập hợp các thủ tục Lớp 1 (PHY) và Lớp 2 (MAC) để thiết lập và giữ lại một cặp chùm tia tối ưu để có kết nối tốt. Một cặp chùm bao gồm một chùm phát và một chùm nhận tương ứng theo một hướng liên kết.
Trước khi một UE có thể giao tiếp với mạng, nó phải thực hiện các thủ tục tìm kiếm và lựa chọn ô và có được thông tin hệ thống và đồng bộ ô ban đầu. Bước đầu tiên trong quá trình đó là thu được đồng bộ hóa khung, tìm ra danh tính tế bào và giải mã MIB và SIB1. Xem ví dụ chi tiết minh họa quy trình tìm kiếm ô NR và quy trình khôi phục MIB và SIB1 Trong trường hợp hệ thống nhiều ăng ten phát nhiều chùm, việc phát hiện các chùm từ gNB cũng là một phần của quy trình ban đầu mà UE thường phát hiện tất cả các chùm trong không gian tìm kiếm. Hình 2.21 cho thấy sơ đồ thời gian cho thủ tục đính kèm UE, bao gồm các khía cạnh khác nhau của quản lý chùm tia.
gNB UE
quét và đo lường chùm tia
Tài nguyên RACH
trên khối SS UE quyết định chùm tia tốt nhất Cụm SS UE nhận phân bổ RACH RACH mở đầu xác định chùm tia báo cáo chùm
Hình 2.21: UE đính kèm sơ đồ thời gian