I. NTN Toegang:Random Access Channel (RACH) is een fundamenteel proces voorinitiële verbinding, uplink synchronisatie, en planning toestemmingHoewel dit een rijp en goed begrepen proces is in traditionele aardse radiotoegangsnetwerken (RAN's), is het mogelijk om de verbinding tussen de terminalapparatuur (UE) en het netwerk te verbeteren.de toepassing ervan in niet-terrestrische netwerken (NTN's) brengt een reeks unieke en complexere technische uitdagingen met zich mee.
In terrestrische RAN's worden radiofrequentiesignalen doorgaans over korte en voorspelbare afstanden verspreid en is de verspreidingsomgeving relatief stabiel;in NTN-netwerken met lage baan om de aarde (LEO), Medium Earth Orbit (MEO) en Geostationary Orbit (GEO) satellieten, worden radiofrequentiesignalen beïnvloed doorextreem lange verspreidingsafstanden, snelle satellietbeweging, dynamische dekkingsterreinen en in de tijd wisselende kanaalomstandighedenAl deze factoren hebben een aanzienlijke invloed op de timing, frequentie en kanaalbetrouwbaarheid waarop traditionele RACH-processen zijn gebaseerd.
NTN Kenmerken: Vanwege de extreem lange transmissieafstanden, de snelle satellietbeweging en de tijdsvariërende dekking en kanaalomstandigheden heeft NTN unieke kritieke nadelen (bijv. grote verspreidingsvertraging,lange heen- en terugreis, Dopplerverschuiving, straalmobiliteit en groot disputiegebied) die het gedrag en de prestaties van het willekeurige toegangskanaal (RACH) van de terminal ernstig uitdagen en beïnvloeden.de satellieten zijn onderhevig aan strikte beperkingen op het gebied van beschikbaarheid van spectrum en energiebudget, waardoor efficiënte en robuuste willekeurige toegangsmechanismen van bijzonder belang zijn.
III. Gevolgen en oplossingen:Om de moeilijkheden die NTN met betrekking tot de toegang tot de terminal biedt, te overwinnen, heeft 3GPP in zijn specificaties enkele kwesties aangepakt, maar de volgende aspecten vereisen aandacht:
Gevolgen:In NTN-netwerken is het, vanwege grote celgebieden, satellietbeweging en verschillende afstanden tussen de UE en de satelliet, veel complexer om de tijd te voorspellen dan in aardse systemen.Onjuiste TA-schatting kan ervoor zorgen dat uplink-transmissies buiten het ontvangsvenster van de satelliet vallen, met als gevolg botsingen of volledige ontvangstfalen.
OplossingEr zijn geavanceerde TA-schattingstechnieken nodig, zoals het gebruik van satelliet-effemeridata, GNSS-assistentie of voorspellende algoritmen,om de EU-tijdlijn dynamisch aan te passen en de uplink-synchronisatie te handhaven.
Gevolgen:De relatieve beweging tussen de satelliet en de UE brengt significante Dopplerverschuivingen met zich mee, vooral in systemen in lage baan om de aarde (LEO).de frequentiesynchronisatie verstoren, en verhogen de kans op mislukte RACH-pogingen.
OplossingRobuuste Doppler-precompensatie- en frequentiespeurmechanismen zijn zowel aan de UE- als aan de netwerkzijde vereist om een betrouwbare RACH-prestatie te behouden onder omstandigheden van hoge mobiliteit.
Gevolgen: NTN-verbindingen zijn onderhevig aan atmosferische verzwakking, schaduw, scintillatie en verlies van pad op lange afstand.Deze factoren verhogen het foutpercentage van blokken en kunnen van invloed zijn op het vermogen van de UE om RAR-berichten correct te ontvangen na het succesvol verzenden van de preambule.
OplossingAdaptieve modulatie en codering, stroomcontrole en een robuust fysiek laagontwerp zijn nodig om een betrouwbare RACH-detectie en -verwerking onder verschillende kanaalomstandigheden te behouden.
Gevolgen: Satellietstralen bestrijken doorgaans zeer grote geografische gebieden en kunnen mogelijk duizenden EER tegelijkertijd bedienen.Dit verhoogt het niveau van RACH-conflict en de kans op botsingen aanzienlijk., met name in grootschalige toegangsscenario's.
OplossingEfficiënte RACH-bronpartitionering, load-aware toegangscontrole en intelligente conflictenbeheermechanismen zijn nodig om de prestaties van willekeurige toegang te schalen.
Gevolgen:De grote fysieke afstand tussen de UE en de satelliet zorgt voor een aanzienlijke eenrichtingsvertraging en een langere RTT.de heen- en terugreistijd (RTT) voor een satellietverbinding in een geostationaire baan (GEO) kan honderden milliseconden bereikenDeze vertragingen hebben rechtstreeks invloed op de timing van de RAR-berichtenuitwisseling, wat mogelijk leidt tot vroegtijdige time-outs, verhoogde toegangsfouten,en langdurige toegangsvertragingen.
OplossingRACH-gerelateerde timers, zoals het RAR-venster (Random Access Response) en de collision resolution timers, moeten worden ontworpen op basis van NTN-specifieke RTT-waarden.NTN-gevoelige timerconfiguratie is van cruciaal belang om onnodige retransmissies en toegangsfouten te voorkomen.
Gevolgen: Een groot aantal gebruikersapparatuur (UE's) die strijden om een beperkt aantal RACH-preambelen, verhoogt de kans op botsingen tussen de preambelen, waardoor de toegankelijke efficiëntie wordt verminderd en de latentie toeneemt.
OplossingGeavanceerde botsingsresolutiesystemen, dynamische toewijzing van de preambule en door NTN geoptimaliseerde toegangsbelemmeringstechnieken zijn essentieel om de kans op botsingen te verminderen.
Gevolgen:Aanvankelijke synchronisatie in NTN wordt gecompliceerd door grote timing onzekerheden en frequentieverschuivingen.Het niet bereiken van een nauwkeurige synchronisatie kan ervoor zorgen dat de gebruikersapparatuur (UE) het proces van het Willekeurige Toegangskanaal (RACH) niet helemaal opstart..
Oplossingen:Verbeterde synchronisatietechnieken, waarbij nauwkeurige timing-acquisitie, Dopplercompensatie en satellietpositiebewustzijn worden gecombineerd, zijn nodig voor een succesvolle willekeurige toegang.
Gevolgen:In het NTN worden de trajectverliezen aanzienlijk veranderd, afhankelijk van hun positie ten opzichte van de satellietstraal.terwijl overmatig vermogen interferentie tussen de EU kan veroorzaken.
OplossingAdaptieve en locatiebewuste vermogenstoestandmechanismen zijn van cruciaal belang voor het in evenwicht brengen van detectiebetrouwbaarheid en interferentiebeheer.
Gevolgen:NTN-systemen zijn sterk afhankelijk van multi-beam architecturen. UEs kunnen tijdens het RACH-proces beam acquisition of switching moeten uitvoeren, wat de complexiteit en latentie verhoogt.OplossingEfficiënte beam discovery, beam tracking en naadloze beam switching mechanismen zijn essentieel om een betrouwbare uitvoering van RACH in beam-based NTN-systemen te garanderen.
