Модель для анализа энергоэффективности обслуживания пользовательских устройств в системах 5G/6G с прерыванием связи

Достижение требований, установленных Международным Союзом Электросвязи к сетям пятого и шестого поколений (5G/6G), невозможно без эффективного использования частот миллиметрового и терагерцевого диапазонов. Несмотря на то, что стандарты связи 5G уже разработаны консорциумом 3GPP, и началась разработка систем 6G, операторы связи все ещё не разворачивают сети 5G, работающие в миллиметровом диапазоне частот. Основной причиной является крайне высокие потери распространения миллиметровых и терагерцевых волн. Для компенсации значительных потерь при распространении необходимо использовать меньшую ширину диаграммы направленности как на стороне базовой станции (БС), так и на стороне пользовательского оборудования (ПУ). Однако, это приводит к целому ряду негативных эффектов, влияющих на качество обслуживания абонентов и энергопотребление устройств, в том числе в сетях доступа на базе роев дронов. В первую очередь, такими эффектами являются блокировки путей распространения сигнала подвижными объектами (транспорт, человеческие тела и т.д.) и микромобильность ПУ (небольшие смещения, например, при повороте кисти руки). Для устранения этих недостатков предлагается использовать механизмы мультисвязности, которые позволят пользователю подключаться к нескольким БС, а также переключаться между ними в случае потери активного соединения из-за подвижных блокаторов или микромобильности. Однако, одновременная поддержка нескольких активных соединений является крайне энергозатратной процедурой. При этом энергоэффективность является важнейшим требованием для систем связи 5G и 6G. В этой работе разработана математическая модель для анализа энергоэффективности обслуживания сессий в сетях доступа 5G/6G на базе технологии прерывистого приёма (DRX).

Energy efficiency analysis of session maintenance in 5G/6G systems with discontinuous reception

Achieving the requirements set by the International Telecommunication Union (ITU) for networks of the fifth and sixth generations (5G / 6G) is impossible without the effective use of millimeter and terahertz frequencies. Despite the fact that 5G communication standards have already been developed by the 3GPP consortium, and the development of 6G systems has begun, telecom operators are still not deploying 5G networks operating in the mmWave band. The main reason is the extremely high propagation losses of millimeter and terahertz waves. To compensate for significant propagation losses, it is necessary to use a smaller beamwidth both on the side of the base station (BS) and on the side of the user equipment (UE). However, this leads to a number of negative effects that affect the quality of service for subscribers and the power consumption of devices, including in access networks based on drone swarms. First of all, such effects are the blocking of signal propagation paths by moving objects (transport, human bodies, etc.) and UE micromobility (small displacements, for example, when turning the hand). To eliminate these shortcomings, it is proposed to use multi-connection mechanisms that will allow the user to connect to several BSs, as well as switch between them in case of loss of an active connection due to mobile blockers or micromobility. However, maintaining multiple active connections at the same time is extremely energy-intensive. At the same time, energy efficiency is the most important requirement for 5G and 6G communication systems. In this work, a mathematical model has been developed to analyze the energy efficiency of session servicing in 5G/6G access networks based on discontinuous reception technology (DRX).