К анализу энергоэффективности и срока службы батареи смартфона в терагерцевых сетях

Сегодня, когда стандартизация технологии 5G New Radio (NR), работающей в диапазонах миллиметровых волн (mmWave) и микроволн (µWave), завершена и операторы сетей начинают развертывание, акцент исследовательского сообщества смещается в сторону систем 6G. По общему мнению, новая технология радиодоступа (RAT) будет использовать нижнюю часть терагерцевого диапазона (ТГц, 100-300 ГГц), что потенциально может обеспечить десятки последовательных гигагерц пропускной способности. Системы доступа в mmWave и ТГц диапазонах подвержены одному и тому же типу ухудшений - чрезвычайно большим потерям при распространении в свободном пространстве, явлению блокировки и микромобильности. Принципиальное различие заключается в величине этого эффекта, причем блокировка вызывает гораздо большее затухание в ТГц диапазоне. Для повышения надёжности услуг в системах 3GPP предложил функцию мультисвязности. Согласно ей, пользовательское устройство (ПУ) может поддерживать несколько соединений с близлежащими базовыми станциями (БС) и переключаться между ними в случае сбоев. Мультисвязность может быть использована в рамках одной технологии радиодоступа или между различными RAT, называемыми внутриили межмультисвязностью, соответственно. Однако эта функциональность требует много энергии, что приводит к компромиссу между производительностью и энергоэффективностью ПУ. В этой работе мы концентрируемся на анализе энергоэффективности и сроке службы батареи ПУ, поддерживающего функцию мультисвязности, при реалистичных схемах использования смартфонов. С этой целью мы разработали цепь Маркова, учитывающую особенности распространения волн, включая нарушения блокировки и микромобильности, особенности моделей использования ПУ и детали схем DRX.

On the analysis of energy efficiency and battery life of a smartphone in terahertz networks

Today, as the standardisation of 5G New Radio (NR) technology operating in the millimetre wave (mmWave) and microwave (µWave) bands is completed and network operators begin to deploy, the focus of the research community is shifting towards 6G systems. The general view is that the new radio access technology (RAT) will use the lower end of the terahertz band (THz, 100-300 GHz), potentially providing tens of consecutive gigahertz of bandwidth. Access systems in the mmWave and THz bands suffer from the same type of degradation-extremely high free-space propagation loss, blocking and micromobility effects. The fundamental difference lies in the amount of this effect, with blocking causing much higher attenuation in the THz band. In order to improve service reliability in 3GPP systems, 3GPP has proposed a multiconnectivity. According to it, a user equipment (UE) can maintain multiple connections to nearby base stations (BS) and switch between them in case of failures. Multiconnectivity can be used within a single radio access technology or between different RATs, referred to as intraor inter-multiconnectivity, respectively. However, this functionality requires a lot of power, resulting in a trade-off between the performance and energy efficiency of the UE. In this paper, we focus on analyzing the energy efficiency and battery life of a UE supporting multiconnectivity functionality under realistic smartphone usage patterns. To this purpose, we have developed a Markov chain that takes into account the features of wave propagation, including blocking and micromobility failures, features of UE usage patterns and details of DRX circuits.