5G ACK – Potwierdzenie odbioru danych

5G ACK – Potwierdzenie odbioru danych

W systemie 5G, tak jak we wcześniejszych generacjach sieci, niezawodność transmisji danych jest kluczowa. Jednym z podstawowych mechanizmów zapewniających tę niezawodność jest ACK, czyli Acknowledgement – potwierdzenie odbioru. Dziś opowiem Ci, jak działa ACK w 5G, w jakich warstwach protokołów jest stosowany i jakie są jego rozszerzenia oraz warianty, takie jak NACK (Negative Acknowledgement). Dzięki temu zrozumiesz, jak sieć i urządzenia „rozmawiają” ze sobą, by dane nie ginęły w przestrzeni radiowej.

Co to jest ACK w 5G?

ACK to sygnał przesyłany przez odbiorcę (np. urządzenie użytkownika lub stację bazową), który informuje nadawcę, że dane zostały poprawnie odebrane. Brak ACK lub otrzymanie NACK oznacza, że dane muszą być retransmitowane. W 5G ACK ma znaczenie w wielu warstwach protokołu, zwłaszcza w warstwie MAC i RLC, ale także w warstwie PHY (fizycznej), gdzie steruje retransmisjami zgodnie z metodą HARQ.

ACK i HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request)

Najbardziej znane użycie ACK/NACK w 5G dotyczy warstwy fizycznej i mechanizmu HARQ. Gdy urządzenie odbierze blok transportowy (transport block), analizuje poprawność danych na podstawie kodu CRC. Jeśli suma kontrolna się zgadza, urządzenie wysyła sygnał ACK. Jeśli nie – wysyła NACK.

• ACK = dane poprawne, nie trzeba retransmitować
• NACK = dane błędne, nadawca musi je przesłać ponownie

HARQ umożliwia szybką retransmisję danych bez ingerencji wyższych warstw. Jest to bardzo efektywne rozwiązanie w sieciach mobilnych, gdzie opóźnienia muszą być minimalne.

ACK w warstwie MAC i RLC

Warstwa MAC (Medium Access Control) zarządza harmonogramem przesyłania ACK/NACK w kanale Uplink Control Channel (PUCCH). Informacje zwrotne wysyłane przez urządzenie muszą być precyzyjnie zsynchronizowane z wcześniej odebranym slotem downlinkowym.

W warstwie RLC (Radio Link Control), gdzie transmisja może być skonfigurowana jako tryb AM (Acknowledged Mode), urządzenie potwierdza każdy pakiet danych za pomocą numeru sekwencyjnego i mechanizmu okna. RLC może też działać w trybie UM (Unacknowledged Mode) – bez ACK – ale wtedy nie ma gwarancji dostarczenia.

PUCCH i PUSCH – kanały do przekazywania ACK

W zależności od obciążenia i konfiguracji sieci ACK/NACK może być wysyłany na jednym z tych kanałów. Prawidłowe planowanie zasobów uplink jest kluczowe, by nie zakłócić komunikacji sterującej.

Timing i opóźnienia w transmisji ACK

ACK musi zostać wysłany w odpowiednim czasie – zazwyczaj kilka slotów po odebraniu danych. Okno czasowe dla ACK zależy od konfiguracji slotów, TDD/FDD, a także tego, czy stosowany jest tzw. slot elastyczny. Niedotrzymanie terminu wysyłki ACK może prowadzić do niepotrzebnych retransmisji.

Przykład działania HARQ z ACK

1. gNodeB wysyła dane do UE w slotach DL
2. UE dekoduje dane i sprawdza CRC
3. Jeśli dane są poprawne – UE wysyła ACK w slotach UL
4. gNodeB, otrzymując ACK, kończy retransmisję
5. Jeśli UE wysyła NACK – gNodeB retransmituje dane z nowym numerem procesu HARQ

To wszystko dzieje się w czasie kilku milisekund – bez Twojej wiedzy, ale z ogromnym wpływem na jakość połączenia.

Dlaczego ACK jest kluczowy dla 5G?

• Zapewnia wysoką niezawodność transmisji danych
• Wspiera niskie opóźnienia dzięki HARQ
• Optymalizuje wykorzystanie pasma – nie retransmituje niepotrzebnie
• Umożliwia dynamiczne sterowanie jakością połączenia

Zależności ACK z innymi technologiami

Warto tu dodać, że ACK współgra z innymi elementami 5G, jak:

• QoS (Quality of Service): im wyższy priorytet danych, tym bardziej rygorystyczna obsługa ACK.
• Beamforming: jakość odbioru ACK może być analizowana do dopasowania kierunków sygnału.
• Carrier Aggregation: ACK/NACK może dotyczyć kilku nośnych jednocześnie – zwiększa to złożoność harmonogramowania.

Czy ACK zawsze jest potrzebny?

Nie – w przypadku transmisji jednokierunkowych lub tolerujących straty (np. transmisje wideo w niskiej jakości), można użyć trybów bez potwierdzenia. W takich przypadkach warstwa RLC działa w trybie UM.

Jednak w zastosowaniach krytycznych – takich jak autonomiczne pojazdy, zdalna chirurgia czy przemysł 4.0 – ACK jest niezbędny, by każde polecenie dotarło i zostało potwierdzone.

Podsumowanie działania ACK w 5G

Jutro możemy zgłębić bardziej zaawansowane mechanizmy sterowania przepływem danych w 5G, które współgrają z ACK – takie jak Buffer Status Reports, Scheduling Requests czy CSI feedback.